故障檢修與技術維護

6BT5.9型康明斯發動機缸體的檢修內容

 

摘要：氣缸體是柴油發電機中非常重要的部件，它承載著缸內壓力和高溫環境的影響，因此對氣缸體進行正確的檢測和評估至關重要。衡量氣缸磨損檢驗的主要指標是圓度和圓柱度，氣缸磨損后圓柱度誤差達到0.175—0.250mm、圓度誤差達到0.050~0.063mm）、氣缸磨損尺寸與標準尺寸差值，作為柴油機如何維修的主要依據之一。氣缸體的檢測方法是對氣缸體進行外觀檢測，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，則說明氣缸需要進行修理或更換。

 

一、康明斯6BT5.9氣缸體的技術參數

 

      以KC140GF型康明斯發電機組為例，其配置為6BTAA5.9-G12康明斯發動機配套的發電機選用無錫新時代電機有限公司引進英國斯坦福電機技術生產的UC274F型發電機。該型發電機為帶永磁發電機（PMG）勵磁——AVR控制的發電機。其額定功率為128kw，備用功率為140kw。

表1    6BT型柴油機氣缸體主要結構參數

表2    6BT型柴油機活塞基本參數

      康明斯6BT型柴油發電機的氣缸體結構是龍門式氣缸體，不鑲氣缸套（氣缸套只供修理時用），其剛度和強度較好。氣缸體是柴油機的骨架，是柴油機所有零件和附件如曲軸、凸輪軸、機油濾清器、油底殼、噴油泵等的裝配基體。柴油機工作時，要承受氣體壓力、往復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構的有關零件上，使它們受到壓縮拉伸、彎曲和扭轉等不同形式的載荷。為了保證柴油機工作可靠、減少磨損、延長壽命、要求氣缸體應該有足夠的剛度和強度。康明斯6BT5.9型柴油發電機氣缸體用優質灰鑄鐵鑄造，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

 

      氣缸體是柴油機中非常重要的部件，它承載著缸內壓力和高溫環境的影響，因此對氣缸體進行正確的檢測和評估至關重要。以下是對氣缸體進行檢測的方法：

1、氣缸體破損檢查

      通過目測可以初步評估氣缸體的狀況。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，還要檢查氣缸體表面是否存在積碳、銹蝕或其他細小的破損。氣缸體應無裂紋、砂眼等鑄造缺陷，新氣缸體和修補過的氣缸體都必須經過氣壓或水壓試驗：試驗壓力不小于150kPa，不得滲漏。

2、氣缸體頂平面平面度檢查

      使用合適的測量工具，測量氣缸體的尺寸。主要包括內徑、外徑、垂直度、圓度等尺寸參數的測量。通過與標準尺寸進行比較，評估氣缸體是否存在形狀偏差或磨損。可以用直尺和厚薄規檢查氣缸體上平面的平面度，采用“對角線檢查法"進行檢查。如果平面度超出規定要求，可以采用磨削方法修復。要求如下：

（1）全平面上平面度（mm）：0.075；

（2）在任一Φ50.0的面積內平面度（mm）：0.01；

（3）缸體后端面對曲軸軸承孔的垂直度（mm）：0.10；

（4）鏜削軸承孔時，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、壁厚測量方法

      使用超聲波測厚儀或其他測厚工具，測量氣缸體壁厚的變化。根據測得的數據，可以判斷氣缸體壁厚是否均勻，是否存在過度磨損或金屬疲勞的情況。

4、裂紋檢查方法

      磁粉檢測是一種常用來檢測裂紋的方法。通過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，則會在裂紋處出現磁粉的沉積，從而可以確定氣缸體的損傷情況。

5、密封性測量

       使用壓力表或其他壓力測量設備，檢測氣缸體的密封性能。通過給氣缸體施加一定的壓力，觀察壓力是否能夠保持穩定，以及是否有泄漏現象。如果氣缸體的密封性能不好，在工作狀態下可能會導致動力下降或燃油消耗增加等問題。

6、金屬組織分析

      通過金相顯微鏡等設備，對氣缸體的金屬組織進行分析。金屬組織的分析可以判斷氣缸體的材料質量，是否存在過熱、火化和腐蝕等情況。同時，還可以檢測到金屬組織的細微變化，提前預測氣缸體的壽命和使用性能。

7、 溫度測量

      使用紅外測溫儀等設備，檢測氣缸體的表面溫度分布。通過分析溫度分布的均勻性和變化情況，可以評估氣缸體的散熱性能和內部工作情況。

8、 光潔度檢測

      使用檢測儀器，對氣缸體的表面光潔度進行檢測。氣缸體表面的光潔度可以反映其加工和裝配質量，同時也會影響到活塞的工作效果和油封的密封性能。

 

圖1    柴油機缸體變形平面圖

圖2    柴油機缸體變形側面圖

 

三、氣缸的鏜磨方法

 

1、鏜磨的規定

      當柴油機的氣缸出現拉傷、圓度、圓柱度超差或磨損到一定程度，在不超過修理極限尺寸時，可以進行鏜磨（不鑲缸套），如圖3所示。通過加級的修理方法繼續使用，從而最大限度的發揮氣缸體的利用率。這種修理方法適用于氣缸的磨損在極限尺寸內。通過測量選配相應的加級活塞鏜磨而成，不需鑲配氣缸套。

