故障檢修與技術(shù)維護(hù)

6BT5.9型康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的檢修內(nèi)容

 

摘要：氣缸體是柴油發(fā)電機(jī)中非常重要的部件，它承載著缸內(nèi)壓力和高溫環(huán)境的影響，因此對(duì)氣缸體進(jìn)行正確的檢測(cè)和評(píng)估至關(guān)重要。衡量氣缸磨損檢驗(yàn)的主要指標(biāo)是圓度和圓柱度，氣缸磨損后圓柱度誤差達(dá)到0.175—0.250mm、圓度誤差達(dá)到0.050~0.063mm）、氣缸磨損尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸差值，作為柴油機(jī)如何維修的主要依據(jù)之一。氣缸體的檢測(cè)方法是對(duì)氣缸體進(jìn)行外觀檢測(cè)，觀察是否存在磨損、裂紋、裂縫、變形等情況。如果存在以上情況，則說(shuō)明氣缸需要進(jìn)行修理或更換。

 

一、康明斯6BT5.9氣缸體的技術(shù)參數(shù)

 

      以KC140GF型康明斯發(fā)電機(jī)組為例，其配置為6BTAA5.9-G12康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)配套的發(fā)電機(jī)選用無(wú)錫新時(shí)代電機(jī)有限公司引進(jìn)英國(guó)斯坦福電機(jī)技術(shù)生產(chǎn)的UC274F型發(fā)電機(jī)。該型發(fā)電機(jī)為帶永磁發(fā)電機(jī)（PMG）勵(lì)磁——AVR控制的發(fā)電機(jī)。其額定功率為128kw，備用功率為140kw。

表1    6BT型柴油機(jī)氣缸體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

表2    6BT型柴油機(jī)活塞基本參數(shù)

      康明斯6BT型柴油發(fā)電機(jī)的氣缸體結(jié)構(gòu)是龍門式氣缸體，不鑲氣缸套（氣缸套只供修理時(shí)用），其剛度和強(qiáng)度較好。氣缸體是柴油機(jī)的骨架，是柴油機(jī)所有零件和附件如曲軸、凸輪軸、機(jī)油濾清器、油底殼、噴油泵等的裝配基體。柴油機(jī)工作時(shí)，要承受氣體壓力、往復(fù)慣性力和離心力的作用，這些力作用在氣缸體和曲柄連桿機(jī)構(gòu)的有關(guān)零件上，使它們受到壓縮拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等不同形式的載荷。為了保證柴油機(jī)工作可靠、減少磨損、延長(zhǎng)壽命、要求氣缸體應(yīng)該有足夠的剛度和強(qiáng)度。康明斯6BT5.9型柴油發(fā)電機(jī)氣缸體用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵鑄造，為了提高氣缸的耐磨性，加入少量的合金元素如錳、硅、磷、硫等。

 

二、氣缸體的檢查方法

 

      氣缸體是柴油機(jī)中非常重要的部件，它承載著缸內(nèi)壓力和高溫環(huán)境的影響，因此對(duì)氣缸體進(jìn)行正確的檢測(cè)和評(píng)估至關(guān)重要。以下是對(duì)氣缸體進(jìn)行檢測(cè)的方法：

1、氣缸體破損檢查

      通過(guò)目測(cè)可以初步評(píng)估氣缸體的狀況。觀察氣缸體表面是否存在裂紋、變形或其他明顯的損傷。同時(shí)，還要檢查氣缸體表面是否存在積碳、銹蝕或其他細(xì)小的破損。氣缸體應(yīng)無(wú)裂紋、砂眼等鑄造缺陷，新氣缸體和修補(bǔ)過(guò)的氣缸體都必須經(jīng)過(guò)氣壓或水壓試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力不小于150kPa，不得滲漏。

2、氣缸體頂平面平面度檢查

      使用合適的測(cè)量工具，測(cè)量氣缸體的尺寸。主要包括內(nèi)徑、外徑、垂直度、圓度等尺寸參數(shù)的測(cè)量。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行比較，評(píng)估氣缸體是否存在形狀偏差或磨損。可以用直尺和厚薄規(guī)檢查氣缸體上平面的平面度，采用“對(duì)角線檢查法"進(jìn)行檢查。如果平面度超出規(guī)定要求，可以采用磨削方法修復(fù)。要求如下：

