柴油發(fā)電機組氣缸與氣缸套

汽缸與汽缸套

汽缸是用來引導活塞作往復運動的圓筒形空間。汽缸內(nèi)壁與活塞頂、汽缸蓋底面共同構成燃燒室，其表面在工作時與高溫、高壓燃氣及溫度較低的新鮮空氣交替接觸。由于燃氣壓力和溫度的影響，加之活塞相對于汽缸內(nèi)壁的高速運動和側壓力的作用，使汽缸表面產(chǎn)生磨損。當汽缸壁磨損到一定程度后，活塞環(huán)與汽缸壁之間就會失去密封性，大量燃氣漏入曲軸箱，使柴油機性能惡化，而且機油也較易變質。因此對汽缸的材料、加工精度和表面粗糙度都有較高要求。通常內(nèi)燃機的大修期限是根據(jù)汽缸壁面的磨損情況來決定的。調整時，首先轉動曲軸使要調整缸的活塞恰好處于壓縮沖程上止點位置，此時，進、排氣門處于完全關閉狀態(tài)，然后用螺釘旋具和厚薄規(guī)調整該缸的進、排氣門間隙，調整完畢后按同樣方法依次調整其他缸。

為了提高汽缸的強度和耐磨性，便于維修和降低成本，通常采用較好的合金材料將汽缸制成單獨的汽缸套鑲入汽缸體中。一般汽缸套采用耐磨合金鑄鐵制造，如高磷鑄鐵、含硼鑄鐵、球墨鑄鐵或奧氏體鑄鐵等。為了使汽缸套的耐磨性更好，有的汽缸套還進行了表面淬火、多孔鍍鉻、噴鉬或氮化處理等。最后，將曲軸裝在的焊架上，或裝在汽缸體上，并在曲軸與焊架或汽缸體之間墊以鐵質襯瓦。

常用的汽缸套可分為干式和濕式兩種：干式汽缸套是壁厚為1~3mm的薄壁圓筒，其特點是缸套的外表面不與冷卻水直接接觸。采用干式汽缸套的優(yōu)點是機體剛度較好，不存在冷卻水密封問題；槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據(jù)裂紋的深度、長度和形狀等情況來決定。缺點是缸套的散熱條件不如濕式汽缸套好，加工面增加，成本高，拆卸困難。

濕式汽缸套是壁厚為5~9mm的圓筒，其外壁直接與冷卻水相接觸。優(yōu)點是裝拆方便，冷卻可靠，容易加工；缺點是機體的剛度較差，漏水的可能性比較大。柴油機大多采用濕式汽缸套。

濕式汽缸套因外壁直接與冷卻水接觸，所以在缸套的外表面制有兩個凸出的圓環(huán)帶，以保證汽缸套的徑向定位和密封。缸套的軸向定位是利用上端的凸緣。凸緣下面裝有密封銅墊片。缸套外表面的下凸出圓環(huán)帶上裝有1~3個耐熱耐油的橡膠密封水圈，有的發(fā)動機則把密封水圈安裝在機體上。缸套裝入機體后，其凸緣頂面應高于機體頂面0.06~0.15mm，以使汽缸蓋能壓緊在汽缸套上。但一般說來，由于凸輪軸的受力不大，它的磨損速度是緩慢的，通常在內(nèi)燃機兩三個大修周期（甚至更長時間）才達到允許使用極限。有的發(fā)動機在汽缸套下端開有切口，以保證連桿在其大傾斜位置時不致與缸套相碰。

內(nèi)燃機的支承

內(nèi)燃機的支承隨其用途不同而各異，固定式內(nèi)燃機（如發(fā)電機組用內(nèi)燃機、工程機械用內(nèi)燃機等），多用機體上的四個支承點剛性地固定在機座或其他重量較重的基礎上，以降低由于內(nèi)燃機固有的不平衡性引起的振動。

3.1.2汽缸體與汽缸蓋檢修技能

汽缸體和汽缸蓋的常見失效形式有：不同位置的裂紋、平面變形、水道口腐蝕和螺孔損壞等。本節(jié)將分別討論這幾種失效形式產(chǎn)生的原因、檢驗及修理方法。

3.1.2.1裂紋的檢驗與修理

汽缸體和汽缸蓋裂紋會導致冷卻液或機油泄漏，影響內(nèi)燃機的工作，甚至造成汽缸體或汽缸蓋報廢。

（1）裂紋產(chǎn)生的原因

汽缸體與汽缸蓋產(chǎn)生裂紋的部位往往與它們的結構有關，不同形式的發(fā)動機出現(xiàn)裂紋的部位有它一定的規(guī)律性?？傮w說來，裂紋產(chǎn)生的原因不外乎以下三個方面。

