發動機磨合原理及磨合規范制定原則龐付忠PangFuzhong一、磨合原理1、什么是磨合：它是一個機械物理與化學作用的復雜過程，使摩擦表面性質從初始狀態過度到使用狀態的過程。它有狹義和廣義之分：狹義指內燃機磨合的前階段由外力拖動的冷磨合和自身啟動熱磨合；廣義是指包括整個負荷工況在內的正式運轉前的磨合過程，甚至包括正式初期運轉階段。2、為什么要磨合零部件表面加工無論如何光潔精確，微觀上也是粗糙不平的，宏觀上也有錐度、橢圓和形位配合公差。磨合前實際接觸面積比名義上小得多，一般不會大于40%-50%，有的只能達到30%左右，形成接觸點負荷集中、過載、產生高熱，使潤滑油膜破壞，引起燒蝕粘結；通過磨合，真實接觸面積逐漸擴大，磨損減慢，逐漸過渡到正常穩定的磨損階段。磨合前，運動面上的凸凹互相接觸和嵌入，若速度和負荷不合適，會出現劇烈摩擦、沖撞、金屬撕裂等，造成表面損傷。因裝配質量引起的其它不良因素（劃痕、磕碰等）。發現裝配中的缺陷，并及時予以排除。裝配清潔度及運轉初期的磨屑需要清洗排除。3、發動機磨損階段摩擦副整個磨損過程大致分為三個階段：磨合階段Ⅰ區（O-A）：T0屬微觀幾何形狀（粗糙度）磨損階段，磨損曲線的曲率半徑較小，摩擦表面粗糙度磨損比較劇烈，但零件尺寸基本不發生變化；T1屬宏觀幾何形狀磨損階段，磨損曲線的曲率半徑較大，表面劇烈磨損已經停止。正常磨損階段Ⅱ區：已具有良好的工作表面，磨損已穩定，磨損曲線幾乎為略有傾斜的直線，磨損量與運轉時間成正比。本階段的長短標志著發動機的正常使用壽命。嚴重磨損階段Ⅲ區：工作表面劇烈磨損破壞，磨損曲線急轉上升。二、磨合原則微觀階段磨合：冷磨合、無負荷及小負荷熱磨合，主要在中低轉速運轉，每工況的磨合時間只需要1－20min，該階段總的磨合時間為幾分鐘，最多2小時。一般出場驗收磨合或發動機正常壽命磨合的第一循環均屬此類。宏觀階段磨合：轉速范圍從低轉速到額定轉速，運轉負荷較大，從低中負荷至全負荷，每工況磨合時間較長，該階段總的時間為幾個小時到幾十個小時，磨合結束發動機各項指標（性能、機械損失功率、機油消耗量、漏氣量）均趨于穩定。正確的磨合在于保證摩擦表面最少損失的前提下盡快的磨合，使內燃機迅速進入負荷使用工況。磨合過程取決于磨合運轉的負荷、轉速工況，首要任務是選擇選擇初始負荷以及分級加載值，這些數值即要保證沒有擦傷，同時又要選得足夠大，以便加快磨合。磨合程序、負荷、轉速與時間的分配汽油機的磨合分類磨合1、出廠檢驗磨合規范該規范的特點屬于微觀幾何形狀的磨合階段，要求發動機在低、中轉速運轉，負荷應為冷拖磨合、無負荷或小負荷的熱磨合。摩擦副表面粗糙度的磨損比較劇烈。該階段磨合質量對發動機使用壽命有重要影響。2、正常壽命磨合規范該類規范的特點是在完成低、中轉速冷拖磨合、無負荷或小負荷熱磨合后，又進行中高轉速及中大負荷的熱磨合。它是在完成微觀幾何形狀的磨合后，對宏觀幾何形狀進行一定程度的磨合。此規范磨合后，按正常工況運轉使用已不影響發動機壽命，但發動機機械損失功率仍未達到穩定狀態，性能指標仍未達到最佳值。該規范適用于只進行一般的生產監督性的性能抽檢，對指標要求不嚴格的規范性試驗，或可靠性試驗前的磨合。3、性能試驗磨合規范該磨合規范應完成了微觀幾何形狀的磨合，并已基本完成了宏觀幾何形狀的磨合。磨合后期應進行中高轉速乃至額定轉速和全負荷磨合。磨合規范總時間為十幾小時至幾十小時，一般為20－40小時。磨合結束發動機的機械損失功率基本穩定，性能指標已達最佳值。該規范適用于復雜的性能試驗、性能對比試驗以及開發性試驗前的磨合。4、零部件磨合規范與轉速有關與負荷無關零部件：包括配氣機構和輪系的齒輪等，摩擦副多為點接觸或線接觸，接觸應力較大，且多為飛濺潤滑，所以磨合規范的重點是微觀幾何形狀的磨合，重點考慮磨合規范的轉速分布，各轉速的相應負荷均不大于50％，磨合總的時間幾分鐘至幾小時，最多為6小時左右。與轉速和負荷均有關零部件：主要是曲柄連桿機構，不但要完成微觀幾何形狀的磨合，對宏觀幾何形狀也要進行一定程度的磨合。規范中應包括中高轉速乃至額定轉速，以及中大負荷及至全負荷的磨合，其中最難磨合的是軸頸與軸瓦的磨合，磨合時間需幾小時、十幾小時乃至幾十小時。三、制定磨合規范的指導意見1、確定磨合規范的初始轉速及轉速間隔

