柴油發(fā)電機組氣缸與氣缸套

汽缸與汽缸套

汽缸是用來引導活塞作往復運動的圓筒形空間。汽缸內(nèi)壁與活塞頂、汽缸蓋底面共同構(gòu)成燃燒室，其表面在工作時與高溫、高壓燃氣及溫度較低的新鮮空氣交替接觸。由于燃氣壓力和溫度的影響，加之活塞相對于汽缸內(nèi)壁的高速運動和側(cè)壓力的作用，使汽缸表面產(chǎn)生磨損。當汽缸壁磨損到一定程度后，活塞環(huán)與汽缸壁之間就會失去密封性，大量燃氣漏入曲軸箱，使柴油機性能惡化，而且機油也較易變質(zhì)。根據(jù)各凸輪的相對位置和凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，即可判斷發(fā)動機的發(fā)火次序。因此對汽缸的材料、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。通常內(nèi)燃機的大修期限是根據(jù)汽缸壁面的磨損情況來決定的。

為了提高汽缸的強度和耐磨性，便于維修和降低成本，通常采用較好的合金材料將汽缸制成單獨的汽缸套鑲?cè)肫左w中。一般汽缸套采用耐磨合金鑄鐵制造，如高磷鑄鐵、含硼鑄鐵、球墨鑄鐵或奧氏體鑄鐵等。柴油機的增壓系統(tǒng)隨著生產(chǎn)的需要和科技水平的不斷提高，對柴油機的要求也越來越高，既要求柴油機輸出功率要大，經(jīng)濟性要好，而且重量要輕，體積要小。為了使汽缸套的耐磨性更好，有的汽缸套還進行了表面淬火、多孔鍍鉻、噴鉬或氮化處理等。

常用的汽缸套可分為干式和濕式兩種：干式汽缸套是壁厚為1~3mm的薄壁圓筒，其特點是缸套的外表面不與冷卻水直接接觸。采用干式汽缸套的優(yōu)點是機體剛度較好，不存在冷卻水密封問題；缺點是缸套的散熱條件不如濕式汽缸套好，加工面增加，成本高，拆卸困難。將噴油泵從柴油機上拆下后再重新裝回時，可先將噴油泵固定在柴油機機體上的噴油泵托架上，再慢慢轉(zhuǎn)動曲軸，使柴油機一缸的活塞位于壓縮行程上止點前相當于規(guī)定的供油提前角的位置，然后使噴油泵凸輪軸上與噴油泵殼體上相應記號對準。

濕式汽缸套是壁厚為5~9mm的圓筒，其外壁直接與冷卻水相接觸。優(yōu)點是裝拆方便，冷卻可靠，容易加工；缺點是機體的剛度較差，漏水的可能性比較大。柴油機大多采用濕式汽缸套。

濕式汽缸套因外壁直接與冷卻水接觸，所以在缸套的外表面制有兩個凸出的圓環(huán)帶，以保證汽缸套的徑向定位和密封。缸套的軸向定位是利用上端的凸緣。凸緣下面裝有密封銅墊片。缸套外表面的下凸出圓環(huán)帶上裝有1~3個耐熱耐油的橡膠密封水圈，有的發(fā)動機則把密封水圈安裝在機體上。油水分離器為了除去柴油中水分，有的柴油機在燃油箱與輸油泵之間還裝有專門的油水分離器。缸套裝入機體后，其凸緣頂面應高于機體頂面0.06~0.15mm，以使汽缸蓋能壓緊在汽缸套上。有的發(fā)動機在汽缸套下端開有切口，以保證連桿在其大傾斜位置時不致與缸套相碰。

（1)活塞

活塞的功用是承受燃氣的壓力，并經(jīng)過連桿將力傳給曲軸。

活塞的工作條件十分惡劣，它是在高溫、高壓的燃氣作用下，不斷地作高速往復直線運動。由于受到周期性變化的燃氣壓力和往復慣性力的作用，活塞承受很大的機械負荷和熱負荷，加之溫度分布不均勻，就會引起熱應力。因此，要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度。②對軸瓦孔失圓度、錐形度的檢查其測量方法是：按規(guī)定力矩擰緊瓦蓋螺栓，然后用量缸表測量其失圓度與錐形度?；钊诟邷亍⒏邏?、高速條件下工作，其潤滑條件較差，活塞與汽缸壁摩擦嚴重。為減小磨損，活塞表面必須耐磨。

