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設備裝配與整機調試 |
康明斯柴油發(fā)電機氣缸套和缸蓋裝配步驟 |
引言：氣缸在裝配前要對柴油發(fā)電機氣缸體進(jìn)行認真清洗，去除油污，特別是要將柴油發(fā)電機與缸套配合的表面清理干凈。認真檢查氣缸套和氣缸體有無(wú)損傷，其配合尺寸和表面粗糙度應符合規定。用平板尺檢查氣缸體上平面和氣缸蓋下平面，平面度一般不超過(guò)0.10～0.15mm。本文通過(guò)對缸蓋及其相關(guān)零部件裝配關(guān)系的分析，從使用功能上理清了缸蓋各部位的重要程度，進(jìn)而明確了缸蓋裝配工藝的核心環(huán)節，并對其中關(guān)鍵部位的裝配方法進(jìn)行了介紹。
一、氣缸套裝配檢查和要求
氣缸套簡(jiǎn)稱(chēng)缸套，是一個(gè)鑲在缸筒內的圓筒形零件，上面由氣缸蓋壓緊固定，與活塞共同組成缸套活塞組件，如圖1所示。
分濕式和干式兩種，濕式氣缸套厚度一般為5～7mm，多用于柴油機上；干式氣缸套壁厚一般為2～4mm，多用于汽油機上。干式氣缸套管與氣缸體的壁面直接接觸，具有整體式氣缸體的優(yōu)點(diǎn)。濕式氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，散熱良好，冷卻均勻，加工容易，缺點(diǎn)是強度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現象。當氣缸套磨損后幾何形狀、尺寸超限，出現裂紋、嚴重拉傷或濕式缸套阻水圈漏水時(shí)，需將氣缸套拆下予以更換。氣缸套拆卸時(shí)沒(méi)有特殊的技術(shù)要求，最好用拉缸器拉出，如無(wú)專(zhuān)用工具可用手錘墊木塊從曲軸箱里往外敲出。氣缸套裝配時(shí)技術(shù)要求很高，裝配不好會(huì )造成缸套漏水、漏氣，影響發(fā)動(dòng)機的工作。以下為濕式氣缸套的裝配步驟：
1、凸出量檢查
在裝阻水圈之前，試將氣缸套用專(zhuān)用工具壓入氣缸體中（圖2），此時(shí)氣缸套應轉動(dòng)靈活，無(wú)晃動(dòng)。再檢查氣缸套上平面高出氣缸體的凸出量，應符合技術(shù)要求。例如：康明斯ISM柴油發(fā)電機缸套高度要求是使用百分表在4個(gè)相隔90°的點(diǎn)測量缸套凸出量（圖3）。缸套凸出量最小為0.00mm，最大為0.12mm。
2、配合間隙
由于氣缸套與安裝孔的配合通常采用動(dòng)配合，其配合間隙一般是：上支承為0.05～0.15mm，下支承為0.05～0.10mm。檢查氣缸套與安裝孔上、下支承圓面位置的尺寸，以驗證氣缸套與安裝孔的配合間隙是否符合裝配標準。對配合間隙不符合標準的安裝孔或氣缸套，應查明原因并進(jìn)行修正或更換，以避免導致氣缸套裝入困難或裝入后產(chǎn)生變形。
3、缸套裝入
缸套放正后用專(zhuān)用工具或墊木塊輕輕打入。方法是裝上缸蓋，交替擰緊對角方向上的缸蓋螺母，慢慢將缸蓋壓入。也可在缸套上部墊上木板，用錘擊方法裝入。若感覺(jué)阻力較大，可能是由于阻水圈被切斷產(chǎn)生阻塞所致，則應取出缸套，查明原因，排除問(wèn)題后再裝復。。否則，會(huì )導致阻水圈密封失效。裝好的氣缸套上端面凸出機體上平面的高度應符合柴油機的規定，對于多缸機，相鄰兩缸之間的凸出量相差不應過(guò)大，以使氣缸蓋能壓緊在氣缸套上，避免冷卻水漏入氣缸內和防止燒氣缸墊。
4、缸套測量
缸套在裝入缸體之后，應用量缸表重新測量缸套的內徑、橢圓度和錐度，檢查缸套是否有變形。裝完后，缸套內圓表面的橢圓度和錐度都不應超過(guò)0.03～0.04mm，檢查氣缸套凸緣高度。氣缸套凸緣高度是指氣缸套安裝到位后，其上平面高出氣缸體上平面的距離，應在標準規定范圍內，同時(shí)位于同一個(gè)氣缸蓋下的幾只氣缸套的凸出量偏差不得大于0.03mm，以保證氣缸蓋能夠可靠地壓緊所有氣缸套，防止氣缸漏氣和冷卻水進(jìn)入氣缸內。當氣缸套凸緣高度超出裝配標準時(shí)，可通過(guò)增減墊片進(jìn)行調整。在全部缸套裝好后，在具備條件的情況下，應在1.5～2.0個(gè)大氣壓下作各種的水壓試驗，在結合處都不應有滲漏現象。
5、阻水圈裝入
將符合規格、彈性好的阻水圈，涂上機油，裝入缸套的環(huán)槽中（圖4）。注意阻水圈不得有扭曲和損傷。
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圖1 氣缸套和活塞組件圖 |
圖2 缸套壓裝工具 |
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圖3 缸套高度測量示意圖 |
圖4 缸套阻水圈裝入示意圖 |
