新聞主題	如何測量柴油發電機氣缸直徑尺寸、間隙、圓柱度數值

 

導讀：柴油發電機如果氣缸間隙過大，則會導致氣缸密封性變壞、氣缸壓力下降，甚至燒機油，柴油發電機動力性、經濟性都將受到直接影響。氣缸和活塞之間的配合間隙，是柴油發電機的重要裝配數據。氣缸實際尺寸是用來計算配缸間隙、檢驗配缸間隙是否符合技術規范、判定磨損的氣缸是否可以繼續使用（是否需要鏜缸修理）的重要依據。

 

一、氣缸燃燒壓力計算

 

      發動機氣缸壓力是指發動機工作時發生過程中產生的彈簧壓力，也可以理解為活塞上升和下降運行時，所裹住的氣體對活塞上、下面地面打擊的壓力大小。發動機氣缸壓力的大小受氣缸體積、燃燒室內壓力以及活塞下降室積的大小以及活塞的位置等包含的因素的影響，可以用數學的方法來計算出來。

1、計算方法

（1）首先利用彈簧壓力計算公式計算出發動機氣缸壓力。公式為：P=PA-PB,其中：P為發動機的氣缸壓力，PA、PB分別為發動機氣缸體積內外兩個壓力；

（2）然后根據發動機氣缸活塞位置和燃燒室體積大小，計算出活塞下降室積；

（3）最后用發動機氣流黨三個定律，即陳氏定律、空氣定律和馬蒂爾定律，計算出氣體流量和殘余氣體容量，根據殘余氣體容量結合發動機氣缸活缸位置計算出PA、PB壓力，然后即可計算出發動機的氣缸壓力值。

2、仿真模擬方法

      以康明斯4BTA3.9-G2型四沖程柴油機例，轉速為1500r/min時，完成一個工作循環的時間T=0.08s，作用于柴油機上的載荷力近似為0.08s內的周期力。

      利用GT2POWER軟件模擬出氣缸平均有效壓力速度特性曲線，如圖1所示。從圖中可以看出最高平均有效壓力工況出現在轉速為1500r/min。當發動機轉速在1500 r /min時，此時氣體爆發壓力峰值為7. 5MPa，圖2是1500r/min高負荷工況下各缸壓力曲線。

 

圖1  柴油機平均有效壓力速度特性曲線

圖2  高負荷柴油機工況下各氣缸壓力曲線

 

二、測量裝置安裝

 

     一般在柴油發電機總裝前進行。對柴油發電機一些相關故障進行檢修時，有時也需要對磨損的氣缸進行檢測。

      測量氣缸時需要提前準備兩種工具，即量缸表和外徑千分尺。量缸表就是量程為40～160mm的內徑量表。外徑千分尺則要依據氣缸標準直徑選用。例如測量柴油發電機氣缸，由于氣缸的標準尺寸為幣Φ126，應選用量程為125～150mm的外徑千分尺。 

（1）如圖3上圖所示，將百分表的桿部插入量缸表的孔中，當表桿與傳動桿接觸時，表針有少量的擺動（0.5～1.0mm）即可。此時，將百分表表面與活動測量桿置于同一方向，再用鎖緊螺母把百分表緊固。

（2）如圖3下圖所示，將千分尺調到被測氣缸的公稱尺寸，并用專用卡具或臺虎鉗將千分尺固定。然后選擇合適尺寸的接桿，將接桿裝在量缸表的下端，并將長度調整合適。

（3）最后，用拇指轉動表盤，將大針調零。

 注意：百表調零時要保證接桿與千分尺對正否則會導致測量結果錯誤。調表的要訣：量缸表的設定值調整，如圖4所示。

 

圖3  百分表安裝圖

圖4  柴油機氣缸量缸表設定值

 

三、氣缸測量步驟

 

（1）用干凈軟布擦凈缸套表面。如圖5所示，右手拿住隔熱套，把量缸表活動測量頭一端壓入氣缸后，再使接桿一端進入氣缸內，左右擺動，在大針處于順時針極限位置時，記下大針距離0位格數，然后根據下式計算測量值：測量值：格數×0.01（mm）。大針在收縮側（順時針方向），測量值取負值；大針在延長側（逆時針方向），測量值取正值。

（2）測量時，只有使量缸表的活動測桿同氣缸軸線保持垂直，才能測量準確。垂直位置判定不是通過目測表桿完成，而是在測量時使表桿向左右兩個方向擺過垂直位置，在此過程中讀取大針順時針極限位置距離0位的格數即可。

（3）將測量值與氣缸公稱直徑相加，即得氣缸直徑尺寸。缸徑：公稱直徑+測量值（百分表讀數）。

（4）如圖6所示，氣缸測量一般分上、中、下3個平面進行，每個平面在曲軸方向和垂直方向各測得一個尺寸，這樣每個氣缸就測得6個值。上平面距離氣缸頂部約10mm，下平面距離氣缸底部約10mm。

  

圖5  量缸表左右擺動獲取讀數

圖6  氣缸測量方位示意圖

 

四、測量值計算

 

1、圓度的計算

      同一截面內兩直徑之差的一半即為該截面的圓度誤差。比較三個截面的圓度值，其中最大值即該缸的圓度誤差。它反映了氣缸的失圓程度。因為氣缸尺寸在上、中、下3個平面進行測量，所以每個氣缸可以算出3個圓度值，這3個值中的最大者，稱為該缸的圓度。一些柴油發電機用失圓度來衡量氣缸的失圓程度，失圓度指在同一平面內測得的氣缸尺寸之差。

2、圓柱度的計算

      氣缸全部6個測量數值中，最大直徑與最小直徑差值的一半稱為該氣缸的圓柱度。圓柱度代表氣缸的錐度大小。不同的柴油發電機圓度、圓柱度誤差的極限值是不同的。當圓度和圓柱度中的任意一個超過極限值時，氣缸就要進行修理（更換缸套或鏜磨氣缸）。例如康明斯柴油發電機氣缸失圓度極限為0.10mm。

      新氣缸測量相對簡單，測量難點在于已磨損氣缸的測量。如圖7所示，氣缸的最大磨損部位多處于活塞上止點第一道環位置（距離氣缸上平面1cm左右）。由于最大磨損區域往往很小，量缸表稍稍上下移動（如圖8所示），測量值就會變化很大。因此測量氣缸上口尺寸采用的方法是上下移動量缸表，測得多個值，然后取最大者為實測值。

 

圖7  氣缸最大磨損部位圖

圖8  柴油機氣缸磨損檢測方法（量缸表讀數）

 

總結：

     計算柴油機氣缸壓力是柴油機工程領域里最為重要的數據之一，它可以反映出柴油機在各個運行條件下的性能數據，對柴油機維修工作極為重要。基于對柴油機氣缸壓力的準確計算，可以準確的判斷柴油機的負荷和功率，不僅可以改善柴油機性能，而且還可以延長柴油機的使用壽命。因此，氣缸壓力的準確計算對于柴油發電機組修理技術帶來了重要的意義。

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