高速內(nèi)燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內(nèi)燃機的不斷強化，采用鍛鋁合金或共晶鋁硅合金的活塞日益增多，而高增壓內(nèi)燃機較多采用鑄鐵活塞，其目的在于提高其強度，減小熱膨脹系數(shù)。當采用上述旋流紙質(zhì)空氣濾清器時，消聲器出口處需預裝有與之匹配的排氣引射管，當柴油機排氣時，高速氣流通過喉管處使廢氣氣流增大，于是便形成了真空度?；钊幕緲?gòu)造可分為頂部、環(huán)槽部（防漏部或頭部）、活塞銷座和裙部四部分。

①頂部頂部是構(gòu)成燃燒室的一部分，其結(jié)構(gòu)形狀與發(fā)動機及燃燒室的型式有關(guān)?；钊敳康膸追N不同結(jié)構(gòu)形狀。小型內(nèi)燃機大多采用平頂活塞，優(yōu)點是制造簡單，受熱面積小。大多數(shù)內(nèi)燃機的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室，其形狀比較復雜，一般都制有各種各樣的凹坑。由此可知：要提高柴油機的輸出功率，經(jīng)濟有效的辦法是增加進入汽缸的空氣量。凹坑是為了改善發(fā)動機的燃燒狀況而設(shè)置的，使可燃混合氣的形成更有利，燃燒過程更完善。有的內(nèi)燃機為避免氣門與活塞頂相碰撞，在頂部還制有淺的氣門避碰凹坑。

內(nèi)燃機活塞所受的熱負荷大（尤其是直接噴射式內(nèi)燃機），往往會使活塞引起熱疲勞，產(chǎn)生裂紋。因此，有的內(nèi)燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油，以冷卻活塞頂內(nèi)壁。也有的內(nèi)燃機在機體里設(shè)有專門的噴油機構(gòu)，也可起到同樣的作用?；钊敳恳虺惺苋細鈮毫Γ砸话惚容^厚；最后，將曲軸裝在的焊架上，或裝在汽缸體上，并在曲軸與焊架或汽缸體之間墊以鐵質(zhì)襯瓦。有的活塞頂內(nèi)部還制有加強筋。

②環(huán)槽部環(huán)槽部主要用于安裝活塞環(huán)以防止燃油或燃氣漏入曲軸箱，并將活塞吸收的熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給汽缸壁，與此同時阻止?jié)櫥透Z入燃燒室?；钊^部加工有數(shù)道安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，上面2一3道用于安裝氣環(huán)，下面1、2道是油環(huán)槽。油環(huán)槽的底部鉆有許多徑向小孔，以便油環(huán)從汽缸壁上刮下多余的潤滑油從小孔流回曲軸箱。但是為了進氣更充分，排氣更干凈，進、排氣門要提早打開、延遲關(guān)閉。

有的內(nèi)燃機在活塞頂?shù)揭画h(huán)槽之間，或者一直到以下幾道環(huán)槽處，都開有細小的隔熱溝槽。溝槽在活塞工作時，可形成一定的退讓性，可以防止活塞與汽缸壁的咬合，故這種活塞可適當減小活塞與汽缸間的間隙。

二道環(huán)槽的耐磨性，有的內(nèi)燃機在環(huán)槽部位上隨著內(nèi)燃機的不斷強化，為了提高一鑲鑄耐熱和耐磨的奧氏體鑄鐵護槽圈。

③活塞銷座銷座用以安裝活塞銷，主要起傳遞氣壓力的作用?；钊N座與頂部之間往往還有加強筋，以增加剛度。銷座孔內(nèi)設(shè)有安裝彈性卡環(huán)的環(huán)槽，活塞銷卡環(huán)是用來防止活塞銷在工作中發(fā)生軸向竄動，竄出活塞銷座孔而打壞汽缸體。

④裙部活塞頭部低一道油環(huán)槽以下的部分稱為裙部。其作用主要是對活塞在汽缸內(nèi)的運動加以導向，此外它還承受側(cè)壓力。柴油機由于燃氣壓力高，側(cè)壓力大，所以裙部也比較長，以減小單位面積上的壓力和磨損。