二、缸蓋裝配要求
1、缸蓋裝配的裝配關(guān)系
柴油發(fā)動(dòng)機缸蓋與配氣和點(diǎn)火等重要性能密不可分。而缸蓋作為復雜零件，其表述繁雜，容易使人對其機加工藝摸不著(zhù)頭緒。文章以直列4缸發(fā)動(dòng)機鋁合金缸蓋為例，明晰了缸蓋與相關(guān)零件的裝配關(guān)系及關(guān)鍵部位裝配方法。
（1）六個(gè)外形面
① 缸體結合面
與缸體結合，此面上有燃燒室。氣缸的容積與燃燒室容積的比值稱(chēng)為壓縮比，這是發(fā)動(dòng)機性能的重要參數。氣缸中被壓縮的可燃混合氣體在燃燒室內被點(diǎn)火和燃燒，燃燒室容積變小，可能引起爆燃，容積變大，會(huì )導致發(fā)動(dòng)機功率不足。一般缸蓋的燃燒室都是毛坯面，不需機加工。因此，缸體結合面與燃燒室內毛坯面的位置精度要求相對較嚴。另外，此面對發(fā)動(dòng)機燃燒室的密封性關(guān)系很大，雖然缸體和缸蓋中間還有氣缸墊，仍對此面的平面度要求較高。
② 其它各面
罩殼面與主要起防塵及防噪聲作用的凸輪罩配合，中間還有氣缸墊；進(jìn)、排氣面分別與進(jìn)、排氣歧管相配合，中間有墊片；兩側面主要安裝一些控制器及罩殼等裝置。這些部位要求均不高。
（2）各孔系
一般四沖程發(fā)動(dòng)機缸的工作行程是：進(jìn)氣、壓縮、做功及排氣。缸蓋一個(gè)重要功能就是給發(fā)動(dòng)機配氣，配氣機構的工作過(guò)程是凸輪軸通過(guò)驅動(dòng)挺桿進(jìn)而驅動(dòng)進(jìn)排氣門(mén)開(kāi)啟，進(jìn)排氣得以實(shí)現。在壓縮和做功的2個(gè)行程中，進(jìn)排氣門(mén)通過(guò)挺桿內的彈簧等作用而關(guān)閉。
① 凸輪軸孔系
進(jìn)排氣凸輪軸孔各裝一根凸輪軸，而凸輪軸在孔內旋轉以驅動(dòng)挺桿，因此，各擋凸輪軸孔的同軸度要非常好，否則會(huì )出現凸輪軸早期磨損、犯卡、甚至無(wú)法裝配等問(wèn)題。
② 閥座導管孔系
閥座與導管位置關(guān)系：氣門(mén)在導管孔內往復運動(dòng)，同時(shí)，氣門(mén)頭必須要與閥座的密封錐面保證良好的配合。因此，閥座和導管孔二者之間的跳動(dòng)要求非常嚴，否則會(huì )出現燃燒室漏氣等嚴重影響發(fā)動(dòng)機性能的問(wèn)題。
③ 挺桿孔
裝配氣門(mén)挺桿，以凸輪軸傳遞來(lái)的動(dòng)力驅動(dòng)進(jìn)排氣門(mén)，挺桿孔與導管孔之間有一定的同軸度要求。
④ 其它
螺栓孔、螺紋孔、水孔及油孔和其它部件之間沒(méi)有太緊密的聯(lián)系，位置要求不高。
（3）裝配關(guān)系的總結
① 凸輪軸孔系各擋孔間位置關(guān)系特別重要；
② 閥座導管孔系之間位置關(guān)系特別重要；
③ 缸體結合面與燃燒室內毛坯面間位置關(guān)系比較重要；
④ 挺桿孔與導管孔間位置關(guān)系比較重要。其余部位位置精度要求一般。
2、缸蓋裝配步驟
（1）徹底清除柴油發(fā)電機氣缸體上平面、氣缸蓋下平面上的襯墊殘留。
（2）使用工具清洗氣缸體上的所有氣缸蓋螺栓孔。去除螺栓孔內的機油、水（冰）等。
（3）檢查氣缸體上的氣缸蓋螺栓孔螺紋是否損傷，必要時(shí)進(jìn)行修復或更換機體。
（4）在氣缸體上安裝氣缸墊。氣缸墊上有廠(chǎng)標和字號的一面朝上放置。
（5）組裝氣缸蓋。先安裝氣門(mén)油封，再安裝氣門(mén)。氣門(mén)應按研磨后位置對號入座，利用氣門(mén)拆裝工具壓縮氣門(mén)彈簧，將鎖塊安裝到位。
（6）使用提升設備將氣缸蓋安放在氣缸體上，注意使前后的定位銷(xiāo)正確入位（圖5）。
（7）潤滑缸蓋螺栓螺紋和墊圈下面，按正確次序、分數次擰緊缸蓋螺栓。
例如康明斯ISM柴油發(fā)電機，按圖6所示順序將所有螺栓擰緊到規定值。
● 力矩值：
○ 步驟1 68N·m（501bf·ft）
○ 步驟2 136N·m（1001bf·ft）
○ 步驟3 擰緊180°
（8）安裝搖臂軸總成，調整氣門(mén)間隙。
（9）安裝進(jìn)排氣歧管及氣門(mén)室罩蓋。
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圖5 氣缸蓋安裝示意圖. |
圖6 缸蓋螺栓擰緊次序 |
三、裝后檢查
1、測量氣門(mén)頭的深度
使用深度規（零件號 3823495）或等效工具，測量氣門(mén)頭的深度。
注意：如果氣門(mén)深度超出技術(shù)規范，則必須重裝缸蓋。
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自燃燒面允許的氣門(mén)深度
