故障檢修與技術(shù)維護(hù)

干式和濕式氣缸套的特點(diǎn)與安裝要求

 

摘要：汽缸套是柴油發(fā)電機(jī)重要而又易于損壞的零件，當(dāng)汽缸工作表面出現(xiàn)拉傷或磨損量超限時(shí)，必須進(jìn)行更換。缸套分為干缸套和濕缸套兩大類。背面不接觸冷卻水的氣缸套叫干缸套，背面和冷卻水接觸的氣缸套是濕缸套，外表面上、下均加工有凸出圓環(huán)以保證徑向定位，壁厚一般為5~9mm。干缸套厚度較薄、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便。濕缸套直接接觸冷卻水，所以有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的小型輕量化。康明斯公司在本文闡述了汽缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝要求與安裝方法，以提高柴油發(fā)電機(jī)的維修質(zhì)量。

一、汽缸套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

 

      由于氣缸體的材料一般采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵，為提高耐磨性，有時(shí)在鑄 件中加入少量合金元素如鎳、鉬、鉻、磷等，有些氣缸進(jìn)行了表面處理，如表面淬 火、鍍鉻、磷化等；有的則可從材料、加工精度和結(jié)構(gòu)等方面來(lái)考慮。因鋁合金缸體耐磨性不好，必須在氣缸體內(nèi)鑲?cè)藲飧滋祝纬蓺飧坠ぷ鞅砻妗?/span>康明斯汽缸套根據(jù)其外壁是否直接與冷卻水接觸，分為濕式缸套和干式缸套兩種。

1、干式缸套

      如圖1（a）所示，干式缸套外壁不直接與冷卻水接觸。J285T型柴油發(fā)電機(jī)即為干式缸套，其缸套厚度為2～4 mm。干式缸套的優(yōu)點(diǎn)是：柴油發(fā)電機(jī)機(jī)體重量輕，剛度較好，不易發(fā)生漏水現(xiàn)象，缸套可用高級(jí)材料制造，有較高的耐磨性。因此在整體式機(jī)體中經(jīng)過幾次大修鏜磨后，常鑲?cè)敫墒礁滋祝曰謴?fù)汽缸的孔徑。

     干式缸套凸緣頂面高出汽缸體上平面約0.02～0.10 mm，機(jī)體座孔與缸套間的間隙為0.021～0.048 mm。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到正常溫度時(shí)，汽缸套受熱膨脹而機(jī)體座孔由于受冷卻水的冷卻，溫度較低，膨脹小，因此汽缸套的孔壁能緊貼于機(jī)體座孔，將熱量傳給冷卻水。但由于加工誤差和缸套、機(jī)體在工作中的變形，缸套外壁與機(jī)體內(nèi)孔之間的實(shí)際接觸面積會(huì)小于設(shè)計(jì)時(shí)的規(guī)定值，使傳熱變差，降低散熱性能。所以缸套內(nèi)外壁必須精確加工，方能保證其緊密配合，然而這又會(huì)造成加工和拆裝的困難，這些缺點(diǎn)限制了干式缸套的廣泛使用。

2、濕式缸套

     如圖1（b）所示，濕式缸套的汽缸體上無(wú)封閉的水套夾層，缸套外表面直接與冷卻水接觸。濕式缸套壁厚約為5～9 mm。汽缸套的上端有凸緣，為缸套安裝起定位作用。將缸套裝入汽缸體后，缸套凸緣頂面高出汽缸體上平面約0.06～0.16 mm，在缸蓋螺栓壓緊下使凸緣的下端面與機(jī)體缸套座孔的上端面緊密貼合；凸緣上端面則與汽缸蓋下端面（中間加有汽缸墊）緊密貼合，以保證汽缸墊壓緊后在燃燒室四周產(chǎn)生較高的壓緊力，密封住汽缸和冷卻水腔。