由于柴油機汽缸壓力很大，要求裙部具有足夠大的承壓面積，又要在任何情況下保持它與汽缸壁有佳的配合間隙（既不因間隙過大而使密封性變差和產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象，又不因間隙過小而刮傷汽缸壁，甚至發(fā)生咬缸現(xiàn)象）。故其活塞裙部通常不開切槽，只是將活塞軸向制成上小下大的圓錐形，并將裙部徑向做成橢圓形。因此，柴油機活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機的大。為了保證柴油機壓縮終了有足夠的壓力和溫度，則要求其有更好的密封性，因此，柴油機應具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。出油閥上部有一圓錐面，出油閥彈簧將此錐面壓緊在出油閥座上，使柱塞上部空間與高壓油管隔斷。

活塞與連桿的裝配與檢驗

①將活塞上所標記的裝配方向認定準確

a.有膨脹槽的活塞，應朝向連桿噴油孔的相對面。

b.活塞頂上的箭頭：指向排氣管。

c.活塞頂上的凹槽：按相關(guān)位置裝配。

d.活塞平頂無記號：任意裝配（但不能裝錯缸）。

②活塞、活塞銷及連桿小頭的裝配將鋁制活塞（全浮式）活塞，放入水中加熱到75~85℃，取出活塞后迅速擦凈銷孔，將活塞銷推入孔的一端，立即在襯套內(nèi)涂以少許機油，把連桿伸入活塞內(nèi)與活塞銷對正（注意方向：一般大頭上有油匙的一邊應朝向工作時的轉(zhuǎn)動方向）。繼續(xù)用手的腕力將活塞銷推入另一銷孔（或用木錘敲進）。尤其用木錘往里敲時，活塞銷一定要裝正，否則對銷孔內(nèi)表面有損傷。裝好后繼續(xù)放入水中加溫，當溫度達到90℃左右時，再從水中取出，當活塞銷處于垂直地面位置時，活塞銷在孔中應不能自動下移，如果下移就證明配合松；但是，這些磨損，會影響配氣機構(gòu)工作的準確性，并給氣門桿端和挺柱間的間隙調(diào)整帶來困難，因此，在內(nèi)燃機大修時，應對凸輪、凸輪、凸輪軸承、正時齒輪等進行認真的檢驗。另外應搖動連桿，看活塞銷是否在孔中轉(zhuǎn)動，如能轉(zhuǎn)動，證明配合正常。如活塞銷在孔中不轉(zhuǎn)動，則證明配合過緊，此時應把銷子打出來，適當修刮。

③活塞銷與連桿襯套裝配檢驗在常溫下，檢查活塞銷與襯套的配合情況時，可以手扶住活塞，另一手持連桿大頭部分擺動，如果活塞銷和襯套配合正常，擺動時應有一定的阻力；或用手握住活塞，使連桿大頭部分稍向上，虛線位置，若襯套與活塞銷配合正常，則連桿能借本身的重量徐徐下降。若配合松時，則下降很快；內(nèi)燃機的進、排氣門開始開啟和關(guān)閉終了的時刻以及開啟的延續(xù)時間，通常用相對于上、下止點時的曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為配氣相位或配氣定時。若配合緊了，則連桿不下降。若配合稍松，可用合適的工具在襯套兩邊輕輕敲擊數(shù)下，這樣可以使襯套內(nèi)徑稍變小，若緊得不多，則不必用修刮，可將活塞銷裝進襯套，然后將活塞銷夾在虎鉗上，來回搬動連桿，使襯套內(nèi)表面磨得光滑些即可。

