实用:柴油机针阀偶件的研磨技巧
喷油器管理的核心是针阀偶件(俗称油头),其工作状况的好坏直接影响柴油机的经济性和可靠性,部分轮机员对油头的研磨不得要领,特别是对B&W 及MAN B&W 非冷式油头更感困难。笔者结合多年来对油头研磨的实践,将油头研磨的注意事项整理如下,供初学者参考。
一、足够的耐心
油头的研磨需要一定的技巧,但它的前提是需要有的耐心。“只要功夫深,铁杵磨成针”,用在油头的研磨上也许是很贴切的。油头损坏的形式多种多样,不同的损坏形式对其研磨方法又不一样,油头材料硬,研磨所用的磨砂细,因此研磨时既费时又费力,有的往往要试验多次,才能修复。所以研磨时,功夫一定要下得深,如果没有足够的耐心,急于求成,往往会事倍功半,无功而返,也就会再次印证一句古语,“欲速则不达”。
二、清洁
油头属精密偶件,和其它精密偶件的检修一样,研磨过程及装复时一定要时刻保持足够的清洁度,否则不但研磨失败,而且会加速油头的损坏,严重的会导致油头报废。阀座不清洁,金属粉末或微粒会拉伤密封宽带,密封宽带难以保证;针阀导向部分(圆柱面)被磨料污损,加速针阀与阀座圆柱接触面的磨损,使油头泄漏增大。
三、砂的选择与调和
通常船用研磨砂有三种:一种是通用研磨砂,用于研磨排气阀、各种铜阀、钢阀及空压机阀片等,颜色大多呈灰色,一种是精密偶件通用研磨砂,颜色大多呈绿色;还有一种是油头专用研磨砂(英文识别名为“NOZZLE COMPOUND”),颜色为深绿色,研磨油头时应选用这种深绿色的研磨砂。研磨砂一般有三种规格,即粗、中、细。研磨油头耗砂很少,一盒如果不污染,可以使用好几年。油头初次清洁及最后的精研使用中或细砂,中间过程使用粗砂,以加快研磨速度,节省研磨时间。许多人常报怨油头难磨,常犯的错误就是全程使用细砂。特别是B&W 及MAN B&W 的非冷式油头如果全程使用中、细砂,由于材质最硬,难度就更大。研磨砂出厂时浓度已调配好,初次开盒使用时,一般不用稀释。由于磨砂里的溶液放置一段时间后会蒸发变干,使磨砂变稠,这时应使用主机油(或粘度合适的机油)进行稀释,稀释时一定要注意浓度的选择。太稠,常有涩手感觉,转动速度慢,磨合困难;太稀,磨砂很难控制,常轻打一下就会盖住整个密封宽带。由于近年来物料大多采用国产,供船的国产研磨砂分类比较模糊,专用与通用不分,颜色不分,有的船清一色灰色砂,有的船清一色绿色砂。选用时比较困难,那么选择的依据是什么呢?应根据“目数”来选择。国产砂盒上一般标有砂的目数如:150、500、800、1000等。800、1000可选作为满砂清洁、精研用,500作为主磨砂(中期研磨用)。值得提醒的是,千万不要使用150目,150目是排气阀的主磨砂,油头如果使用这种砂,很容易造成较深拉痕或研磨不均匀,且拉起的金属微粒一粘到主密封带上,就会对油头造成致命损害,轻者研磨失败,重者使油头报废。
四、针阀偶件的4个主要参数
初学者研磨前应详细阅读所有有关针阀偶件的各种知识,参考书籍可选用教科书中的《船舶柴油机》、《轮机维护与管理》。教科书里有4个极其重要的技术指标,这4个技术指标的含义对研磨的指导至关重要。
1.针阀锥角比阀座的锥角大0.5°~1°
这是出厂的技术标准,也是修配厂机械磨阀的惯用方法,通过切削角度的改变获得角度差,从而实现针阀与阀座的可靠密封。手工磨阀时,如果挑砂合理,针阀与阀座是相对互磨的,可以近似理解为针阀与阀座是平行切削,因此手工磨阀要改变这个夹角差,实际上是不可能实现的,磨阀的实际效果是维持已有的夹角。
2.配合间隙0.02~0.04 mm
这是针阀圆柱面与阀体的配合间隙,观察针阀与阀座在45°方向是否徐徐落下,就是检验这一配合间隙。此外前面提到注意圆柱面的清洁也就是要维护这一配合间隙。
3.主密封带宽度0.3~0.5 mm
这是手工磨阀所追求的主要目标,太宽,密封不容易保证,使用时间也短,太窄,不但使用时会加大针阀与阀座的撞击,而且会增加研磨的困难。针阀使用后,密封宽带会变宽,研磨的目的就是使变宽的密封宽带恢复到这一宽度,以保证可靠的密封。