1）拖動磨合初始轉速500r/min

轉速范圍500－1000r/min

轉速間隔100－200r/min

工況時間15－20min2）熱車磨合初始轉速1000－1500r/min

轉速范圍初始轉速到額定轉速轉速間隔200－400r/min2、確定負荷的性質及大小

微觀幾何形狀的磨合應為拖動磨合、熱車空負荷及中小負荷的磨合；宏觀幾何形狀的磨合應為中大負荷及至全負荷的磨合。3、確定工況磨合時間

微觀幾何形狀的磨合，在某一工況下只需幾分鐘最多20分鐘左右即可磨合穩定；宏觀幾何形狀的磨合，在某一工況下運轉時間不應小于半小時，一般在1小時以上。4、性能試驗磨合規范的制定

1）拖動磨合初始轉速500r/min

轉速范圍500－1000r/min

轉速間隔100－200r/min

工況時間15－20min

循環總時1－2h

2）熱車磨合（循環法）初始轉速1000－1500r/min

轉速范圍1000r/min到額定轉速

轉速間隔100－200r/min

工況時間30－60min

循環總時20－40h

每一循環的內容為：第一循環——25％負荷，從1000r/min至額定轉速，每工況30min；第二循環——50％負荷，從1000r/min至額定轉速，每工況30min；

第三循環——75％負荷，從1000r/min至額定轉速，50％額定轉速以下每工況30min，50％額定轉速以下每工況60min，4000r/min以上可適當減為30min；第四循環——100％負荷，從1000r/min至額定轉速，每工況1h，4000r/min以上可適當減為30min。注意在高負荷長時間運轉后，應在低轉速小負荷運轉一定時間，這里指每循環結束后均應有低轉速小負荷工況，特別是第三循環、第四循環。四、磨合質量的評價依據磨合質量的標志綜合表現在內燃機全功率運行工況下，理論上出現的各種情況有：1、摩擦件表面粗糙度已下降，真實接觸面大大提高，其表面無加工痕跡，無劃痕、擦傷、熱變色等，表面相互作用產生的法向應力和切向應力均減小；2、工作表面的磨損速率、摩擦系數和溫度均穩定在較低水平上；3、抗磨表層強度隨層深增加，并呈正壓應力狀態；4、初始粗糙度消除，形成新的平衡顯微凸凹面；5、形成耐久的潤滑油膜。可操作的評價手段有：1、機械損失功率變化曲線2、機油消耗量變化曲線3、活塞漏氣量變化曲線4、機油含鐵量變化曲線5、摩擦副表面觀測分析（接觸面、接觸帶、光潔度、擦傷、拉傷）6、活塞、活塞環和缸筒的磨合情況五、總結語應當指出，雖然我們對磨合規范的制定做了一些指導原則，但到目前為止，磨合問題仍然是一個“空白點”。不僅沒有磨合過程的通用理論，甚至對表面初始粗糙度應當是什么樣的，如何確定磨合運轉的持續時間，磨合運轉應從多大負荷開始以及在磨合運轉期間應以何種方式調節負荷等等，都沒有統一的意見。但是，對于磨合運轉在發動機制造和使用的全部過程中占有非常重要的地位，這一點，大家的意見是統一的。附錄四：SQR372、SQR472F——23小時磨合試驗規范序號發動機轉速扭矩運行時間

r/minNmmin11000101202150015120320002012042500251205300030120635003518074000401808450045120950004512010520045601154004560125600W.O.T30135800W.O.T15146000W.O.T15注：

磨合結束，停機檢查，測量缸壓。附錄

七：SQR473——11.5小時磨合試驗規范第1部分

發動機初磨合（4.2小時）序號發動機轉速扭矩運行時間

r/minNmmin12000255215002510315005010425002510525005010635002510735005010845002510945005010105500251011550050101257502510135750501014200025515150010010161500節氣門全開1017250010010182500節氣門全開1019350010010203500節氣門全開1021450010010224500節氣門全開102355001001