新聞主題	康明斯柴油發動機氣缸體總成結構

 

摘要：氣缸體是柴油機的重要組成部分，也是柴油發電機中質量最重的零件。柴油機工作過程中，氣缸體要承受各種載荷，如螺栓的預緊力、軸承的作用力和溫度應力等。在機械載荷和溫度載荷的共同作用下，氣缸體會產生疲勞破壞，從而影響氣缸體工作的可靠性。因此，對氣缸體結構進行了解顯得尤為重要?？得魉构驹诒疚闹饕U述了氣缸體的主要組成結構以及在機加工中的找正定位方法。

 

 一、機體組基本結構

 

      柴油機機體組也被稱為汽缸體，常用灰鑄鐵鑄成，是一個結構復雜、既大又重的箱形構件，是柴油機上最大的零件。機體由三個空腔組成，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。為了增加它們的強度和抗彎能力，有的柴油機將這兩部分鑄成一個整體，稱為機體。在機體內還布置有冷卻水道、潤滑油道和其它孔道，其上還有用于固定其它零件、附件的螺絲孔。因此，機體是一個結構復雜的零件，機體上平面裝汽缸蓋，前端面裝正時齒輪殼、機油泵和水泵，后端面裝飛輪殼和飛輪，機體下平面裝油底殼。機體兩側面分別裝高壓噴油泵、柴油濾清器、機油濾清器等。

1、氣缸體一曲軸箱

      水冷柴油發動機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，其內腔為曲軸運動空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋、挺柱腔、冷卻水套和潤滑油道、水道等。

（1）氣缸體的結構

      通常分為三種即平分式、龍門式和隧道式。平分式機體具有加工、拆裝方便的特點，但是剛度較差；龍門式機體不僅拆裝方便，還具有較好的抗彎曲、抗扭轉剛度，但是加工不便；隧道式機體剛性最好，但重量較大，結構復雜。

（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，必須對氣缸和氣缸蓋隨時加以冷卻。冷卻方式有兩種：一種用冷卻液來冷卻（水冷）；另一種用空氣來冷卻（風冷）。柴油發動機上采用較多的是水冷卻。發動機用水冷卻時，氣缸周圍和氣缸蓋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。發動機用空氣冷卻時，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。一般風冷發動機的機體與曲軸箱是分開鑄造的。

2、飛輪殼

      飛輪殼外形如圖2所示，用于罩設安裝在柴油機飛輪外部，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底面的圓筒形容納空間，包括頂面和側面，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，設置于頂面的圓心部分，螺緊安裝部環繞設置于嵌合圓孔邊緣外部；邊緣固定部安裝于側面，零件配合安裝部安裝于頂面和側面。

 

圖1  V型發動機機體組軸側圖

圖2  柴油發電機飛輪殼示意圖

 

3、氣缸套

      氣缸套鑲嵌于機體上部氣缸孔內，由耐磨的高級鑄鐵材料制成，而機體則可用價廉的普通鑄鐵或質量輕的鋁合金制成，在有效地節省材料的同時延長使用壽命，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：氣缸蓋的結構復雜，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人氣缸的氣道和氣門，作用是密封氣缸體，控制氣缸內空氣和燃油的進出。其內部一般有進、排氣道，水冷水套（風冷柴油機氣缸蓋外部有散熱片），潤滑油孔等；外部裝有進、排氣門，噴油器，進、排氣管等。

4、氣缸墊

      氣缸墊是氣缸蓋與機體結合面之間的密封元件，在壓力的作用下產生一定的形變，以補償結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，作用是保證機體與缸蓋間的密封，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油，并回收山柴油機各摩擦表面流回的機油。其構造具有以下特點：由薄鋼板沖壓而成；內部設有穩油擋板，以防止振動時油底殼油面產生較大的波動；最低處設有放油塞（磁性）；曲軸箱與油底殼之間有密封襯墊。

