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柴油机的拆卸工艺、装配要求与安全规范
发布时间:2023-06-16 01:11:44  ▏阅读:

摘要:柴油机的拆卸与装配工作,应了解柴油机各主要部件的作用、工作条件、原理及结构特点,各部件的常见故障及原因,以及注意事项。不同型号柴油机的拆卸步骤和方法不完全一致,但基本要求是一样的。拆解时,按照机器、总成、部件、组合件、零件的顺序进行拆卸,也就是柴油机组装的倒序进行,拆卸时注意校对装配标记,以保证原始装配。本文系统阐述柴油机的装配要求、零件分解步骤及关键部件的拆卸工艺,为柴油发电机组的维修与装配提供完整的技术指导。

 

一、柴油机装配要求

 

1. 对待装零、部件的要求

(1)准备装合的零、部件及总要经过检验及试验,必须保证质量合格。所有待装零件应进行外观检查、尺寸测量和必要的性能试验(如弹簧弹力测试、喷油器密封性试验等),确认符合技术标准后方可进入装配工序。

(2)易损柴油机零部件、紧固锁止件应全部换新,如气缸垫及其他衬垫、开口销、自锁螺母、弹簧垫圈等。橡胶密封件(O形圈、油封)即使外观完好,也应全部更换,因为橡胶材料在高温和油液环境下会发生老化和硬化,再次使用可能导致泄漏。

(3)严格保持柴油机零部件、润滑油道清洁。柴油机零部件清洗洁净后应用压缩空气吹干,并在光洁面上涂一层机油,以防生锈。气缸体上安装缸盖螺栓的盲螺孔中不得积存油液和污物,以免旋入缸盖螺栓时,挤压孔中的积液而形成极高的液压,致使螺孔周围的缸体平面向上凸起或开裂。

(4)不许互换的柴油机零部件(如气门等),应做好装配标记,以防错装。全部柴油机零部件清洁、清点后应分类摆放整齐,精密偶件(柱塞偶件、出油阀偶件、喷油嘴偶件)应成对放置,避免混淆。

(5)装配时,应在柴油机零部件的配合表面(过盈配合、过渡配合、动配合表面)和摩擦表面(如凸轮、齿轮、摇臂头部、螺纹等)上涂抹发动机用机油,做好预润滑。对于过盈配合件(如气门导管与缸盖),应在压装前在配合面上涂抹压装油或机油,减少压入阻力。

2. 安全注意事项

(1)修理人员进行维修前,应阅读机器标牌或柴油发动机说明书所规定的一切预防、注意措施,熟悉该机型的特殊安全要求。

(2)进行任何操作时,应穿戴好劳保用品:安全鞋、安全帽、工作服(着装不过于宽松或掉纽扣);用锤子敲打零件或用砂轮打磨零件时必须戴护目镜。操作旋转设备时严禁戴手套,防止手套被卷入旋转部件。

(3)若需要焊接修理,必须由经过培训的熟练焊工进行焊接。焊接时应戴焊接用手套,戴墨镜面罩、工作帽和其他适合焊接的衣服。焊接前应断开蓄电池负极电缆,防止焊接电流损坏发电机和ECU等电子元件。

(4)当由两个或更多的工人进行操作步骤时,开始任何一步骤之前,都要通知您的伙伴,确保沟通协调一致,防止因信息不同步造成误操作。

(5)维护好所有工具,并学会正确使用工具。定期检查工具的完好性,特别是扭力扳手应定期校验(建议每12个月或每5000次使用后校验一次),确保其精度满足要求。

(6)在修理车间应规定一个适合保管工具和被拆零件的地方。工具和零件必须放在正确的地方。要保持工作场所清洁,并确定地面上无灰尘或油,只能在规定的吸烟地点吸烟。严禁工作时吸烟,防止油污遇明火引发火灾。

