新聞主題	康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體總成結(jié)構(gòu)

 

摘要：氣缸體是柴油機(jī)的重要組成部分，也是柴油發(fā)電機(jī)中質(zhì)量最重的零件。柴油機(jī)工作過(guò)程中，氣缸體要承受各種載荷，如螺栓的預(yù)緊力、軸承的作用力和溫度應(yīng)力等。在機(jī)械載荷和溫度載荷的共同作用下，氣缸體會(huì)產(chǎn)生疲勞破壞，從而影響氣缸體工作的可靠性。因此，對(duì)氣缸體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解顯得尤為重要。康明斯公司在本文主要闡述了氣缸體的主要組成結(jié)構(gòu)以及在機(jī)加工中的找正定位方法。

 

 一、機(jī)體組基本結(jié)構(gòu)

 

      柴油機(jī)機(jī)體組也被稱為汽缸體，常用灰鑄鐵鑄成，是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、既大又重的箱形構(gòu)件，是柴油機(jī)上最大的零件。機(jī)體由三個(gè)空腔組成，上部空腔用于安裝汽缸套，這部分稱汽缸體；下部空腔用于安裝曲軸、凸輪軸，這部分稱曲軸箱。為了增加它們的強(qiáng)度和抗彎能力，有的柴油機(jī)將這兩部分鑄成一個(gè)整體，稱為機(jī)體。在機(jī)體內(nèi)還布置有冷卻水道、潤(rùn)滑油道和其它孔道，其上還有用于固定其它零件、附件的螺絲孔。因此，機(jī)體是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，機(jī)體上平面裝汽缸蓋，前端面裝正時(shí)齒輪殼、機(jī)油泵和水泵，后端面裝飛輪殼和飛輪，機(jī)體下平面裝油底殼。機(jī)體兩側(cè)面分別裝高壓噴油泵、柴油濾清器、機(jī)油濾清器等。

1、氣缸體一曲軸箱

      水冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常用灰鑄鐵鑄為一體，氣缸體上部分圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支撐曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強(qiáng)筋、挺柱腔、冷卻水套和潤(rùn)滑油道、水道等。

（1）氣缸體的結(jié)構(gòu)

      通常分為三種即平分式、龍門(mén)式和隧道式。平分式機(jī)體具有加工、拆裝方便的特點(diǎn)，但是剛度較差；龍門(mén)式機(jī)體不僅拆裝方便，還具有較好的抗彎曲、抗扭轉(zhuǎn)剛度，但是加工不便；隧道式機(jī)體剛性最好，但重量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

（2）氣缸體的冷卻方式

      為了保證氣缸表面能在高溫下正常工作，必須對(duì)氣缸和氣缸蓋隨時(shí)加以冷卻。冷卻方式有兩種：一種用冷卻液來(lái)冷卻（水冷）；另一種用空氣來(lái)冷卻（風(fēng)冷）。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上采用較多的是水冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)用水冷卻時(shí)，氣缸周?chē)蜌飧咨w中均有充入冷卻液的空腔，稱為水套，氣缸體和氣缸蓋上的水套是相互連通的。發(fā)動(dòng)機(jī)用空氣冷卻時(shí)，在氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，以增加散熱面積，保證散熱充分。一般風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體與曲軸箱是分開(kāi)鑄造的。

2、飛輪殼

      飛輪殼外形如圖2所示，用于罩設(shè)安裝在柴油機(jī)飛輪外部，包括：飛輪殼體、邊緣固定部和零件配合安裝部；飛輪殼體為只有一個(gè)底面的圓筒形容納空間，包括頂面和側(cè)面，頂面包括嵌合圓孔和螺緊安裝部，嵌合圓孔與所屬頂面呈同心圓，設(shè)置于頂面的圓心部分，螺緊安裝部環(huán)繞設(shè)置于嵌合圓孔邊緣外部；邊緣固定部安裝于側(cè)面，零件配合安裝部安裝于頂面和側(cè)面。

 

圖1  V型發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組軸側(cè)圖

圖2  柴油發(fā)電機(jī)飛輪殼示意圖

 