    汽缸套外圓有下定位面和上定位面，上定位面直徑略大，下定位面有兩道環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)裝有橡膠封水圈，封水圈具有彈性，其外徑略大于座孔直徑，以便安裝后產(chǎn)生彈性形變而將汽缸套定位面與座孔之間的間隙密封，阻止冷卻水漏入曲軸箱。所以選用封水圈時(shí)要注意其尺寸，不宜過小也不能過大，以免密封不嚴(yán)而引起漏水，或因裝入座孔時(shí)過盈量太大，使其體積難以壓縮而引起缸套變形;同時(shí)還要注意在壓裝后應(yīng)保持封水圈平整性，不能扭曲變形。若發(fā)現(xiàn)損壞或安裝位置不當(dāng)，要及時(shí)更換、修正，以防冷卻水滲漏至油底殼。

    濕式缸套的優(yōu)點(diǎn)是散熱性能好，簡(jiǎn)化機(jī)體的制造工藝，拆裝方便。其缺點(diǎn)是冷卻水腔密封困難，柴油發(fā)電機(jī)機(jī)體常見有漏水故障，且冷卻水對(duì)缸套外壁腐蝕嚴(yán)重。濕式缸套根據(jù)結(jié)構(gòu)又可分為槽頂缸套、平頂缸套和帶工廠墊片缸套，如圖2所示。

圖1 干式和濕式氣缸套的區(qū)別

圖2  柴油機(jī)氣缸套類型識(shí)別

 

 二、干式和濕式缸套優(yōu)缺點(diǎn)

 

1、干式缸套

      背面不接觸冷卻水的氣缸套叫干缸套。濕式氣缸套的生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1150-2010，本標(biāo)準(zhǔn)適用于氣缸套直徑小于或等于200mm的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)濕式鑄鐵氣缸套。

（1）優(yōu)點(diǎn)：不易漏水漏氣 。

（2）缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜散熱不良，而且拆裝不方便。

2、濕式缸套

       背面和冷卻水接觸的氣缸套是濕缸套。干式氣缸套的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為JB/NQ 56.1~56.3-87，通用的干式氣缸套壁厚為4mm。 

（1）優(yōu)點(diǎn)：散熱性能好，冷卻均勻，拆裝比較方便。

（2）缺點(diǎn)：容易漏水，通常下部安裝有1~3道橡膠密封圈。

 

 三、汽缸套檢查

 

1、缸套突出量測(cè)量

      對(duì)于平頂缸套，所測(cè)量的缸套突出量應(yīng)是缸套法蘭高于缸體表面的高度，而與法蘭或防火圈高度無(wú)關(guān)。

（1）測(cè)量缸套時(shí)，缸套必須處于夾緊狀態(tài)。對(duì)于耐磨環(huán)缸套，耐磨環(huán)應(yīng)保持安裝狀態(tài)以便為缸套安裝工具壓板定心。

（2）將缸套安裝工具（零件號(hào) 3164606）安裝并擰緊到卡箍上。

（3）旋轉(zhuǎn)壓板，直到突出量待測(cè)區(qū)域露出。扭矩值：136n•m。

（4）平頂缸套應(yīng)使用深度規(guī)（零件號(hào) 3164438）測(cè)量夾緊狀態(tài)下的突出量，如圖3所示。

注：拆卸任何缸套前，測(cè)量所有六個(gè)氣缸。

表1    柴油機(jī)各單個(gè)氣缸的測(cè)量值

 

（5）對(duì)每個(gè)氣缸進(jìn)行總共六次測(cè)量，排氣側(cè)三次，進(jìn)氣側(cè)三次，如圖4所示。如果任何一個(gè)單獨(dú)測(cè)量值與其他五個(gè)測(cè)量值的差異超過上面列出的技術(shù)規(guī)范，或超過上面列出的最小/最大值技術(shù)規(guī)范，參考下面的維修方法。

① 采用上面獲得的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算得到每個(gè)氣缸所有六個(gè)讀數(shù)的平均值。將平均讀數(shù)應(yīng)用到下列技術(shù)規(guī)范中：

