柴油發(fā)電機(jī)組氣缸與氣缸套

汽缸與汽缸套

汽缸是用來引導(dǎo)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(shí)與高溫、高壓燃?xì)饧皽囟容^低的新鮮空氣交替接觸。由于燃?xì)鈮毫蜏囟鹊挠绊?，加之活塞相?duì)于汽缸內(nèi)壁的高速運(yùn)動(dòng)和側(cè)壓力的作用，使汽缸表面產(chǎn)生磨損。當(dāng)汽缸壁磨損到一定程度后，活塞環(huán)與汽缸壁之間就會(huì)失去密封性，大量燃?xì)饴┤肭S箱，使柴油機(jī)性能惡化，而且機(jī)油也較易變質(zhì)。因此對(duì)汽缸的材料、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。如阻力矩超過輸出轉(zhuǎn)矩，則柴油機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，如不能達(dá)到新的穩(wěn)定工況，則柴油機(jī)將停止工作。通常內(nèi)燃機(jī)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(qiáng)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(dú)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。為了使汽缸套的耐磨性更好，有的汽缸套還進(jìn)行了表面淬火、多孔鍍鉻、噴鉬或氮化處理等。為了提高氣門座表面的耐磨性，有時(shí)采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨(dú)的零件，然后壓入相應(yīng)的孔中。

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(diǎn)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(diǎn)是機(jī)體剛度較好，不存在冷卻水密封問題；整體式噴油泵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的總供油時(shí)間通常以噴油泵一缸供油提前角為準(zhǔn)，調(diào)整整個(gè)噴油泵供油提前角的方法是改變噴油泵凸輪軸與柴油機(jī)曲軸間的相對(duì)角位置。缺點(diǎn)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。

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(diǎn)是裝拆方便，冷卻可靠，容易加工；缺點(diǎn)是機(jī)體的剛度較差，漏水的可能性比較大。柴油機(jī)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(gè)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(gè)耐熱耐油的橡膠密封水圈，有的發(fā)動(dòng)機(jī)則把密封水圈安裝在機(jī)體上。缸套裝入機(jī)體后，其凸緣頂面應(yīng)高于機(jī)體頂面0.06~0.15mm，以使汽缸蓋能壓緊在汽缸套上。凸輪軸與正時(shí)齒輪凸輪軸是氣門傳動(dòng)組的主要零件，氣門開啟和關(guān)閉的過程主要是由它來控制。有的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽缸套下端開有切口，以保證連桿在其大傾斜位置時(shí)不致與缸套相碰。

活塞銷與銷座孔的技術(shù)要求

①在常溫下，應(yīng)有微量過盈（一般為0.0025、0.04mm)，加溫到75~85℃時(shí)，又有微量間隙，使活塞銷能在銷座孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而冷卻后，活塞裙部橢圓變形即長軸縮短（與活塞硝軸線相垂直方向）；短軸伸長（活塞銷軸線方向），其變化均不應(yīng)超過0.04mmo這一點(diǎn)，是活塞銷與銷座孔修配的關(guān)鍵。若配合太緊，機(jī)油進(jìn)不去，使活塞銷的潤滑變壞，加劇磨損，甚至?xí)a(chǎn)生卡缸現(xiàn)象；①光磨軸頸時(shí)，沒有使軸頸與曲軸臂（曲柄）連接處保持一定的內(nèi)圓角（一般要求軸頸的內(nèi)圓角為1~3mm之間）引起應(yīng)力集中而使曲軸斷裂。若配合太松，會(huì)使活塞銷在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中撞擊活塞和連桿襯套，磨損加劇，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)活塞銷折斷或竄出，造成事故。

②接觸面積不少于75%。這是因?yàn)?，接觸面積太小，單位面積承受載荷上升，加速磨損，影響松緊度，內(nèi)燃機(jī)壽命下降。

活塞銷與銷座孔的配合，是通過對(duì)活塞銷座孔的搪削或鉸削完成的。鉸削銷座孔時(shí)，應(yīng)選用長刃鉸刀，使兩個(gè)銷座孔能同時(shí)進(jìn)行鉸削，以保證兩孔的同心度。

①選擇鉸刀根據(jù)銷座孔的實(shí)際尺寸選擇鉸刀，并將鉸刀夾在虎鉗上，使其與鉗口的平面保持垂直。

②調(diào)整鉸刀鉸刀向上調(diào)整尺寸縮小，向下調(diào)整尺寸擴(kuò)大。因一刀是試驗(yàn)性的微量鉸削，銷座孔鉸削量較小，一般是調(diào)整到刀片上端露出銷座孔即可，，以后各刀的調(diào)整量也不應(yīng)過大，一般是旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母60°~90°為宜，當(dāng)鉸削量過小時(shí)，可再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母30°~60°。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。

