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。康明斯公司在本文主要闡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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