（1）全平面上平面度（mm）：0.075；

（2）在任一Φ50.0的面積內(nèi)平面度（mm）：0.01；

（3）缸體后端面對(duì)曲軸軸承孔的垂直度（mm）：0.10；

（4）鏜削軸承孔時(shí)，曲軸軸承中心線與凸輪軸軸承的中心線的距離（mm）：139.736±0.065（僅指前端面）；

（5）曲軸軸承孔中心線與缸體頂平面的距離（mm）：323.013±0.113。

3、壁厚測(cè)量方法

      使用超聲波測(cè)厚儀或其他測(cè)厚工具，測(cè)量氣缸體壁厚的變化。根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以判斷氣缸體壁厚是否均勻，是否存在過(guò)度磨損或金屬疲勞的情況。

4、裂紋檢查方法

      磁粉檢測(cè)是一種常用來(lái)檢測(cè)裂紋的方法。通過(guò)將磁鐵或電磁鐵與磁粉粘合，然后將其放在氣缸體表面，觀察是否有磁粉沉積的跡象。如果氣缸體存在裂紋，則會(huì)在裂紋處出現(xiàn)磁粉的沉積，從而可以確定氣缸體的損傷情況。

5、密封性測(cè)量

       使用壓力表或其他壓力測(cè)量設(shè)備，檢測(cè)氣缸體的密封性能。通過(guò)給氣缸體施加一定的壓力，觀察壓力是否能夠保持穩(wěn)定，以及是否有泄漏現(xiàn)象。如果氣缸體的密封性能不好，在工作狀態(tài)下可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力下降或燃油消耗增加等問(wèn)題。

6、金屬組織分析

      通過(guò)金相顯微鏡等設(shè)備，對(duì)氣缸體的金屬組織進(jìn)行分析。金屬組織的分析可以判斷氣缸體的材料質(zhì)量，是否存在過(guò)熱、火化和腐蝕等情況。同時(shí)，還可以檢測(cè)到金屬組織的細(xì)微變化，提前預(yù)測(cè)氣缸體的壽命和使用性能。

7、 溫度測(cè)量

      使用紅外測(cè)溫儀等設(shè)備，檢測(cè)氣缸體的表面溫度分布。通過(guò)分析溫度分布的均勻性和變化情況，可以評(píng)估氣缸體的散熱性能和內(nèi)部工作情況。

8、 光潔度檢測(cè)

      使用檢測(cè)儀器，對(duì)氣缸體的表面光潔度進(jìn)行檢測(cè)。氣缸體表面的光潔度可以反映其加工和裝配質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)影響到活塞的工作效果和油封的密封性能。

 

圖1    柴油機(jī)缸體變形平面圖

圖2    柴油機(jī)缸體變形側(cè)面圖

 

三、氣缸的鏜磨方法

 

1、鏜磨的規(guī)定

      當(dāng)柴油機(jī)的氣缸出現(xiàn)拉傷、圓度、圓柱度超差或磨損到一定程度，在不超過(guò)修理極限尺寸時(shí)，可以進(jìn)行鏜磨（不鑲缸套），如圖3所示。通過(guò)加級(jí)的修理方法繼續(xù)使用，從而最大限度的發(fā)揮氣缸體的利用率。這種修理方法適用于氣缸的磨損在極限尺寸內(nèi)。通過(guò)測(cè)量選配相應(yīng)的加級(jí)活塞鏜磨而成，不需鑲配氣缸套。

2、鑲配氣缸套

（1）說(shuō)明：

      氣缸套僅供修理時(shí)使用。康明斯6BT型柴油發(fā)電機(jī)的氣缸體是整體式氣缸體，不鑲缸套，外形如圖4所示。但是，當(dāng)柴油機(jī)氣缸因磨損超過(guò)使用極限或者拉缸等故障而造成早期意外損壞，允許鏜缸，鑲配氣缸套。氣缸套采用中磷鑄鐵干式氣缸套，止口方式為下止口。

表3   6BT5.9型柴油機(jī)新氣缸套基本參數(shù)