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mm
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in
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0.00
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最小
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0.000
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0.70
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最大
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0.028
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2、檢查燃燒表面是否有裂紋
注意：如果噴油器孔周?chē)牧鸭y超過(guò)最大長(cháng)度，必須更換缸蓋。
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允許裂紋長(cháng)度
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mm
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in
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6.35
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最大
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0.25
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注意：氣門(mén)之間的裂紋兩端必須可見(jiàn)。如果裂紋的一端已延伸至氣門(mén)座孔（氣門(mén)座后），缸蓋的狀況可能有問(wèn)題。確保缸蓋可以繼續使用，拆下氣門(mén)和氣門(mén)座。
3、測量氣門(mén)導管的內徑
檢查氣門(mén)導管有無(wú)碎屑或裂紋，使用球形量規或內徑千分表測量氣門(mén)導管的內徑，如圖7所示。
① 距離氣門(mén)導管頂部或底部 以?xún)炔糠值膬葟娇赡芎艽?，但氣門(mén)導管仍可繼續使用。然而，如果在中間部位，即距離氣門(mén)導管頂部或底部或以外的部分超出公差，則必須更換氣門(mén)導管。
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氣門(mén)導管內徑（已安裝）
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mm
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in
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9.99
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最小
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0.3933
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10.01
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最大
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0.3941
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② 除非積碳影響了氣門(mén)在氣門(mén)導管中的運動(dòng)，否則沒(méi)有必要去除氣門(mén)桿上的任何黑色或棕色污跡。僅使用粗砂布（1000 粒度）去除污跡。
③ 如果用指甲能感覺(jué)到擦痕或痕跡，必須更換氣門(mén)。
④ 檢查氣門(mén)鎖片槽區域是否磨損。如果凹槽區域磨損，必須更換氣門(mén)。
4、測量氣門(mén)桿外徑
將氣門(mén)放在平面上，檢查外徑的高度。如果高度小于 4.06 mm [0.160 in]，則必須更換氣門(mén)。