3. 准备工作

(1)拆装发动机前,应把发动机摆放在坚实的水平地面上,并用楔块固定发动机,防止发动机移动。对于安装在拖车或车辆上的发动机,应可靠支撑车架并拉起手制动。

(2)开始工作前应将吊装工具准备:吨叉车一台、12毫米钢丝绳1根、1吨卸克2只。此外,应保证将所有操纵杆锁住并在上面挂上警告标志。吊装前应检查吊索具的完好性,钢丝绳断丝数不得超过标准规定。

(3)分解开始工作前要冲洗发动机表面油污、放尽发动机内机油、清洗发动机修理场地。清洗发动机表面时,应避免高压水枪直射电器元件(发电机、起动机、ECU等)和进气口,防止水进入造成损坏。

(4)准备放废机油的桶和摆放零配件的铁盆。废机油应收集于专用容器中,不得倒入下水道或随意倾倒。

(5)开始拆装前工具准备,扳手口宽度(mm):10、12、13、14、16、17、18、19、21、22、24,套筒口内径(mm):10、12、13、14、16、17、18、19、21、22、24,曲轴螺母专用套筒,公斤扳手(扭力扳手),机油滤芯扳手、柴油滤芯扳手,塞尺,活塞环拆装钳,卡簧钳,气门导管专用拆装工具,气门座圈专用拆装工具,尼龙棒,气门专用拆装工具,连杆衬套专用拆装工具,锉刀、刮刀、活塞专用安装工具、发动机翻转架。

(6)压置工作准备:气缸套压置工作台、千斤顶、气缸套压置专用工具。压装气缸套时,应使用专用压具,严禁用锤子直接敲击,防止缸套变形或产生裂纹。

 

二、零件分解步骤

 

1. 放掉油和水

① 拧开机体、水箱、机油冷却器的放水开关,将水放净。在放水时应打开散热器盖(热机时严禁立即打开,防止烫伤),使系统内形成通气通道,确保水全部排净。

② 放出油底壳和机油冷却器内的全部机油。热机状态下放油更彻底,放油后应检查旧机油中是否有金属磨屑,若有大量铁屑,预示轴瓦或齿轮异常磨损,需进一步拆检。

③ 关闭油箱阀门,拆下全部油管并放出油箱内的柴油。

④ 在放出水、机油和柴油时,要保持维修场地的清洁。放出的废液应用容器接收,防止污染地面。溢出的油液应立即用吸油棉或木屑清理。

2. 拆掉仪表、管路及附件

① 拆掉油温表和水温表的感应塞。

② 拆下机油压力表和管路。

③ 拆下仪表盘。

④ 拆下转速表的软管。

⑤ 拆除所有的机油管、柴油管和水管。拆卸油管时应用专用堵头封堵管口,防止杂质进入管路内部。

⑥ 拆下空气滤清器、消声器、进气管和排气管(进排气歧管位置如图1、图2所示)。拆卸排气管时,注意保护增压器出口法兰面,防止碰伤造成漏气。

⑦ 拆除冷却系统的所有部件(散热器、水泵、节温器等)。

⑧ 拆除燃油系统的各部件(喷油泵、喷油器、燃油滤清器等)。

⑨ 拆除机油滤清器、机油冷却器等。

⑩ 从柴油发电机组上拆下起动系统(起动机)和充电系统(充电发电机)。

 

 

拆卸柴油机排气歧管.png

图1  拆卸柴油机排气歧管

拆卸柴油机进气歧管.png

图2  拆卸柴油机进气歧管

 

