【船机帮】某轮主机活塞偏磨故障原因分析

主机活塞发生偏磨的原因是多种多样的。

某轮主机在船厂试航期间就发生了主机No.1缸活塞偏磨，这肯定与主机部件制造或安装过程失误有关。

某新造船主机型号WARTSILA 6RT flex58T-D，长冲程、十字头、直流扫气、电喷共轨柴油机，额定功率13080kW。

笔者作为船东代表在上海某船厂参加该轮海上试航期间，与主机制造厂服务工程师一起对主机进行开航前检查时，从扫气口发现No.1缸缸套左侧壁(油泵侧)有宽约40cm的上下贯通的磨痕，进一步对其它5个缸缸套进行检查，均没有出现磨损现象。

如图1、2所示:

一、原因分析

为此笔者与主机厂家服务工程师一起严谨进行故障原因分析和查找工作。

造成长冲程、十字头、直流扫气柴油主机活塞缸套偏磨的因素主要有:

十字头导板与滑履间院调整不正确；

活塞与缸套间隙不正确(即活塞不对中);

缸套内壁变形或失圆；十字头导板变形；

活塞杆与十字头间的压缩垫板变形；

十字头销端部止动挡板与十字头支架间隙不正常。

二、过程判断

根据以上原因分析，笔者与主机厂家人员共同检查如下。

1、十字头导板与滑履间隙调整不正确

因为是刚出厂的新机器，首先怀疑No.1 缸十字头导板与滑履间隙调整不正确。

按照说明书对该主机六个气缸的十字头导板与上下滑履的间隙进行测量，每个气缸测量时分别取十字头位于导板上、中、下三个位置的数据，从自由端与驱动端(即前、后端)，油泵侧与排气侧(即左、右侧)共24个测量点，测量数据均在正常范围内，可见十字头滑履与导板间隙正确，这不是造成该缸活塞、缸套偏磨的原因。

2、活塞与缸套间隙不正确( 不对中)

怀疑是由于某种原因造成No.1缸活塞与缸套的间隙不正确从而引起缸套与活塞异常磨损，于是对各缸活塞裙与缸套间隙进行测量予以确认。

测量活塞对中受吃水影响较大，但由于活塞磨损发生在主机油泵侧(左侧)，与艏艉吃水关系不大，但必须保证左右吃水一致,将当时的船舶吃水状态调整到船艏2.45m，船艉5.27m，左吃水3.44m，右吃水3.45m，在各缸套内分前后左右四个位置点进行测量如表一，测量过程中发现各缸普遍前侧间隙大

后侧间隙小，这是受前后吃水差过大原因造成，属于正常现象。

然而从左侧或右侧数据看，唯独No.1缸左侧间隙很小仅0.02mm,几乎为零，因此才会造成这一侧的偏磨。

为了从根本上找到No.1缸活塞裙左侧偏磨的故障原因，接下来对主机No.1缸进行吊缸，活塞拉出后发现活塞裙及活塞环对应部位即油泵侧同样都出现严重磨损的痕迹，最深处达2mm，抽检其它缸活塞均无类似现象，故此问题焦点就集中在No.1缸。

如图3、4所示。

3、缸套内壁变形

因该故障只发生在No.1缸，比较有个例，首先怀疑No.1 缸套是否变形或尺寸加工错误，在缸套内磨损最严重区域径向和轴向四个位置进行了测量，该缸套直径为580mm ,四个测量点的直径分别为580.14mm、580.11mm、580.07mm、580.14mm,完全符合缸套公差范围0~0.175mm,因此可以排除缸套变形这一原因。

4、活塞杆与十字头间的压缩垫板变形

一般情况下，在活塞杆和十字头平面间有一块压缩垫板，如果该垫板变形或加工不平整会直接影响活塞对中，造成活塞及缸套偏磨，对该垫板拆出后认真测量，并与船存新的备件比对，无任何变形或加工不当现象，排除了该垫片造成偏磨的可能。

如图5、6所示。

5、十字头导板变形

为了判断是否是由于该原因造成的偏磨，在No.1缸十字头导板上取上、中、下三个测量点，分前(自由端)后(驱动端)测量左(油泵侧)右(排气侧)对应两块导板的距离，测量数据均是设计数据990mm,无明显变形。

此方面的原因也予以排除。

6、十字头销端部挡板与十字头支架间隙不正确

十字头销端部挡板在每缸十字头前后各有一块，其真实形状如图7、8所示，

分别安装在十字头架的前(自由端)后(驱动端)端部，通过螺栓与十字头销固定到一起，端部挡板的作用是防止机器运转时十字头销与十字头支架间发生前后方向的较大位移。

十字头销与十字头支架是浮动关系，因此十字头销连同该挡板在主机运转的过程中随着活塞上下往复运动会与十字头支架之间有个左右径向上的相互位移。

故该挡板与十字头支架应该在周向以及凸肩部位有一定的间隙，凸肩部位间隙位于图9标识的两个虚框部位。

尤其是凸肩部位与十字头支架本体的间隙更为重要，这个间隙在瓦锡兰技术通函有个要求P+E=1.0~1.4mm，并且左右两侧(通称油泵侧、排气侧)都要有间隙，通过将十字头分别盘车到上、中、下三个位置，对十字头销挡板凸肩部位进行测量，得到表2结果，No.1缸无论哪个位置，凸肩左，侧与十字头滑块之间间隙均为零，而其它缸凸肩两侧都有0.3mm--0.9mm不等的间隙。No.1 缸这种情况显然是不正常的。

后来将No.1 缸的十字头销挡板拆下与No.2、5缸比对，发现No.1缸挡板的加工尺寸有误，后来将厂里姊妹船的十字头销挡板安装到该轮主机No.1缸，然后在同等条件下再测量止动挡板凸肩与十字头支架间隙，就变成了如表3数据。

然后将No.1缸活塞吊装到机器内，再次对各缸的十字头止动端板凸肩间隙进行测量，都符合通函要求。

在吃水条件不变的情况下再次对各缸活塞裙与缸套间隙进行了测量，得到了如表4数据。

通过表1与表4测量数据的比对，尤其No.1缸数据变化很大，活塞裙与缸套左右两侧都有了正确的间隙数值，且与其它缸数值接近，说明恢复了正常。

在后来的试航过程中也证明无论何种负荷主机工况均正常，再未出偏磨现象。

三、结束语

通过故障过程排查，不难看出问题就出在加工尺寸错误的No.1缸十字头销止动挡板上。

为什么一个小小的挡板对主机能造成如此大的影响呢?

从主机缸套、活塞、十字头销、十字头支架及止动挡板的位置关系可以得出:

活塞、活塞杆通过压缩垫板和活塞杆螺栓与十字头销固定到一起，而十字头销又是与其端部止动挡板固定到一起的，活塞头与止动挡板下凸肩就像以十字头支架为支点的杠杆两端，通过上述测量数据，No.1缸活塞在缸套内偏左(油泵侧)，如果活塞要回中必须向右移动，而杠杆另一头的止动挡板凸肩部位必须向左移动，但止动挡板凸肩左侧(油泵侧)与十字头支架间隙为零，见表二数据，相互间没有了移动的空间，活塞就无法右移。

反过来描述即由于加工尺寸的错误造成了挡板凸肩与十字头支架左侧间隙为零，而相互杠杆位置关系决定该缸活塞只能左偏，致左侧偏磨故障。

通过上述分析再次证实“失之毫厘、谬以千里”的道理，因此日常工作也必须遵重科学、精益求精，小配件也要做成精品。

END