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進(jìn)氣門(mén)桿外徑
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mm
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in
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9.938
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最小
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0.3913
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9.957
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最大
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0.3920
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排氣門(mén)桿外徑
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9.908
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最小
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0.3901
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9.928
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最大
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0.3909
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5、缸蓋密封墊平面度
（1）用直尺測量缸蓋密封墊表面的平面度。如果厚度大于0.09 mm[0.004 in]的塞尺能插入直尺與缸蓋之間，則必須對缸蓋進(jìn)行表面重修，如圖9所示。
（2）只要缸蓋厚度測量值符合技術(shù)規范，缸蓋表面就可以進(jìn)行再加工。
注意：如果重新加工缸蓋表面，確保缸蓋中的氣門(mén)深度隨之進(jìn)行調整。
6、缸蓋螺釘自由長(cháng)度
使用扭矩-屈服的安裝方法擰緊法蘭頭螺栓，使螺栓超過(guò)了螺栓屈服點(diǎn)，并使螺栓永久拉伸。如果螺釘沒(méi)有超出規定的自由長(cháng)度，則可以在發(fā)動(dòng)機的使用期限內繼續使用。
（1）必須檢查螺釘的自由長(cháng)度以免在安裝時(shí)頂到缸體，同時(shí)確保螺釘仍有足夠的緊固負載。
（2）使用缸蓋螺栓長(cháng)度尺（零件號3163760）檢查螺栓的自由長(cháng)度，如圖10所示。
（3）檢查螺釘自由長(cháng)度時(shí)，將螺釘的頭部置于槽中，使螺釘法蘭緊靠槽的底部。
（4）如果螺釘的端部接觸到測量尺的底部，則該螺釘太長(cháng)，因而必須廢棄。
（5）如果螺釘端部與工具底座之間有間隙，則該螺釘可繼續使用。
（6）也可以用卡尺對螺釘進(jìn)行檢查。最大允許的自由長(cháng)度是從螺釘法蘭面的底部到螺釘端部測得的長(cháng)度。
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圖7 氣門(mén)導管的內徑測量 |
圖8 檢查氣門(mén)桿外徑的高度 |
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圖9 測量缸蓋密封墊表面的平面度 |
圖10 檢查缸蓋螺釘自由長(cháng)度 |
總結：
汽缸套位于柴油機缸體中，起到保護缸體和提高缸體密度的作用。具體來(lái)說(shuō)，汽缸套可以有效的減小摩擦，減少磨損，延長(cháng)發(fā)動(dòng)機的使用壽命?？傊?，柴油機汽缸套是柴油機中十分重要的零部件之一，對柴油發(fā)電機組性能和使用壽命有著(zhù)不可替代的影響作用。因此，在其安裝和維護過(guò)程中應尤為謹慎，隨時(shí)留意發(fā)動(dòng)機性能的變化，確保其正常運轉。
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