      缸體至缸體之間的測(cè)量值：最低缸套和最高缸套之間的差值不能大于 0.102 mm (0.004 in]；相鄰氣缸的最大允許差異為 0.051 mm [0.002 in]。

② 如果缸套平均測(cè)量值不符合上述技術(shù)規(guī)范，則參考以下的維修說(shuō)明：

      拆下所有缸套。檢查所有的缸體沉孔墊片和沉孔臺(tái)階有無(wú)磨蝕和磨損。，以檢查沉孔臺(tái)階表面區(qū)域有無(wú)點(diǎn)蝕、磨蝕或磨損的痕跡。

③ 如果任何氣缸上出現(xiàn)磨蝕或磨損，必須對(duì)所有六個(gè)氣缸進(jìn)行機(jī)加工并更換缸套。

④ 如沒有磨蝕或磨損，安裝新缸套并重新測(cè)量缸套突出量。如測(cè)得的突出量不符合技術(shù)規(guī)范，那么必須對(duì)沉孔進(jìn)行機(jī)加工；如測(cè)得的突出量符合技術(shù)規(guī)范，那么進(jìn)行維修。

注：對(duì)于缸體沉孔經(jīng)過機(jī)加工的發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)法用固定式工廠黃銅墊片替代維修墊片。

2、汽缸體水套水壓試驗(yàn)

（1）用工藝壓板壓住各缸套，向缸體水道注水，做汽缸體水套水壓試驗(yàn)，在 0.3～0.4 MPa的壓力下，3～5 min內(nèi)不得有滲漏。

（2）若有問題應(yīng)及時(shí)排除，以免試機(jī)時(shí)油底殼進(jìn)水而被迫再次返工。

（3）最后，用量缸表檢查缸套的圓度與錐度是否在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍之內(nèi)；若誤差過大，應(yīng)查明原因并予以排除，否則柴油發(fā)電機(jī)不準(zhǔn)進(jìn)行總裝、試機(jī)。

 

圖3  氣缸套突出量測(cè)量

圖4  氣缸套突出量測(cè)量點(diǎn)分布

 

四、 汽缸套安裝

 

1、汽缸套的安裝要求

（1）安裝后變形小，圓度和圓柱度不能超過規(guī)定值。

（2）缸套臺(tái)肩上平面應(yīng)高出缸體一定的距離。

（3）缸套安裝在缸體中應(yīng)保持一定的間隙。

（4）缸套安裝在缸體中不能偏斜，即汽缸中心線垂直于曲軸的軸心線不能超過允許值。

（5）濕式缸套安裝后，阻水圈要起到密封作用，不能漏水。

（6）濕式氣缸套密封：

      氣缸套的上支承定位帶直徑略大，與氣缸套座孔配合較緊密。下支承密封帶與座孔配合較松，通常裝有1-3道橡膠密封圈來(lái)封水。常見的密封結(jié)構(gòu)型式有兩種。一種型式是將密封環(huán)槽開在缸套上，將具有一定彈性的橡膠密封圈裝入環(huán)槽內(nèi)。另一種型式是將安置密封圈的環(huán)槽開在氣缸體上，這種結(jié)構(gòu)的工藝性較差，故應(yīng)用較少。

2、 濕式汽缸套的安裝

    汽缸套拆裝示意圖如圖5所示。為了防止汽缸套臺(tái)肩在擰緊汽缸蓋時(shí)被壓斷，在安裝汽缸套時(shí)，應(yīng)先不裝防水橡膠圈，將缸套擦干凈后放入機(jī)體內(nèi)，測(cè)量汽缸套高出機(jī)體平面的尺寸，如過高，可對(duì)機(jī)體臺(tái)肩平面進(jìn)行銑削，增加臺(tái)肩深度。