③鉸削鉸削時(shí)，兩手握住活塞穩(wěn)妥輕壓，輕壓的力要均勻，掌握要平正，按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉸削。為了使銷座孔鉸削正直，每調(diào)整一次鉸刀，要從銷座孔的兩個(gè)方向鉸一下，當(dāng)轉(zhuǎn)到某個(gè)位置很緊時(shí)，可稍倒轉(zhuǎn)一下，再繼續(xù)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，能在轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)硬轉(zhuǎn)，這樣對(duì)刀片和銷孔表面均有影響，而且要一直鉸到底，將活塞從鉸刀的另一端取出；中途不能倒轉(zhuǎn)回來，因?yàn)?，這樣會(huì)使活塞銷孔內(nèi)圓表面出現(xiàn)與鉸刀刀片數(shù)目相同的階梯，以致在工作過程中，活塞銷和孔的配合間隙會(huì)迅速增大；⑥用尖頭鉗取出壓氣機(jī)端軸承孔中彈簧卡環(huán)，再從軸承孔中取出推力環(huán)及浮動(dòng)軸承，然后仍在壓氣機(jī)端方向用尖頭鉗從軸承孔中取出該浮動(dòng)軸承另一端的彈簧卡環(huán)。為了提高粗糙度，接近鉸好時(shí)，鉸刀的鉸削量應(yīng)盡量調(diào)小

④試配鉸削過程中應(yīng)隨時(shí)用活塞銷試配，防止把活塞銷座孔鉸大，當(dāng)鉸削到用手掌的力量將活塞銷推入一個(gè)銷座孔的1/3左右時(shí)，應(yīng)停止鉸削。然后用木錘或墊以銅銃用手錘輕輕將活塞銷打入一個(gè)銷座孔，試配一兩次檢查接觸情況后，再繼續(xù)打入另一個(gè)座孔。打壓時(shí)，活塞銷要放正，以防銷子傾斜損傷銷座孔的工作面，后將活塞銷銃出，查看接觸面情況，適當(dāng)進(jìn)行修刮。調(diào)整氣門間隙的方法是：先松開調(diào)整螺釘?shù)逆i緊螺母，再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘，用規(guī)定數(shù)值的厚薄規(guī)插入氣門桿與搖臂之間進(jìn)行測(cè)量，使氣門間隙符合規(guī)定，調(diào)整好后再將鎖緊螺母擰緊，復(fù)查一次，直至氣門間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。

⑤刮配修刮不僅能增加活塞銷與銷座孔的接觸面積，而且還可以獲得合適的配合緊度，修刮時(shí)刀刃應(yīng)與銷座孔的軸線成30°~40°角，以避免修刮面積過大，刮傷未接觸的部位，修刮時(shí)應(yīng)按從里到外，刮重留輕，刮大留小的原則進(jìn)行，兩端邊緣處好開始少刮或不刮，以防止刮成喇叭口形，待活塞銷與銷座孔的松緊度和接觸面接近合適時(shí)，再稍修刮兩端，修刮后，使松緊度和接觸面都達(dá)到要求。裝在殼體下部的浮子隨著積聚在油水分離器殼體內(nèi)的冷凝水的增多而逐漸上升。

松緊度的要求：常溫下，油機(jī)能用手掌的力量，把活塞銷推進(jìn)一個(gè)座孔的1/2一2/3為宜；③過濾式（干式）：引導(dǎo)氣流通過濾芯，使灰塵和雜質(zhì)被黏附在濾芯上。柴油機(jī)要求活塞在水中加溫到75~85℃時(shí)，在活塞銷上涂以機(jī)油，用手掌稍用力將其推入銷座孔為合適接觸面的要求：接觸面75‰以上，在銷座孔工作面上的印痕應(yīng)星點(diǎn)分布均勻，輕重一致。

連桿組的功用是連接活塞與曲軸，將活塞承受的燃?xì)鈮毫鹘o曲軸，并和連桿配合，把活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

連桿在工作時(shí)，承受有三種作用力：活塞傳來的氣體壓力；當(dāng)浮子達(dá)到規(guī)定的放水水位時(shí)，液面?zhèn)鞲衅鲗㈦娐方油?，在儀表盤上的放水警告燈就發(fā)出放水信號(hào)，這時(shí)需及時(shí)松開油水分離器上的放水塞放水。活塞組零件及連桿本身（小頭）的慣性力；連桿本身繞活塞銷作變速擺動(dòng)時(shí)的慣性力。這些力的大小和方向都是周期性的變化，因此連桿承受著壓縮、拉伸和橫向彎曲等交變應(yīng)力。連桿或連桿螺栓一旦斷裂，就可能造成整機(jī)破壞的重大事故。如果剛度不足，使大頭孔變形失圓，大頭軸承的潤滑條件受到破壞，則軸承會(huì)發(fā)熱而燒損。連桿桿身變形彎曲，則會(huì)造成汽缸與活塞的偏磨，引起漏氣和竄機(jī)油。所以要求連桿在盡可能輕的情況下，保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。

