技術(shù)維修與康明斯知識(shí)

柴油發(fā)電機(jī)氣缸體和缸蓋不平度、變形檢測(cè)方法

 

摘要：康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷條件下工作，潤(rùn)滑不足、燒瓦抱軸等會(huì)導(dǎo)致氣缸體變形、開(kāi)裂以及軸承座孔中心線的變化。康明斯發(fā)電機(jī)廠家在本文中以東風(fēng)康明斯6BT5.9系列柴油機(jī)為例，分析了深圳某用戶在實(shí)際使用中所出現(xiàn)的問(wèn)題，并介紹了柴油發(fā)電機(jī)氣缸體和缸蓋的裂紋、不平度、變形檢測(cè)方法。

 

一、氣缸蓋產(chǎn)生裂紋和變形、不平的原因

 

      應(yīng)力是造成發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋在使用過(guò)程中產(chǎn)生裂紋和穩(wěn)定性差的原因之一。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，氣缸蓋會(huì)受到螺栓緊固力、燃?xì)獗l(fā)壓力以及活塞、連桿等產(chǎn)生的慣性力和離心力的作用，這些大小和方向都不相同的力，會(huì)使氣缸蓋發(fā)生輕微的彎曲和扭轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生裂紋。圖1和圖2分別為柴油機(jī)啟動(dòng)與停機(jī)時(shí)的應(yīng)力云圖。

1、氣缸蓋裂紋的主要原因

（1）使用管理不當(dāng)，柴油機(jī)過(guò)熱時(shí)，突然加冷水；或在冷態(tài)下急劇加熱（柴油機(jī)啟動(dòng)后不暖機(jī)又急劇增加負(fù)荷）；供油時(shí)間不對(duì)，產(chǎn)生早燃或爆燃，造成缸蓋溫度過(guò)高等，致使缸蓋熱脹冷縮而產(chǎn)生裂紋；寒冷季節(jié)，停車(chē)熄火后，馬上放掉冷卻水或沒(méi)有放凈，使缸體和缸蓋由熱驟冷或因剩余冷卻水而凍裂。

（2）冷卻系統(tǒng)水垢太多，散熱效率差，局部高溫而使缸蓋產(chǎn)生裂紋。

（3）修理時(shí)，氣缸蓋螺栓沒(méi)有按規(guī)定順序、規(guī)定扭矩?cái)Q緊，或各螺栓擰緊程度不一致，造成缸蓋、缸體受力不勻而產(chǎn)生裂紋。

（4）缸蓋材料問(wèn)題，如鑄造應(yīng)力和材質(zhì)缺陷等，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中使其產(chǎn)生裂紋。

2、氣缸蓋變形的主要原因

（1）氣缸蓋鑄造后時(shí)效處理不當(dāng)

      內(nèi)部存在過(guò)大的應(yīng)力，長(zhǎng)期在高溫高壓狀態(tài)下工作，內(nèi)應(yīng)力慢慢向外釋放，造成缸蓋變形。

（2）使用不當(dāng)

      柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；柴油機(jī)高溫狀態(tài)驟加冷卻水；長(zhǎng)期使用硬水，水道內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的水垢，造成散熱差，尤其是鋁合金缸蓋，膨脹系數(shù)大，熱變形大，更容易造成翹曲。

（3）維修不當(dāng)

      裝配時(shí)缸蓋螺母沒(méi)按規(guī)定扭矩、次序擰緊，或主觀的增加扭矩，以為密封效果好，其實(shí)這樣不但增大了缸蓋的變形，破壞了密封，而且縮短了螺栓的使用壽命；缸蓋各螺檢扭緊力不一致時(shí)，往往會(huì)造成局部凸起變形；汽缸套過(guò)盈量過(guò)大或臺(tái)肩凸出不一致，缸蓋壓緊后變形。在熱車(chē)狀態(tài)下拆卸氣缸蓋也是引起缸蓋變形的重要原因。檢查是重點(diǎn)是檢查平整度，以及積碳程度和配氣機(jī)構(gòu)的磨損度及間隙。