（1）專業(yè)工具安裝方法

① 如圖6所示。組裝前使用植物油潤(rùn)滑缸套 O 形密封圈，缸套必須在潤(rùn)滑阻水圈后的 15 分鐘內(nèi)安裝完成。

② 將 O 形密封圈安裝到缸套上，確保阻水圈平座在阻水圈槽中。

③ 將缸套裝進(jìn)缸體。安裝可繼續(xù)使用的缸套時(shí)，將缸套從最初在發(fā)動(dòng)機(jī)的位置上旋轉(zhuǎn) 90 度。推力和止推表面必須朝向缸體的前部和后部。可使用缸套安裝組件（零件號(hào) 3162461）座入缸套。

④ 如果缸套沒有正確入座，將其拆下并檢查缸套孔座和缸套有無(wú)拉痕、毛刺、污垢或墊片（如果配備）失位。重新安裝缸套。

（2）非專業(yè)工具的安裝

      沒有專業(yè)設(shè)備時(shí)，可按如下方法安裝：

① 在汽缸套上先套入阻水圈，雙手把握汽缸套并邊轉(zhuǎn)邊推壓，將缸套壓進(jìn)機(jī)體缸口上部的配合面，在缸套上端面墊一塊方木，一手扶著方木，一手拿著鐵錘敲打方木。當(dāng)聽到缸套臺(tái)肩和機(jī)體承壓面碰撞的金屬響聲，且敲打時(shí)手感到有反彈力，則說(shuō)明缸套被壓到位。缺點(diǎn)是：因用鐵錘敲擊，壓入受力不夠均勻，易使阻水圈被剪切而擠壞，還有缸套臺(tái)肩處與機(jī)體承壓面接觸時(shí)受沖擊，極易產(chǎn)生裂紋，從而引起漏氣、漏水。

② 先把阻水圈裝入缸套環(huán)槽，再用雙手將缸套推進(jìn)機(jī)體。然后，裝上汽缸蓋，延對(duì)角線順序擰緊缸蓋螺栓，利用緊固缸蓋、靠缸蓋平面壓缸套端面的方法把缸套壓裝到位。此方法的缺點(diǎn)是：輕者缸蓋會(huì)產(chǎn)生變形或裂紋，重者因缸套放不正會(huì)啃壞凸肩或使螺栓拉長(zhǎng)、滑扣、拔出。

      缸套裝入后，由于阻水圈具有一定的緊度，可能引起缸套變形。需要進(jìn)行檢查，用量缸表檢測(cè)內(nèi)孔圓度誤差，應(yīng)該符合技術(shù)要求，誤差不允許大于0.03 mm。如果超限，檢查阻水圈的安裝狀態(tài)、厚度以及安裝表面的清潔度，并加以糾正。

3、干式缸套的安裝

    干式汽缸套安裝方法與濕式汽缸套基本相同，所不同的是干式汽缸套緊裝在汽缸體的座孔中，外表面不與冷卻水直接接觸。因此，在安裝時(shí)應(yīng)注意的是，必須將汽缸套和機(jī)體座孔表面擦拭干凈，不可涂抹機(jī)油，以免影響兩者間的接觸和散熱，造成缸套早期磨損。

圖5  拆裝氣缸套示意圖

圖6  缸套O形密封圈涂抹潤(rùn)滑油

 

總結(jié)：

      汽缸套上部?jī)?nèi)表面是燃燒室的組成部分，直接受到燃?xì)獾母邷亍⒏邏汉透g作用，與活塞組件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使其承受側(cè)推力和強(qiáng)烈地摩擦，汽缸套外圓表面與汽缸體內(nèi)壁組成冷卻水腔，受到穴蝕和電化學(xué)腐蝕作用。汽缸套是柴油發(fā)電機(jī)重要而又易于損壞的零件，使用者應(yīng)了解汽缸套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解汽缸的安裝要求與安裝方法，對(duì)提高柴油發(fā)電機(jī)修理質(zhì)量有重要的意義。

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