④活塞連桿裝好后，在活塞銷兩端裝入卡環(huán)一定要把卡環(huán)裝在槽內(nèi)，并使開口朝向活塞的上邊（活塞頂端方向），這是因為活塞銷端部受熱膨脹的系數(shù)大，卡環(huán)長期受高溫而失去彈力，開口朝上時，卡環(huán)端部回縮，不易跑出槽外，同時，開口朝上，還可以保存潤卡環(huán)有兩種（鋼絲和鋼片）。如卡環(huán)為鋼片時，其卡環(huán)槽深度為0.6~0.7mm；這樣就破壞了氣門與座的密封性和配氣定時，從而使內(nèi)燃機功率下降以及燃油消耗量增加。卡環(huán)為鋼絲時，槽的深度為鋼絲直徑的1/2、2/3，卡環(huán)裝入槽內(nèi)與槽的四周應接觸嚴密?？ōh(huán)與活塞銷兩端的間隙均應不小于0.10mm。保留此間隙的目的在于使活塞銷受熱后有膨脹的余地。若沒有此間隙，活塞銷膨脹會使活塞的變形加大，甚至頂出卡環(huán)，易造成“拉缸”事故。間隙過小或沒有時，可將活塞銷磨短少許即可。

⑤檢查活塞連桿組的彎扭在連桿校驗器上檢查整套活塞連桿組是否有彎扭現(xiàn)象（檢查時不裝活塞環(huán)），檢查方法：按要求將活塞連桿組裝在連桿校驗器上，使活塞的底部與槽塊的頂部接觸，通過左右間隙的測量來確定活塞連桿組的扭曲，不得超過0.10mm；噴油泵的結(jié)構(gòu)形式很多，按作用原理的不同，大體可分為四類：柱塞式噴油泵、分配式噴油泵、泵一噴嘴和PT泵。通過測量活塞裙部上下與平塊之間的間隙來確定活塞連桿組的彎曲，不得超過0.10mm，若超過規(guī)定就要重新對軸承、活塞銷孔、連桿襯套、連桿的彎曲與扭曲進行校驗。

⑥活塞連桿組的重量規(guī)定內(nèi)燃機的型號不同，要求也不一樣，各內(nèi)燃機說明書均有具體規(guī)定，例如，135系列柴油機，新機時，在同一臺柴油機中各活塞質(zhì)量差不得大于5g，在同一臺柴油機中各連桿組（包括連桿體、連桿蓋、大小頭軸承、連桿螦釘）質(zhì)量差不得大于30g。一般修理時要求略低一些，例如鑄鐵活塞直徑在150mm左右的，各缸質(zhì)量差不能超過15g，連桿不能超過30、40g，活塞連桿組不超過60~80g，汽缸直徑在100mm左右的鋁活塞各缸質(zhì)量差不超過10g，連桿不能超過25~30g，活塞連桿組不能超過40~50g。②凸輪的檢驗凸輪的檢驗，可用標準樣板或外徑千分尺測量，凸輪頂部的磨損超過1mm時，應予以堆焊修復。

曲軸裂紋、折斷的修理曲軸有了裂紋或折斷，可用“焊修”的方法進行修復，其工藝要點簡述如下。

①焊修前的準備 先將曲軸放在堿水中煮洗清潔，除去油污，再用鑿刀沿著裂紋表面鑿成“U”形槽。槽深以不見裂紋為好。槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據(jù)裂紋的深度、長度和形狀等情況來決定。然后進行校正，使曲軸的彎曲擺差不超過規(guī)定范圍。后，將曲軸裝在的焊架上，或裝在汽缸體上，并在曲軸與焊架或汽缸體之間墊以鐵質(zhì)襯瓦。再將軸承蓋用螺栓緊固，避免曲軸在焊接過程中彎曲變形。如果焊接折斷的曲軸，需按曲軸折斷的原痕找出中心縫，用電焊在斷縫兩側(cè)先點焊幾點，再在裂縫未電焊的兩面開槽后焊接。大多數(shù)凸輪軸做成整體式，即各缸進、排氣凸輪都在同一根軸上加工而成。

②焊修焊修前，先用氣焊火焰在焊補部位加溫至350~450℃，再用直徑3~4mm的低碳鋼電焊條進行電焊焊接。焊接時，用采用對向焊接（與裂紋垂直方向移動焊條）的方法，而且每焊完一層后，應立即清除焊渣，再焊下一層。

③焊后整理 焊后，應先將焊修處鑿修平整，并鉆通油道，檢驗焊接處有無裂紋，曲軸有沒有彎曲變形。然后用磨床在焊接處進行磨削加工，使表面光潔平整，并可在曲軸的工作表面進行熱處理，以增加工作表面的抗磨性能。