3. 拆汽缸盖

① 在拆汽缸盖之前,首先要拆掉气门室罩壳。拆卸时注意不要损坏罩壳密封垫。

② 在拆掉摇臂时,要先把机油管与缸盖的回油螺丝拆下。拆卸摇臂组件时,应注意记录各摇臂的位置,以便装配时按原位装回。

③ 拆掉摇臂座,最好两个摇臂座一起取下并放好。摇臂座取下后,应将摇臂、摇臂轴、调整螺钉和锁紧螺母等零件按缸号分组放置,避免混淆。

④ 在拆卸缸盖螺丝时要先两边再中间的顺序进行,如图3所示。拆卸时,每次松开1/4圈,分2~3次逐步松开,防止缸盖因残余应力突然释放而变形(操作示例如图4所示)。缸盖取下后,应将其翻转放置在干净的木板上,避免气门和燃烧室面直接接触工作台。

 

气缸盖螺钉的拆卸顺序.png

图3  气缸盖螺钉的拆卸顺序

气缸盖拆卸步骤图-柴油发电机组.png

图4  气缸盖螺钉拆卸步骤图

 

4. 拆卸活塞连杆组件

拆卸活塞连杆组件是发动机维修中的关键工序,核心在于做好标记、防止损伤、按序归位。活塞连杆组件如图5所示。

(1)连杆总成的拆卸

在拆卸活塞连杆组件时,要先清除汽缸套上部的积炭。若汽缸套内壁磨损严重,可用三角刮刀修刮一下(注意不要刮伤缸套工作面)。

① 转动曲轴,使连杆大头置于机体侧盖处,然后用套筒加扭力扳手分2~3次取下连杆螺钉。如果两个连杆螺钉都取下后,连杆大头盖不易取下,则可将套筒扳手的长接杆插入连杆大头螺栓孔中,然后上下摇动接杆。如果还不能取下,则可用小锤轻轻敲击接杆,一般即可取下。在取下的过程中,要用手托住大头盖,以避免掉入机油壳内和碰伤轴瓦。

② 取下大头盖后,慢慢转动曲轴,使活塞位于上止点处。此时,用手推开连杆大头,使其与曲轴的轴颈脱开,再慢慢转动曲轴。当曲轴与连杆大头隔开10 cm左右的间隙时,插入木棒,然后以轴颈为支点,撬动木棒,将活塞连杆组件从汽缸套中顶出。在取出的过程中,防止连杆大头碰伤汽缸内壁。

③ 在活塞连杆组件取出后,应将连杆轴瓦、大头盖和螺钉按原位装回连杆大头,并系上标签证明是第几缸的组件。标记应清晰牢固,避免在清洗过程中脱落。

(2)活塞的拆卸

① 拆卸前在活塞顶部打上标记并标明气缸号。标记可用钢印或记号笔在活塞顶部非工作面处做记号。

② 使用专用工具转动曲轴,将准备拆卸的连杆相对应的活塞转至下止点位置。

③ 均匀拆下连杆螺母,然后取下连杆盖、轴承,并按顺序放好。拆卸时注意不要碰伤连杆轴颈。

④ 取出活塞连杆组。

⑤ 用专用工具活塞环装卸钳拆下活塞环。拆卸时先拆油环,再拆第二道气环,最后拆第一道气环。拆下的活塞环应按缸号和位置(第一道、第二道、油环)分别存放。

⑥ 拆卸活塞,加热到60 ℃后拆下活塞销。加热活塞可用热风枪或浸入热油中,使活塞销孔膨胀后轻松推出活塞销(如图6所示)。严禁用锤子直接敲击活塞销,以免损坏活塞和活塞销。

 

柴油机连杆总成零件组成示意图.png

图5  柴油机连杆总成零件组成示意图

柴油机活塞销拆卸示意图.png

图6  柴油机活塞销拆卸示意图

 

5. 拆汽缸套

拆汽缸套时可使用专用拉马,或把机油壳拆掉,再从下面用木棒将汽缸套打出(注意用力应均匀,防止缸套断裂)。其拆卸方法和工具分别如图7、图8所示。

(1)将专用工具支杆拧入上缸盖对角螺纹孔(注意:支杆要拧到底),将专用工具主体架到支杆之间;