 5、油底殼

      機油盤位于發動機底部，作為儲存潤滑油的油槽外殼，同時對曲軸箱起密封作用，故俗稱油底殼。它一般采用薄壁鋼板沖壓而成，內部設有穩油擋板以防止潤滑油過分激蕩，底部設有放油塞以便更換潤滑油。

 

圖3 四缸柴油機氣缸套示意圖

圖4  油底殼結構示意圖

 

二、機體找正定位和案例

 

1、機體找正定位的步驟

（1）清理修理機體上平面。在機體上裝機體移位工具。

（2）吊起機體，清理修理機體下平面，將機體落入機體上大至對準螺孔。

（3）檢查機體與機體貼合面，應0.05mm塞尺檢驗。

（4）分段各檔初裝緊固螺栓，找正定位后每個螺孔都應試裝。

（5）機體找正：

① 調整機體縱向位置，測量機體輸出端面至機體輸出端其準面尺寸應符合圖紙要求。

② 調整機體橫向位置，測量機體泵側下部與機體泵側上部基準面尺寸符合規定要求。

注：機體及機體的定位尺寸因加工誤差具體數據由發電機廠家提供。

（6）機體與機體同鉆鉸緊配螺栓孔，并將鉸孔尺寸提供給工藝。

（7）拆下機體、機體定位工具。

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主軸孔與之對應的水平找正面1、2在Z軸方向的落差AD和BC，移動工作臺，找出水平找正面1、2的落差EC（EC為定值）。微微松開機體壓板，以第1主軸孔端可調定位塊為支點，調整第7主軸孔端可調定位塊，使第7主軸孔在Z軸方向向上移動位移FE，重新檢測落差AD和BC，若（BC-EC）和AD之差在±0.02mm之內，則為合格，否則繼續調整。完成后，夾緊機體。注意，若C點比D點低，則（BC-EC）應為（BC+EC）。

      圖5說明如下：第1、第7主軸孔與之對應的兩水平找正面的落差AD、BC和兩孔間距AB、兩水平找正面間距CD組成一個梯形ABCD，機床工作臺X軸軸線（圖5中的點劃線）交BC于E點，過D點作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，FE就是第7主軸孔在垂直方向向上移動的位移。

（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主軸孔與之對應的垂直找正面3、4在Y軸方向的落差GK和HJ，移動工作臺，找出垂直找正面3、4的落差MJ。微微松開夾具壓在工作臺上的壓板，以第1主軸孔端的水平調整裝置為原點，調整第7主軸孔端水平調整裝置，使第7主軸孔在水平方向向右移動位移NM，然后移動機床工作臺，檢測垂直找正面3、4的落差，若找正面4比找正面3高（NM＋MJ）±0.02mm，則為合格，否則繼續調整。完成后夾緊夾具壓板。注意，若J點比K點低，（NM＋MJ）應為（NM-MJ）。

      圖6說明如下：第1、第7主軸孔與之對應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組成一個梯形GHJK，機床工作臺X軸軸線（圖6中的點劃線）交HJ于M點，過K點作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的位移。

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

 

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、機體總成拆卸和零件圖

 

      氣缸體上有一個或數個為活塞在其中運動作導向的圓柱形空腔，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質灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋁合金等。氣缸體是發動機各個機構或系統的裝配基本，并由它來維持發動機各運動件相互之間的準確位置關系。柴油發電機的機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）機體組零件的拆卸方法和步驟：

① 放盡冷卻水和油底殼內的機油；

② 按對角線順序擰下缸蓋螺母；

③ 卸下汽缸蓋；

④ 卸下汽缸墊；

⑤ 在拆卸曲柄連桿機構后，拆下汽缸套。

（2）拆卸時應注意：

① 不允許在熱車時拆卸，以防汽缸蓋變形；

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

③ 拆卸汽缸套最好用拉缸器，若無拉缸器，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，以免損壞。

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

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