康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

设备装配与整机调试

康明斯柴油发电机气缸套和缸盖装配步骤

 

引言：气缸在装配前要对柴油发电机气缸体进行认真清洗，去除油污，特别是要将柴油发电机与缸套配合的表面清理干净。认真检查气缸套和气缸体有无损伤，其配合尺寸和表面粗糙度应符合规定。用平板尺检查气缸体上平面和气缸盖下平面，平面度一般不超过0.10～0.15mm。本文通过对缸盖及其相关零部件装配关系的分析，从使用功能上理清了缸盖各部位的重要程度，进而明确了缸盖装配工艺的核心环节，并对其中关键部位的装配方法进行了介绍。

一、气缸套装配检查和要求

 

      气缸套简称缸套，是一个镶在缸筒内的圆筒形零件，上面由气缸盖压紧固定，与活塞共同组成缸套活塞组件，如图1所示。

      分湿式和干式两种，湿式气缸套厚度一般为5～7mm，多用于柴油机上；干式气缸套壁厚一般为2～4mm，多用于汽油机上。干式气缸套管与气缸体的壁面直接接触，具有整体式气缸体的优点。湿式气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，散热良好，冷却均匀，加工容易，缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。当气缸套磨损后几何形状、尺寸超限，出现裂纹、严重拉伤或湿式缸套阻水圈漏水时，需将气缸套拆下予以更换。气缸套拆卸时没有特殊的技术要求，最好用拉缸器拉出，如无专用工具可用手锤垫木块从曲轴箱里往外敲出。气缸套装配时技术要求很高，装配不好会造成缸套漏水、漏气，影响发动机的工作。以下为湿式气缸套的装配步骤：

1、凸出量检查

      在装阻水圈之前，试将气缸套用专用工具压入气缸体中（图2），此时气缸套应转动灵活，无晃动。再检查气缸套上平面高出气缸体的凸出量，应符合技术要求。例如：康明斯ISM柴油发电机缸套高度要求是使用百分表在4个相隔90°的点测量缸套凸出量（图3）。缸套凸出量最小为0.00mm，最大为0.12mm。 

2、配合间隙

      由于气缸套与安装孔的配合通常采用动配合，其配合间隙一般是：上支承为0.05～0.15mm，下支承为0.05～0.10mm。检查气缸套与安装孔上、下支承圆面位置的尺寸，以验证气缸套与安装孔的配合间隙是否符合装配标准。对配合间隙不符合标准的安装孔或气缸套，应查明原因并进行修正或更换，以避免导致气缸套装入困难或装入后产生变形。

3、缸套装入

      缸套放正后用专用工具或垫木块轻轻打入。方法是装上缸盖，交替拧紧对角方向上的缸盖螺母，慢慢将缸盖压入。也可在缸套上部垫上木板，用锤击方法装入。若感觉阻力较大，可能是由于阻水圈被切断产生阻塞所致，则应取出缸套，查明原因，排除问题后再装复。。否则，会导致阻水圈密封失效。装好的气缸套上端面凸出机体上平面的高度应符合柴油机的规定，对于多缸机，相邻两缸之间的凸出量相差不应过大，以使气缸盖能压紧在气缸套上，避免冷却水漏入气缸内和防止烧气缸垫。

4、缸套测量

      缸套在装入缸体之后，应用量缸表重新测量缸套的内径、椭圆度和锥度，检查缸套是否有变形。装完后，缸套内圆表面的椭圆度和锥度都不应超过0.03～0.04mm，检查气缸套凸缘高度。气缸套凸缘高度是指气缸套安装到位后，其上平面高出气缸体上平面的距离，应在标准规定范围内，同时位于同一个气缸盖下的几只气缸套的凸出量偏差不得大于0.03mm，以保证气缸盖能够可靠地压紧所有气缸套，防止气缸漏气和冷却水进入气缸内。当气缸套凸缘高度超出装配标准时，可通过增减垫片进行调整。在全部缸套装好后，在具备条件的情况下，应在1.5～2.0个大气压下作各种的水压试验，在结合处都不应有渗漏现象。 

5、阻水圈装入

      将符合规格、弹性好的阻水圈，涂上机油，装入缸套的环槽中（图4）。注意阻水圈不得有扭曲和损伤。

 

图1 气缸套和活塞组件图	图2 缸套压装工具
图3 缸套高度测量示意图	图4 缸套阻水圈装入示意图

 

二、缸盖装配要求

 