(2)将专用工具拉盘凸台卡在缸套内边,一只手固定住螺杆(使拔盘固定不晃动),另一只手旋转专用工具大螺纹至拔盘不受力不晃动;

(3)双手顺时针方向旋转大螺母,直至将缸套整体拔出,拧下支杆固定螺母,将专用工具主体和缸套整体拿出。缸套取出后应立即检查缸套外壁是否有穴蚀(气蚀)现象,若穴蚀严重(深度超过1 mm),应更换缸套并检查冷却液DCA浓度。

 

气缸套拆卸步骤图.png

图7  柴油机气缸套拆卸步骤图

气缸套拆卸工具结构图.png

图8  气缸套拆卸工具结构图

 

三、装配过程中的注意事项

 

柴油发电机组的装配是维修工作中决定整机质量、性能和可靠性的关键环节。装配质量不仅取决于零部件的加工精度,更取决于装配工艺的规范执行和操作人员的经验水平。在装配过程中,必须从清洁度、润滑、紧固力矩、配合间隙、装配顺序和最终检查等多个维度严格把控,确保每一道工序符合技术要求。

1. 清洁度控制与零部件准备

(1)待装配的机体、零件及组合件必须彻底清洗干净,尤其是润滑系统各油道——包括缸体主油道、横油道、斜油道以及曲轴内部油道——应彻底清洗并用压缩空气吹通。油道内残留的金属屑、砂粒或油泥会在发动机运转后随机油循环,造成轴瓦拉伤、油道堵塞等严重故障。

(2)零件清洗后,应采用检视法、测量法和探伤法对零件进行质量分类——分为可用零件、需修零件和报废零件三类,可用件妥善存放,需修件修复后使用,报废件换新。严禁将未经检验或检验不合格的零件装入发动机。

(3)气缸体上安装缸盖螺栓的盲螺孔中不得积存油液和污物,安装前应用压缩空气吹净孔内残留的机油和杂质,以免旋入缸盖螺栓时,挤压孔中的积液而形成极高的液压,致使螺孔周围的缸体平面向上凸起或开裂。

2. 润滑与预润滑要求

(1)在装配有相对运动而互相摩擦的零件或合件(如气缸套与活塞连杆组、轴与轴承等)之前,应涂上清洁的发动机机油。摩擦表面包括:曲轴主轴颈及连杆轴颈、活塞裙部、活塞销、凸轮轴轴颈及凸轮表面、挺柱、齿轮齿面等。

(2)在装机油泵、机油滤清器时,应加满机油。对于手摇启动的柴油发电机组,在装机油泵和机油滤清器时,可以等整机装完后、试机前用手摇动曲轴,拧开放气螺钉排气,观察机油冒出来即说明已充满机油;而对于手不易摇动的机型或机油泵在油底壳内部不外露的机型,应事先加满机油,确保首次启动时油压能够迅速建立。

(3)缸套安装前,缸套外表面与水接触部分不得涂防锈油漆,但装配时应在缸套密封圈和配合面上涂抹少量清洁机油,便于压入并保证密封效果。

(4)各部位的密封衬垫和油封,装配时若无特殊说明,必须换用新件。旧密封件在拆卸过程中已发生变形或硬化,再次使用会导致漏油、漏水。

3. 紧固件的拧紧规范与力矩控制

(1)拧紧螺栓、螺母时,应使用合适的扳手按一定顺序、分2~3次拧紧。对有规定力矩的螺栓、螺母,应用扭力扳手按规定力矩拧紧,严禁凭经验估计力矩值。

(2)主轴瓦盖、连杆瓦盖、气缸盖和飞轮等关键螺栓,应分2~3次对称均匀地拧紧至规定力矩,有保险装置的必须装妥。以气缸盖螺母为例:拧紧顺序应由中间向两端对角交叉逐步进行,一般分三次——第一次预紧(约规定力矩的50%),第二次拧至规定力矩的80%,第三次最终拧至规定力矩。主轴承盖的紧固也应从中间档开始向两端分两次循环均匀拧紧。