3、氣缸套

      氣缸套鑲嵌于機(jī)體上部氣缸孔內(nèi)，由耐磨的高級(jí)鑄鐵材料制成，而機(jī)體則可用價(jià)廉的普通鑄鐵或質(zhì)量輕的鋁合金制成，在有效地節(jié)省材料的同時(shí)延長(zhǎng)使用壽命，解決了成本與壽命之間的矛盾。通常氣缸套分為干式和濕式兩種。氣缸蓋：氣缸蓋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由鑄鐵或鋁制成，是安裝在氣缸體頂部的部件，通常覆蓋住使空氣和燃油進(jìn)人氣缸的氣道和氣門(mén)，作用是密封氣缸體，控制氣缸內(nèi)空氣和燃油的進(jìn)出。其內(nèi)部一般有進(jìn)、排氣道，水冷水套（風(fēng)冷柴油機(jī)氣缸蓋外部有散熱片），潤(rùn)滑油孔等；外部裝有進(jìn)、排氣門(mén)，噴油器，進(jìn)、排氣管等。

4、氣缸墊

      氣缸墊是氣缸蓋與機(jī)體結(jié)合面之間的密封元件，在壓力的作用下產(chǎn)生一定的形變，以補(bǔ)償結(jié)合面的不平度和粗糙度。因此，其制作材料具有彈性、耐熱性、耐壓性的特點(diǎn)，作用是保證機(jī)體與缸蓋間的密封，防止漏水、漏氣和竄油。目前常用的氣缸墊是金屬石棉墊。油底殼：油底殼的作用是貯存機(jī)油，并回收山柴油機(jī)各摩擦表面流回的機(jī)油。其構(gòu)造具有以下特點(diǎn)：由薄鋼板沖壓而成；內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板，以防止振動(dòng)時(shí)油底殼油面產(chǎn)生較大的波動(dòng)；最低處設(shè)有放油塞（磁性）；曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。

 5、油底殼

      機(jī)油盤(pán)位于發(fā)動(dòng)機(jī)底部，作為儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的油槽外殼，同時(shí)對(duì)曲軸箱起密封作用，故俗稱油底殼。它一般采用薄壁鋼板沖壓而成，內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)油擋板以防止?jié)櫥瓦^(guò)分激蕩，底部設(shè)有放油塞以便更換潤(rùn)滑油。

 

圖3 四缸柴油機(jī)氣缸套示意圖

圖4  油底殼結(jié)構(gòu)示意圖

 

二、機(jī)體找正定位和案例

 

1、機(jī)體找正定位的步驟

（1）清理修理機(jī)體上平面。在機(jī)體上裝機(jī)體移位工具。

（2）吊起機(jī)體，清理修理機(jī)體下平面，將機(jī)體落入機(jī)體上大至對(duì)準(zhǔn)螺孔。

（3）檢查機(jī)體與機(jī)體貼合面，應(yīng)0.05mm塞尺檢驗(yàn)。

（4）分段各檔初裝緊固螺栓，找正定位后每個(gè)螺孔都應(yīng)試裝。

（5）機(jī)體找正：

① 調(diào)整機(jī)體縱向位置，測(cè)量機(jī)體輸出端面至機(jī)體輸出端其準(zhǔn)面尺寸應(yīng)符合圖紙要求。

② 調(diào)整機(jī)體橫向位置，測(cè)量機(jī)體泵側(cè)下部與機(jī)體泵側(cè)上部基準(zhǔn)面尺寸符合規(guī)定要求。

注：機(jī)體及機(jī)體的定位尺寸因加工誤差具體數(shù)據(jù)由發(fā)電機(jī)廠家提供。

（6）機(jī)體與機(jī)體同鉆鉸緊配螺栓孔，并將鉸孔尺寸提供給工藝。

（7）拆下機(jī)體、機(jī)體定位工具。

2、找正案例

      以第1、第7主軸孔位置為例，找正方法和步驟如下。

（1）垂直方向找正

      垂直方向（Z向）找正原理如圖5所示。用百分表分別找出第1、第7主軸孔與之對(duì)應(yīng)的水平找正面1、2在Z軸方向的落差A(yù)D和BC，移動(dòng)工作臺(tái)，找出水平找正面1、2的落差EC（EC為定值）。微微松開(kāi)機(jī)體壓板，以第1主軸孔端可調(diào)定位塊為支點(diǎn)，調(diào)整第7主軸孔端可調(diào)定位塊，使第7主軸孔在Z軸方向向上移動(dòng)位移FE，重新檢測(cè)落差A(yù)D和BC，若（BC-EC）和AD之差在±0.02mm之內(nèi)，則為合格，否則繼續(xù)調(diào)整。完成后，夾緊機(jī)體。注意，若C點(diǎn)比D點(diǎn)低，則（BC-EC）應(yīng)為（BC+EC）。