（2）鑲配氣缸套工藝

● 第一步：

      鏜磨加工時(shí)，一般是以汽缸體底座作為加工基準(zhǔn)面進(jìn)行氣缸體的固定和找中。將氣缸體固定在鏜缸機(jī)的工作臺(tái)上，安裝時(shí)要注意工作臺(tái)的清潔，利用安裝在鏜頭上的百分表的讀數(shù)，確定好準(zhǔn)備鏜缸氣缸孔的中心位置，這一步驟非常重要，要反復(fù)測(cè)量使之達(dá)到最佳的中心位置。

● 第二步：

      在鏜頭上安裝鏜刀，利用外徑百分表測(cè)量氣缸孔的內(nèi)徑尺寸，從而確定進(jìn)刀量，開始試鏜。因氣缸體的缸孔深度是200mm，在鏜至195mm深度時(shí)，留下5mm的臺(tái)階作為氣缸套的下止口，要進(jìn)行鏜缸機(jī)的手動(dòng)操作，以免鏜過(guò)，造成廢品。經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)量和進(jìn)刀，在最后兩刀時(shí)，要變換鏜頭的轉(zhuǎn)速和進(jìn)刀量，從而達(dá)到較好的表面光潔度，利于后續(xù)工序，在鑲氣缸套時(shí)達(dá)到一個(gè)良好的鑲配結(jié)合面。直到達(dá)到配合尺寸105.00mm。在整個(gè)氣缸孔的鏜削過(guò)程中，應(yīng)采用隔缸鏜削的方法進(jìn)行，防止相鄰兩缸出現(xiàn)偏差，造成發(fā)動(dòng)機(jī)偏缸。

● 第三步：

      氣缸套壓入氣缸前，應(yīng)將氣缸套放入冰箱內(nèi)冷卻到-20℃，保持1小時(shí)以上。

● 第四步：

      氣缸套冷卻完成后，將每個(gè)氣缸孔表面涂上loctite620膠（樂(lè)泰620），此膠具有抗高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)，能有效地保護(hù)缸體與缸套的過(guò)盈配合。雙手帶好防護(hù)手套，將冷凍后的氣缸套（此時(shí)，其外徑縮小了0.05mm-0.07mm）壓入氣缸孔內(nèi)。

● 第五步：

      然后，用一個(gè)專用工具放在準(zhǔn)備鑲配氣缸套的頂部，然后用單柱校正液壓機(jī)平穩(wěn)的將氣缸套壓入鏜好的氣缸孔中，在壓入過(guò)程中要注意觀察缸套是否傾斜、要及時(shí)修正。最終使氣缸套的下端面與氣缸體的下止口面充分接觸。

注意：止口面一定要去尖角、毛刺、必須保持平整、無(wú)斜度。第六步：鏜氣缸孔。氣缸套全部壓入氣缸體后，按照隔缸鏜削的方法依次將各個(gè)氣缸孔鏜至101.956mm。切除氣缸套突出氣缸體頂面的多余部分B.使之與頂面平齊。倒角，C=1.25×15°。這一工序的關(guān)鍵是：嚴(yán)把鏜刀的進(jìn)刀量，以防尺寸鏜過(guò)造成廢品。

● 第七步：

      珩磨氣缸孔。珩磨頭的準(zhǔn)備工作。按照裝夾要求安裝好100目的砂條，然后將珩磨頭兩端的彈簧鋼絲圈換成鐵絲，困扎牢固，在車床上將砂條車圓整，此時(shí)車床主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定在600轉(zhuǎn)/分鐘。最終使珩磨頭的圓度及圓柱度在規(guī)定的范圍內(nèi)。氣缸鏜完成后，將氣缸體安裝在氣缸研磨床機(jī)上，按照隔缸珩磨的方式進(jìn)行，在安裝氣缸體時(shí)，要注意珩磨頭與氣缸孔的對(duì)中，防止出現(xiàn)單側(cè)受力較大而造成的偏磨、產(chǎn)生橢圓度超差。

      另外在調(diào)整珩磨頭的上下行程時(shí)，要注意珩磨頭的砂條在整個(gè)行程中要超出氣缸孔上下沿30mm。形成太長(zhǎng)容易造成氣缸孔頭部或底部出現(xiàn)喇叭口。形成太短又容易造成氣缸孔中部“鼓肚”。在手動(dòng)張緊砂條時(shí)，要注意張緊的力度，張緊力太小珩磨頭會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，張緊力太大珩磨頭的砂條容易破裂，從而損壞氣缸壁。珩磨氣缸孔達(dá)到有網(wǎng)紋的小平頂珩磨，珩磨角與水平線方向呈15°-25°珩磨后氣缸孔直徑應(yīng)達(dá)到規(guī)定的尺寸要求，并保障活塞與氣缸的配合間隙保障在0.10mm-0.17mm的范圍內(nèi)。