(3)对于采用扭矩-转角法(力矩转角法)拧紧的螺栓(如部分机型的缸盖螺栓、连杆螺栓),应先用扭力扳手拧至初始力矩,再按规定的角度(如90°或120°)旋转至最终位置,以确保螺栓进入塑性变形区获得稳定的预紧力。此类螺栓在拆卸后必须更换新件,严禁重复使用。

(4)螺栓、螺母拧紧时,应在其螺纹部分和支承面涂抹少量机油或防咬合剂,以减小摩擦系数的离散性,确保实际预紧力与设计值一致。但不得涂抹过多,以免影响力矩与预紧力的对应关系。

4. 配合间隙的测量与调整

(1)各运动副的配合间隙——包括活塞环开口间隙、活塞环侧隙、主轴承间隙、连杆轴承间隙、活塞销与衬套间隙、曲轴轴向间隙等——必须按照维修手册的规定值进行检查和调整,不得凭经验估计。装配前应将关键间隙测量数据记录在案,作为装配质量的验收依据。

(2)活塞环装配时,应使用专用工具(活塞环拆装钳),不允许划伤活塞表面。第一道气环与第二道气环有“TOP”或“UP”标记的面必须朝上,不得反向。各道环的开口应相互错开120°,油环开口与活塞销轴向错开30°,装入缸套时各道环开口要相互依次错开120°。油环必须成组装配,内撑弹簧与外环不能调错,且弹簧接口与活塞环开口必须处于180°的相对位置。

(3)缸套安装后,各缸套上支承面对气缸体顶面的凸出量应在0.08 mm~0.14 mm范围内,相邻两缸缸套凸出量之差不大于0.03 mm。凸出量过大或过小均会影响气缸垫的密封效果,导致漏气或冲缸垫。

(4)活塞连杆组装后,当连杆左右摆动时,其小头不应与活塞燃烧室的底部相碰。各缸活塞连杆组质量在同一台发动机上的差值不得大于45 g,以保证发动机运转平稳。

(5)安装活塞连杆组件后,拧紧连杆螺栓后应测量曲轴回转力矩,其值不得大于78.4 N·m(具体数值以机型手册为准),回转力矩过大表明轴承装配过紧,可能导致运转阻力过大甚至烧瓦。

5. 装配顺序与方向性要求

(1)装配应遵循从内向外、从下至上的顺序——以气缸体为基础,依次装复曲轴飞轮组、活塞连杆组、凸轮轴与齿轮室、气缸盖组件,最后安装外围附件。

(2)凡是有一定方向和记号的机件,应按要求装配——包括活塞(顶部箭头方向)、连杆(有凸台标记的一侧朝向曲轴自由端)、有倒角的活塞环(“TOP”面朝上)、主轴瓦(上瓦与下瓦的定位凸点和镀层区别)、连杆瓦和气门等。活塞顶面箭头指向及连杆体上球面标记应位于同一侧,并朝向曲轴自由端。

(3)凸轮轴轴承盖装配时应注意配对记号,不得装反。摇臂轴装配时,“FRONT”标记朝向前端,“BACK”标记朝向后端。

6. 正时系统的精确安装

(1)正时齿轮装配时,必须严格对齐各齿轮上的正时标记——曲轴正时齿轮上带有标记“1”的1个齿必须啮合在正时中间叠齿轮上带有标记“1”的2个齿之间。

(2)喷油泵安装时,必须按规定的相位角定位——将发动机一缸置于压缩上止点后,继续按旋转方向转过规定的曲轴转角(如48°),然后按凸轮轴相位传感器位置孔的脉冲齿顺序锁紧喷油泵齿轮。正时安装误差会直接影响供油提前角,造成功率下降、排温升高或启动困难。