      圖5說(shuō)明如下：第1、第7主軸孔與之對(duì)應(yīng)的兩水平找正面的落差A(yù)D、BC和兩孔間距AB、兩水平找正面間距CD組成一個(gè)梯形ABCD，機(jī)床工作臺(tái)X軸軸線（圖5中的點(diǎn)劃線）交BC于E點(diǎn)，過(guò)D點(diǎn)作DF平行于AB，因FC很小，故平行四邊形ABFD近似于矩形，EC為水平找正面1、2在X軸方向的落差，F(xiàn)E就是第7主軸孔在垂直方向向上移動(dòng)的位移。

（2）水平方向找正

      水平方向（Y向）找正原理如圖6所示。垂直方向找好后，用百分表分別找出第1、第7主軸孔與之對(duì)應(yīng)的垂直找正面3、4在Y軸方向的落差GK和HJ，移動(dòng)工作臺(tái)，找出垂直找正面3、4的落差MJ。微微松開(kāi)夾具壓在工作臺(tái)上的壓板，以第1主軸孔端的水平調(diào)整裝置為原點(diǎn)，調(diào)整第7主軸孔端水平調(diào)整裝置，使第7主軸孔在水平方向向右移動(dòng)位移NM，然后移動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)，檢測(cè)垂直找正面3、4的落差，若找正面4比找正面3高（NM＋MJ）±0.02mm，則為合格，否則繼續(xù)調(diào)整。完成后夾緊夾具壓板。注意，若J點(diǎn)比K點(diǎn)低，（NM＋MJ）應(yīng)為（NM-MJ）。

      圖6說(shuō)明如下：第1、第7主軸孔與之對(duì)應(yīng)的兩垂直找正面的落差GK、HJ和兩孔間距GH、兩垂直找正面間距JK組成一個(gè)梯形GHJK，機(jī)床工作臺(tái)X軸軸線（圖6中的點(diǎn)劃線）交HJ于M點(diǎn)，過(guò)K點(diǎn)作KN平行于GH，因NJ很小，故平行四邊形KGHN近似于矩形，MJ為垂直找正面3、4在Y軸方向的落差，NM就是第7主軸孔在水平方向向右移動(dòng)的位移。

      需要說(shuō)明的是，兩端主軸孔垂直方向找正調(diào)整的是機(jī)體，而水平方向找正調(diào)整的是夾具，因工作臺(tái)平面度精度較高，夾具在工作臺(tái)上的微小位移不會(huì)引起兩端主軸孔垂直方向位置變化[5]，所以兩個(gè)方向調(diào)整順序不能改變。在松開(kāi)壓板調(diào)整時(shí)，操作人員一定要掌握松開(kāi)壓板的尺度，不能完全松開(kāi)，以使機(jī)體（或夾具）能輕微移動(dòng)為好。

 

圖5  氣缸體垂直方向找正原理

圖6  氣缸體水平方向找正原理

 

三、機(jī)體總成拆卸和零件圖

 

      氣缸體上有一個(gè)或數(shù)個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)作導(dǎo)向的圓柱形空腔，稱為氣缸，下部是支撐曲軸的曲軸箱。氣缸體的材料通常采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋁合金等。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)的裝配基本，并由它來(lái)維持發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)動(dòng)件相互之間的準(zhǔn)確位置關(guān)系。柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)體由氣缸體一曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋、氣缸墊、齒輪室和飛輪殼等組成。

（1）機(jī)體組零件的拆卸方法和步驟：

① 放盡冷卻水和油底殼內(nèi)的機(jī)油；

② 按對(duì)角線順序擰下缸蓋螺母；

③ 卸下汽缸蓋；

④ 卸下汽缸墊；

⑤ 在拆卸曲柄連桿機(jī)構(gòu)后，拆下汽缸套。

（2）拆卸時(shí)應(yīng)注意：

① 不允許在熱車(chē)時(shí)拆卸，以防汽缸蓋變形；

② 汽缸蓋與汽缸體不易分開(kāi)時(shí)，不許用起子等硬撬，應(yīng)用木錘沿缸壁四周輕輕敲擊，若仍分不開(kāi)，則可把缸蓋螺母裝回原處，搖轉(zhuǎn)曲軸。借活塞壓縮力頂起缸蓋與缸體分開(kāi)；

③ 拆卸汽缸套最好用拉缸器，若無(wú)拉缸器，可把缸體倒置，用硬木板墊在缸套上，再把圓木放在木板上，用錘敲擊圓木，將缸套打出；

④ 拆下的缸墊要掛起來(lái)，以免損壞。

表01    氣缸體   Cylinder Block  BP 4010   BP 4016   BP 4026 

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