2、鑲配氣缸套

（1）說明：

      氣缸套僅供修理時使用。康明斯6BT型柴油發電機的氣缸體是整體式氣缸體，不鑲缸套，外形如圖4所示。但是，當柴油機氣缸因磨損超過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型柴油機新氣缸套基本參數

（2）鑲配氣缸套工藝

● 第一步：

      鏜磨加工時，一般是以汽缸體底座作為加工基準面進行氣缸體的固定和找中。將氣缸體固定在鏜缸機的工作臺上，安裝時要注意工作臺的清潔，利用安裝在鏜頭上的百分表的讀數，確定好準備鏜缸氣缸孔的中心位置，這一步驟非常重要，要反復測量使之達到最佳的中心位置。

● 第二步：

      在鏜頭上安裝鏜刀，利用外徑百分表測量氣缸孔的內徑尺寸，從而確定進刀量，開始試鏜。因氣缸體的缸孔深度是200mm，在鏜至195mm深度時，留下5mm的臺階作為氣缸套的下止口，要進行鏜缸機的手動操作，以免鏜過，造成廢品。經過反復的測量和進刀，在最后兩刀時，要變換鏜頭的轉速和進刀量，從而達到較好的表面光潔度，利于后續工序，在鑲氣缸套時達到一個良好的鑲配結合面。直到達到配合尺寸105.00mm。在整個氣缸孔的鏜削過程中，應采用隔缸鏜削的方法進行，防止相鄰兩缸出現偏差，造成發動機偏缸。

● 第三步：

      氣缸套壓入氣缸前，應將氣缸套放入冰箱內冷卻到-20℃，保持1小時以上。

● 第四步：

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

● 第五步：

      然后，用一個專用工具放在準備鑲配氣缸套的頂部，然后用單柱校正液壓機平穩的將氣缸套壓入鏜好的氣缸孔中，在壓入過程中要注意觀察缸套是否傾斜、要及時修正。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°。這一工序的關鍵是：嚴把鏜刀的進刀量，以防尺寸鏜過造成廢品。

● 第七步：

      珩磨氣缸孔。珩磨頭的準備工作。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，此時車床主軸轉速設定在600轉/分鐘。最終使珩磨頭的圓度及圓柱度在規定的范圍內。氣缸鏜完成后，將氣缸體安裝在氣缸研磨床機上，按照隔缸珩磨的方式進行，在安裝氣缸體時，要注意珩磨頭與氣缸孔的對中，防止出現單側受力較大而造成的偏磨、產生橢圓度超差。

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

 

圖3    柴油發電機氣缸鏜銑過程

圖4    康明斯6BT柴油機氣缸體零件號C3928797

 

四、氣缸測量量具的使用

 

      因在整個發動機的鏜磨過程中需要反復的測量加工數據，以此就量具的使用方法做一說明。再整過程中我們能用到的量具主要有，外徑千分尺和內徑量表。

1、測定氣缸的的磨損量

      發動機氣缸套測量的一般過程是：根據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）；安裝和調整量具，即先將千分尺調整到氣缸套的公稱尺寸。再將卡裝好百分表的量缸表的測桿和插桿卡在千分尺的砧座和測桿之間.調整量缸表插桿的伸出長度，當百分表的小表針有1.5-2.0格左右的預壓量時鎖緊插桿鎖母，并將百分表的大表盤調整到零。然后，確定氣缸套的測量位置與方向；測量并進行數據的記錄與處理，根據整臺發動機測量的結果確定氣缸體的修理級別。

2、氣缸套和活塞配合間隙的測量

      先直接用千分尺測量活塞裙部的外徑，活塞的測量位置在裙部上沿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桿之間，調整量缸表插桿的伸出長度，當百分表的小表針有1.5-2格左右的預壓量時鎖緊插桿鎖母，并將百分表的大表盤調整到零，最后將量缸表伸入氣缸套內，百分表大表針比"零"低的數值（考慮小表針讀數）即為活塞和氣缸套的配合間隙，范圍應保障在（0.10mm-0.17mm）內。

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，然后用厚薄規測量直尺與汽缸體端面間的間隙，且要多測幾個點的間隙，如圖5所示。若測量值大于使用極限值，則說明汽缸體端面變形，應研磨汽缸體端面。若汽缸體端面變形嚴重而無法修復，則應更換汽缸體。

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。如果進氣門漏氣較輕時，進氣門的外圓周圍就比較濕。如果進氣門漏氣嚴重，氣門周圍就會有大量的煤油泄漏出來，如圖6所示。

 

圖5  柴油機汽缸體端面間的間隙測量

圖6  柴油機汽缸密封性的檢查（煤油滲漏法）

 

總結：

      總之，氣缸的檢測項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方法進行測量和觀察。仔細檢測氣缸，并及時修理和更換，可以確保發動機的正常工作和延長其使用壽命。以上所述的方法是對康明斯6BT5.9系列柴油機氣缸體進行檢測的主要方法，通過這些方法可以全面評估氣缸體的狀況和工作性能。對于發現了問題的氣缸體，需要及時修復或更換，以保證整個柴油發電機的正常運行。

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