(3)正时齿轮安装完毕后,应盘车2圈以上,确认各正时标记重新对齐,验证配气相位的正确性。

7. 转动灵活性检查

(1)每安装完一组主要运动部件(如曲轴、活塞连杆组)后,应手动盘车检查运转是否灵活,有无卡滞或轻重不均现象。曲轴安装后应能靠自身重力自由转动,无明显阻力。

(2)全部总装完成后,应再次转动曲轴数圈,检查各运动件有无干涉、活塞与气门有无碰撞(对顶置凸轮轴机型,装配后应通过盘车检查活塞在上止点时与气门的最小间隙)。

(3)检查过程中若发现卡滞或异响,应立即查明原因并排除,严禁带病投入磨合试验。

8. 装配后的密封性与参数检查

(1)装配完成后,应对气门间隙、配气定时、供油定时进行检查与调整。各缸气门间隙应调整一致,偏差不超过±0.02 mm。

(2)检查各密封部位——缸盖与缸体结合面、油底壳密封面、水泵、机油冷却器——确认无漏油、漏水、漏气隐患。必要时可进行低压水压试验(冷却系统0.1 MPa保压)和气压试验。

(3)检查所有外露紧固件(缸盖螺栓、主轴承螺栓、连杆螺栓、飞轮螺栓)是否已按力矩要求最终拧紧,锁止件(开口销、锁片、锁丝)是否安装到位。分次拧紧的螺栓应确认最后一次拧紧已完成且未遗漏。

(4)检查风扇皮带张紧度、各传感器和电气连接线的插接是否牢固。

9. 装配工具的正确使用

(1)装配过程中应尽可能使用专用工具——压装过盈配合件(气门导管、气门座圈、缸套)时应使用压床或专用压入工具;如需在零件表面施力或锤击时,必须使用铜棒、尼龙棒或橡胶锤,严禁用钢锤直接敲击精密加工表面。

(2)扭力扳手在使用前应确认其在有效校验期内(通常每12个月或每5000次使用后校验一次),使用过程中达到设定力矩时应立即停止施力,避免过拧。

10. 装配后的复检与磨合试验

(1)装配完成后应进行气门密封性检查(用煤油渗漏法——将煤油倒入进排气道,观察气门密封面有无渗漏)和各缸压缩压力测量,确认装配质量合格后方可进入冷磨和热试阶段。

(2)冷磨(由外部动力拖动)和热试(自行运转)应按规定规范执行,磨合过程中密切监测机油压力、冷却水温、各缸排温和运转声音,发现异常应立即停机排查。磨合完成后应更换机油和滤清器,清除磨合产生的金属磨屑。

 

 

总结

柴油发电机组的拆卸与装配是维修工作中最基础也是最重要的技术环节。拆卸前应做好充分的准备工作(安全防护、工具准备、场地清理),拆卸过程中应严格按照从外到内、从附件到主体的顺序进行,并注意对所有关键零件做好装配标记。汽缸盖和活塞连杆组件的拆卸是重点环节——缸盖拆卸应分2~3次逐步松开螺栓,防止变形;活塞连杆取出时应保护缸套内壁不被划伤;汽缸套拆卸应使用专用拉马,避免暴力拆解。装配是拆卸的逆过程,但要求更加严格:所有待装零件必须经检验合格,易损件和密封件必须换新,关键紧固件须按力矩要求分次拧紧。装配完成后的复检是对柴油机设计和零件加工质量的总检验,能够发现设计和加工中存在的问题,从而不断加以改进。柴油机的质量不仅取决于铸件质量和零件的加工质量,还与柴油机的装配工艺工程有关。装配不良的柴油机,其性能将会大为降低,增加功率消耗,使用寿命将大为缩短。现实中的大部分装配工作都是有手工完成的,高质量的装配需要丰富的经验和对技术规范的严格执行。维修人员应不断积累实践经验,同时严格遵守各机型的维修手册要求,确保每台柴油发电机组的维修质量。


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