 

圖3    柴油發(fā)電機(jī)氣缸鏜銑過(guò)程

圖4    康明斯6BT柴油機(jī)氣缸體零件號(hào)C3928797

 

四、氣缸測(cè)量量具的使用

 

      因在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的鏜磨過(guò)程中需要反復(fù)的測(cè)量加工數(shù)據(jù)，以此就量具的使用方法做一說(shuō)明。再整過(guò)程中我們能用到的量具主要有，外徑千分尺和內(nèi)徑量表。

1、測(cè)定氣缸的的磨損量

      發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套測(cè)量的一般過(guò)程是：根據(jù)氣缸套的公稱尺寸選擇量具，即千分尺和量缸表（包括量缸表的插桿）；安裝和調(diào)整量具，即先將千分尺調(diào)整到氣缸套的公稱尺寸。再將卡裝好百分表的量缸表的測(cè)桿和插桿卡在千分尺的砧座和測(cè)桿之間.調(diào)整量缸表插桿的伸出長(zhǎng)度，當(dāng)百分表的小表針有1.5-2.0格左右的預(yù)壓量時(shí)鎖緊插桿鎖母，并將百分表的大表盤調(diào)整到零。然后，確定氣缸套的測(cè)量位置與方向；測(cè)量并進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄與處理，根據(jù)整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量的結(jié)果確定氣缸體的修理級(jí)別。

2、氣缸套和活塞配合間隙的測(cè)量

      先直接用千分尺測(cè)量活塞裙部的外徑，活塞的測(cè)量位置在裙部上沿10mm處。然后將卡裝好百分表和初步安裝好插桿的量缸表卡裝在千分尺的砧座和測(cè)桿之間，調(diào)整量缸表插桿的伸出長(zhǎng)度，當(dāng)百分表的小表針有1.5-2格左右的預(yù)壓量時(shí)鎖緊插桿鎖母，并將百分表的大表盤調(diào)整到零，最后將量缸表伸入氣缸套內(nèi)，百分表大表針比"零"低的數(shù)值（考慮小表針讀數(shù)）即為活塞和氣缸套的配合間隙，范圍應(yīng)保障在（0.10mm-0.17mm）內(nèi)。

3、汽缸體端面的檢查

      先將汽缸體上端面附有的襯墊等物清除干凈，然后用厚薄規(guī)測(cè)量直尺與汽缸體端面間的間隙，且要多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的間隙，如圖5所示。若測(cè)量值大于使用極限值，則說(shuō)明汽缸體端面變形，應(yīng)研磨汽缸體端面。若汽缸體端面變形嚴(yán)重而無(wú)法修復(fù)，則應(yīng)更換汽缸體。

4、汽缸密封性的檢查

      用煤油滲漏法檢查氣缸密封性。將汽缸蓋傾斜，把汽缸蓋放置在桌上約十幾分鐘。如果進(jìn)氣門漏氣較輕時(shí)，進(jìn)氣門的外圓周圍就比較濕。如果進(jìn)氣門漏氣嚴(yán)重，氣門周圍就會(huì)有大量的煤油泄漏出來(lái)，如圖6所示。

 

圖5  柴油機(jī)汽缸體端面間的間隙測(cè)量

圖6  柴油機(jī)汽缸密封性的檢查（煤油滲漏法）

 

總結(jié)：

      總之，氣缸的檢測(cè)項(xiàng)目包括氣缸腔壁磨損情況、密封性、圓度和平面度、氣孔、缸套和氣缸體等，需要使用不同的檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量和觀察。仔細(xì)檢測(cè)氣缸，并及時(shí)修理和更換，可以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作和延長(zhǎng)其使用壽命。以上所述的方法是對(duì)康明斯6BT5.9系列柴油機(jī)氣缸體進(jìn)行檢測(cè)的主要方法，通過(guò)這些方法可以全面評(píng)估氣缸體的狀況和工作性能。對(duì)于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的氣缸體，需要及時(shí)修復(fù)或更換，以保證整個(gè)柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

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