①設計和制造方面的缺陷

a.一些改進型發(fā)動機是強化機型，其轉速和功率較原發(fā)動機顯著提高，在高轉速下，發(fā)動機受到的慣性力和應力也增大，易出現(xiàn)裂紋。

b.汽缸體結構復雜，各處壁厚不均勻，在一些薄弱部位，剛度低，易出現(xiàn)裂紋。

c.加工部位與未加工部位，壁厚不同部位過渡處都將產(chǎn)生應力集中，當這些應力與鑄造時的殘余應力疊加時，也易產(chǎn)生裂紋。

②使用不當

a.在寒冷冬季，沒使用防凍液或停機后沒按照規(guī)定時間（冷卻水冷卻至常溫）放出冷卻水，致使水套內(nèi)的冷卻水結冰而發(fā)生凍裂，或在嚴寒冬季，驟加高溫熱水而炸裂。

b.在內(nèi)燃機處于高溫工作狀況下突然加入冷水，造成汽缸體和汽缸蓋熱應力過大，致使汽缸體和汽缸蓋產(chǎn)生裂紋。

c.在拆裝或搬運中不慎，使汽缸體或汽缸蓋嚴重受振或碰撞而產(chǎn)生裂紋。內(nèi)燃機在運轉過程中，材料受到過高的熱應力。比如，長時間超負荷工作，造成汽缸體內(nèi)應力增大；內(nèi)燃機的進、排氣門開始開啟和關閉終了的時刻以及開啟的延續(xù)時間，通常用相對于上、下止點時的曲軸轉角來表示，稱為配氣相位或配氣定時。水套中的水垢過厚，減少了冷卻水的通過面積，而且水垢的傳熱性差，降低了發(fā)動機的散熱性能，特別是汽缸之間、氣門座之間以及進、排氣孔附近的水道被阻塞后，將嚴重影響散抹使局部工作溫度升高，熱應力過大，以致產(chǎn)生裂紋。

d.在沒有充分暖機的情況下，迅速增加負荷，致使汽缸體和汽缸蓋冷熱變化劇烈且不均勻，以致產(chǎn)生裂紋。

③修理質量不高在維修過程中，未能嚴格執(zhí)行工藝要求，如汽缸蓋螺母未能按規(guī)定顧序和力矩擰緊、擰緊力不均勻，用不符合規(guī)定的汽缸蓋螺母等；在鑲配氣門座圈時，沒有根據(jù)氣門座的材料及加工精度等選用適當?shù)膲喝脒^盈量等，也會使其產(chǎn)生裂紋。

擰緊汽缸蓋螺母要用讀數(shù)準確的扭力扳手，按先中間后兩邊，分2~3次（如135系列柴油機汽缸蓋螺母的規(guī)定力矩為245~265N·m，一次可擰到100N·m；第二次可擰到200N·m；因此，機械增壓系統(tǒng)通常只適用于增壓壓力不超過160~170kPa的低增壓小功率柴油機。第三次可擰到規(guī)定力矩）對稱地擰緊到規(guī)定的力矩。對重裝汽缸蓋的發(fā)動機在一次走熱，冷卻至常溫后，還需按上述要求再擰一次汽缸蓋螺母以達到規(guī)定力矩，并應重新調整一次氣門間隙。

拆卸汽缸蓋螺母的順序與上述順序剛好相反，按先兩邊后中間的順序，分2~3次對稱地擰松。千萬不要為了方便，一次性地把所有螺母卸掉。

活塞的修理

①活塞裙部的磨損、活塞裙部的失圓度與錐形度大于規(guī)定值時應更換。

②活塞環(huán)槽磨損加寬，使活塞環(huán)的側隙大于規(guī)定允許值時，可按照加大尺寸的活塞環(huán)在車床上車削活塞環(huán)槽。

③活塞銷座孔磨損超過規(guī)定值時，要將銷孔用鉸刀鉸到修理尺寸，并配上加大尺寸的活塞銷。

④活塞脫頂，裙部拉傷嚴重時應予以更換。

⑤在不具備修理條件時，通常采用更換標準尺寸活塞或汽缸（套）的方法予以解決。

3.2.2.2活塞環(huán)的常見故障與檢修

（1）活塞環(huán)的常見故障

1)上下環(huán)面磨損

①原因這是因為活塞在汽缸里作往復變速運動，因而，環(huán)的運動方向也隨之頻繁地改變，結果使環(huán)的上下面在環(huán)槽內(nèi)不斷撞擊，這樣就造成了環(huán)的上下面磨損。與環(huán)槽的磨損情況相似，也是越靠近活塞頂，環(huán)的磨損越大。

②后果活塞環(huán)的側隙增大。

2）彈力減弱

①原因磨損和高溫作用

②后果側隙、背隙、端隙增大；密封作用下降；漏氣、竄機油，發(fā)動機機油消耗量增加；功率、經(jīng)濟性下降。

3）斷裂

①原因安裝方法不當，卡傷撞斷活塞環(huán)；側隙、端隙過小，使環(huán)卡斷；承受大負荷的撞擊（如內(nèi)燃機突爆時）；修理時缸肩未刮除，將一道活塞環(huán)撞斷。

②后果：拉傷活塞及汽缸壁。