4.针阀升程0.4~1.3mm
从实际经验来看,主机油头的下沉量远远不如灯车,所以主机油头对针阀升程的讲究不是很苛刻。通常是密封宽带上升到上斜面与圆柱面的交接处时(针阀头由两个斜面变为一个斜面),则此油头基本报废,针阀升程太大。
五、油头的几种试验结果与不同磨法
油头拆离前应先试验,以掌握油头真实的技术状况并根据实际状况采取不同的措施。以下为几种常见的试验结果及处理方法。
1、雾化正常,起阀压力雾化压力接近规定值
对于经测试雾化、起阀压力基本正常的油头,为了获得较高的可靠性,也应研磨。这种基本没有损伤的油头,研磨起来较快,大多1小时内就可以完成。注意满砂清洁时,短暂研磨1~2次后,就可进入主磨阶段,否则会破坏原有的宽带。
2、起阀压力比规定值低,雾化压力接近规定值
此种油头密封带变宽较大或基本上成面接触,研磨时可先满砂(中、细砂盖过密封带)研磨2~3次,然后延长粗砂的主磨过程,主磨过程至少1~2小时,否则很难实现1500~2000小时的正常工作时间。
3、起阀与雾化压力比规定值大,起阀压力接近规定值、雾化压力比规定值大
这是新油头(起阀与雾化压力接近)或针阀失中的油头(起阀与雾化压力差值大),对于这种压力异常升高的油头,首先用粗砂满砂研磨5~10次不等,依压力而定,压力高,多磨几次,反之少磨几次,再用中、细砂研磨,然后才进行控砂阶段的研磨,顺利时油头2~4次小时可磨好,损伤严重的,可能需8~12小时或更长时间。但是不管怎样,坚持铁杵磨针精神,总归是可以磨好的。
六、对“打磨”的正确理解
“打磨”一词可能是香港惯用方言,主要是针对排气阀而言。从字面看是边打边磨,而“打”在“磨”前,似乎打是主要的,实际不是。不管是排气阀还是油头,无论从理论上或实际效果看,磨都是主要的。从油头的研磨来看,磨主要是切削作用,也可以理解为粗加工,打是为了保证密封宽带的光洁度,也就是精加工,所以光“打”的油头,速度慢,而且分界线模糊,往往成功率也较低,特别是对于起阀压力异常增高的,光打是没有用的。此外,排气阀的磨法与油头大相径庭,对排气阀边打边磨,影响不是很大,而油头在主磨与精研时,打与磨要分开,要么打要么磨,不能边打边磨,否则密封环很容易拉伤。因此油头研磨一般的原则是打磨分开,先磨后打,以磨为主,以打为辅。
七、具体研磨方法
首先清洁偶件本体外表,用专用通针清洁喷孔,然后放入清洁柴油进行清洗,再用空气吹净,用与针阀阀头形状相似的筷子缠好纯棉布或不起毛的混纺棉布对阀座进行彻底清洁。针阀清洁后就可以挑砂,挑砂时使用专用挑砂工具(钢针)除非有经验否则不要使用牙签,用牙签挑砂,很容易挑多,一不小心砂就会盖住密封宽带。主磨与精磨就要注意控砂。用钢针轻轻粘一点调好的磨砂,在锥面离顶部1/3环形面积内对称轻点3下,针阀圆柱面用手上点较稀的机油。水平摆放阀体,将针阀轻轻送入阀体,轻转几圈,抽出针阀,如果砂离宽带较远,则轻打几下,再转几圈,此时砂会逐渐靠近宽带,如果砂越过宽带,说明砂太多应及时清洁重挑。砂如果挑少,则怎么打,砂都不会接近宽带,此时可在原有的环形砂带上再加一点砂,重复前述动作,再观察,如此往复多次直至密封带(光环)宽度为0.3~0.5 mm,保持阀体水平放置,左手握住针阀,右手转动阀体,直至磨砂由深绿→绿→灰→黑(国产砂由绿→灰→黑)。发现砂已发黑后,将阀体垂直放置,慢慢轻打,打至砂发干,就可清洁换砂。如此重复上述步骤直至针阀密封带(光环)与锥面非接面有一明显分界线(光环发亮,分界线泛白),就可进行精研,正常精研1~2次即可。最后把针阀粘点滑油与阀体对打,清洁后可进行装复、试验。
试验时,水冷式油头应能听到清脆的喷油声(密封与雾化都良好的直接体现),否则应重磨或查找其它原因。对于B&W 及MAN B&W柴油机非冷式油头,要获得良好的雾化,有的需返工2~3次。起阀压力试验不应有滴漏,开阀瞬间应该是多股连续油流,即说明书中的“CONTINUOUS OILFLOW”。