為保證連桿結(jié)構(gòu)輕巧，且有足夠的剛度和強(qiáng)度，一般常用中碳鋼（如45號(hào)鋼）模鍛或滾壓成形，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。中小功率內(nèi)燃機(jī)連桿有采用球墨鑄鐵制造的，其效果良好，且成本較低。強(qiáng)化程度高的內(nèi)燃機(jī)采用合金鋼（如40Cr、40MnB、42CrMo等）滾壓制造而成。合金鋼的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，因此采用合金鋼制造連桿的時(shí)候，對(duì)其外部形狀、過渡圓角和表面粗糙度等都有嚴(yán)格要求。但是，這些磨損，會(huì)影響配氣機(jī)構(gòu)工作的準(zhǔn)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(jī)大修時(shí)，應(yīng)對(duì)凸輪、凸輪、凸輪軸承、正時(shí)齒輪等進(jìn)行認(rèn)真的檢驗(yàn)。近年來，硼鋼、可鍛鑄鐵及稀鎂土球墨鑄鐵已廣泛用于制造內(nèi)燃機(jī)連桿，其強(qiáng)度接近于中碳鋼，并且其切削性能很好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，制造成本低。

飛輪

內(nèi)燃機(jī)飛輪的主要功用是存儲(chǔ)做功沖程產(chǎn)生的能量，克服輔助沖程（進(jìn)氣、壓縮和排氣沖程）的阻力，以保持曲軸旋轉(zhuǎn)的均勻性，使內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。其次，飛輪還具有克服內(nèi)燃機(jī)短期超載的能力。有時(shí)它還可兼作動(dòng)力輸出的帶輪等。

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪多用灰鑄鐵制造，當(dāng)輪邊的圓周速度超過50m/s時(shí)，則選用強(qiáng)度較高的球墨鑄鐵或鑄鋼。飛輪的結(jié)構(gòu)形狀是一個(gè)大圓盤。輪邊尺寸寬而厚，這在重量一定的條件下，可獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。多缸內(nèi)燃機(jī)的扭矩輸出較均勻，對(duì)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要求較小，因此飛輪的尺寸小些。相反，單缸機(jī)飛輪相應(yīng)做得大些。通常在飛輪的外圓上裝有啟動(dòng)齒圈，并在外圓上刻有記號(hào)或鉆有小孔，用以指示某一缸（通常為一缸）在上止點(diǎn)的位置，供檢查氣門間隙、供油提前角（點(diǎn)火提前角）和配氣定時(shí)使用。由于飛輪上刻有記號(hào)，飛輪與曲軸的位置，在安裝時(shí)不能隨意錯(cuò)動(dòng)。所謂增壓，即用增壓器（壓氣機(jī)）將柴油機(jī)的進(jìn)氣在缸外壓縮后再送入汽缸，以增加柴油機(jī)的進(jìn)氣量，從而提高平均有效壓力和功率。

燃油箱

燃油箱的功用是儲(chǔ)存柴油機(jī)工作時(shí)所需的柴油。其容量一般可供柴油機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)8~10h。燃油箱通常用薄鋼板沖壓后焊接而成，內(nèi)表面鍍鋅或錫，以防腐蝕生銹。

油箱內(nèi)部通常用隔板將油箱隔成數(shù)格，防止設(shè)備工作時(shí)振動(dòng)引起油箱內(nèi)的柴油劇烈晃動(dòng)而產(chǎn)生泡沫，影響柴油的正常供給。油箱上部有加油口和油箱蓋，加油口內(nèi)裝有銅絲網(wǎng)，以防止顆粒較大的雜質(zhì)帶入油箱內(nèi)。油箱蓋上有通氣孔，保持油箱內(nèi)部與大氣相通，防止工作過程中油面下降使油箱內(nèi)出現(xiàn)真空度，使供油不正常。②推力軸承軸向定位凸輪軸的一道軸承為推力軸承，裝在軸承座孔內(nèi)并用螺釘固定在機(jī)體上，其端面與凸輪軸的凸緣隔圈之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙。

在油箱下部有出油管和放油開關(guān)，出油管口應(yīng)高出油箱底平面適當(dāng)高度，以免箱底沉積的雜質(zhì)由出油口進(jìn)人供油系統(tǒng)。油箱底部低處還應(yīng)設(shè)置放油螺塞，以便清洗油箱時(shí)能將油箱底部的沉積物和水分清除干凈。在燃油箱上還應(yīng)設(shè)置油尺或油面指示裝置，使工作人員能隨時(shí)觀察到燃油箱內(nèi)存油量的多少，以便及時(shí)向燃油箱內(nèi)添加柴油。對(duì)于多缸柴油機(jī)的噴油泵，還要求各缸的供油次序應(yīng)符合選定的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序，各缸的供油時(shí)刻、供油量和供油壓力等參數(shù)盡量相同，以保證各缸工作的均勻性。