3、氣缸蓋底平面不平的主要原因

（1）缸蓋螺栓固定螺母沒(méi)按規(guī)定順序扭緊，扭矩過(guò)大或扭矩不均。

（2）缸墊燒損，缸蓋受燃?xì)獯捣骰驘龘p嚴(yán)重。

（3）缸墊漏水，缸蓋銹蝕嚴(yán)重。

（4）缸套臺(tái)肩凸出缸體平面超過(guò)規(guī)定值，并且各缸凸出量相差懸殊。

 

柴油機(jī)啟動(dòng)階段氣缸蓋應(yīng)力云圖

柴油機(jī)停機(jī)階段氣缸蓋應(yīng)力云圖

 

二、氣缸體檢測(cè)操作步驟

 

1、檢修標(biāo)準(zhǔn)及要求

      首先要檢測(cè)氣缸體缸壁的裂紋和缸蓋不平度，然后可先用堵漏劑試驗(yàn)，如不能解決則需更換缸體或加裝薄壁干式缸套。其次，要解決排氣管不通的問(wèn)題——疏通或換管，才能徹底排除故障。

（1）與缸體變形∶上平面最大變形為0.05mm。

（2）氣缸蓋變形∶下平面表面最大變形為0.05mm，進(jìn)氣歧管（或排氣歧管）側(cè)平面為0.10mm，排氣歧管側(cè)平面為0.10mm。

2、清潔氣缸體的上平面和氣缸蓋的下平面

（1）用木方墊將氣缸體和氣缸蓋墊起，讓氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）和氣缸蓋下平面向上。

（2）用鏟刀鏟除氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）和氣缸蓋下平面上氣缸墊殘余黏連物、氣缸蓋兩側(cè)的進(jìn)氣和排氣接口平面上的殘余黏連物。

（3）用細(xì)砂紙打磨鏟刀無(wú)法去除的殘余黏連物。

（4）放入清洗盆中，用煤油清洗氣新缸體上平面、氣缸蓋下平面和氣缸蓋兩側(cè)的進(jìn)氣和排氣接口平面。

（5）用壓縮空氣吹凈氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）和氣缸蓋下平面上的煤油。

3、測(cè)量氣缸體上平面和氣缸蓋下平面

（1）用一只手輕輕將刀刃直尺的銳角靠在氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面），如圖4（a）/（b）所示，另一只手用塞尺內(nèi)0.05mm的測(cè)量片向刀刃直尺和氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）的縫隙中試插。

（2）如果用0.05mm的測(cè)量片不能或很難插入刀刃直尺和氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）之間的縫隙中，則說(shuō)明此測(cè)量點(diǎn)的變形量沒(méi)有達(dá)到最大值，然后更換位置檢測(cè)刀刃直尺和氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）之間的其他縫隙。

（3）如果測(cè)得圖4（a）/（b）所示的位置上刀刃直尺和氣缸體上平面（或氣缸蓋下平面）之間的所有縫隙都沒(méi)有達(dá)到最大限值，則再將刀刃直尺按照?qǐng)D中粗實(shí)線所示的其他幾個(gè)方位，用上面兩個(gè)步驟的方法重復(fù)進(jìn)行檢測(cè)。

       氣缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均勻，在高溫高壓下各部位熱負(fù)荷極不均勻，所有這些都會(huì)引起熱應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)，還承受很大的機(jī)械應(yīng)力的作用。氣缸蓋的工作條件相當(dāng)惡劣，常發(fā)生氣缸蓋裂紋和底平面翹曲變形等故障。本文在上述內(nèi)容中對(duì)這兩種故障進(jìn)行了分析，講述了檢測(cè)與維修方法，以提高柴油發(fā)電機(jī)氣缸蓋的檢修質(zhì)量。

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