1、缸盖装配的装配关系

      柴油发动机缸盖与配气和点火等重要性能密不可分。而缸盖作为复杂零件，其表述繁杂，容易使人对其机加工艺摸不着头绪。文章以直列4缸发动机铝合金缸盖为例，明晰了缸盖与相关零件的装配关系及关键部位装配方法。

（1）六个外形面

① 缸体结合面

      与缸体结合，此面上有燃烧室。气缸的容积与燃烧室容积的比值称为压缩比，这是发动机性能的重要参数。气缸中被压缩的可燃混合气体在燃烧室内被点火和燃烧，燃烧室容积变小，可能引起爆燃，容积变大，会导致发动机功率不足。一般缸盖的燃烧室都是毛坯面，不需机加工。因此，缸体结合面与燃烧室内毛坯面的位置精度要求相对较严。另外，此面对发动机燃烧室的密封性关系很大，虽然缸体和缸盖中间还有气缸垫，仍对此面的平面度要求较高。

② 其它各面

      罩壳面与主要起防尘及防噪声作用的凸轮罩配合，中间还有气缸垫；进、排气面分别与进、排气歧管相配合，中间有垫片；两侧面主要安装一些控制器及罩壳等装置。这些部位要求均不高。

（2）各孔系

      一般四冲程发动机缸的工作行程是：进气、压缩、做功及排气。缸盖一个重要功能就是给发动机配气，配气机构的工作过程是凸轮轴通过驱动挺杆进而驱动进排气门开启，进排气得以实现。在压缩和做功的2个行程中，进排气门通过挺杆内的弹簧等作用而关闭。

① 凸轮轴孔系

      进排气凸轮轴孔各装一根凸轮轴，而凸轮轴在孔内旋转以驱动挺杆，因此，各挡凸轮轴孔的同轴度要非常好，否则会出现凸轮轴早期磨损、犯卡、甚至无法装配等问题。

② 阀座导管孔系

      阀座与导管位置关系：气门在导管孔内往复运动，同时，气门头必须要与阀座的密封锥面保证良好的配合。因此，阀座和导管孔二者之间的跳动要求非常严，否则会出现燃烧室漏气等严重影响发动机性能的问题。

③ 挺杆孔

      装配气门挺杆，以凸轮轴传递来的动力驱动进排气门，挺杆孔与导管孔之间有一定的同轴度要求。

④ 其它

      螺栓孔、螺纹孔、水孔及油孔和其它部件之间没有太紧密的联系，位置要求不高。

（3）装配关系的总结

① 凸轮轴孔系各挡孔间位置关系特别重要；

② 阀座导管孔系之间位置关系特别重要；

③ 缸体结合面与燃烧室内毛坯面间位置关系比较重要；

④ 挺杆孔与导管孔间位置关系比较重要。其余部位位置精度要求一般。

2、缸盖装配步骤

（1）彻底清除柴油发电机气缸体上平面、气缸盖下平面上的衬垫残留。

（2）使用工具清洗气缸体上的所有气缸盖螺栓孔。去除螺栓孔内的机油、水（冰）等。

（3）检查气缸体上的气缸盖螺栓孔螺纹是否损伤，必要时进行修复或更换机体。

（4）在气缸体上安装气缸垫。气缸垫上有厂标和字号的一面朝上放置。

（5）组装气缸盖。先安装气门油封，再安装气门。气门应按研磨后位置对号入座，利用气门拆装工具压缩气门弹簧，将锁块安装到位。

（6）使用提升设备将气缸盖安放在气缸体上，注意使前后的定位销正确入位（图5）。

（7）润滑缸盖螺栓螺纹和垫圈下面，按正确次序、分数次拧紧缸盖螺栓。

      例如康明斯ISM柴油发电机，按图6所示顺序将所有螺栓拧紧到规定值。

● 力矩值：

○ 步骤1  68N·m（501bf·ft）

○ 步骤2  136N·m（1001bf·ft）

○ 步骤3  拧紧180°

（8）安装摇臂轴总成，调整气门间隙。

（9）安装进排气歧管及气门室罩盖。

 

图5 气缸盖安装示意图.

图6 缸盖螺栓拧紧次序

 

三、装后检查

 

1、测量气门头的深度

      使用深度规（零件号 3823495）或等效工具，测量气门头的深度。

注意：如果气门深度超出技术规范，则必须重装缸盖。

 

自燃烧面允许的气门深度
mm		in
0.00	最小	0.000
0.70	最大	0.028

 

2、检查燃烧表面是否有裂纹

注意：如果喷油器孔周围的裂纹超过最大长度，必须更换缸盖。

 

允许裂纹长度
mm		in
6.35	最大	0.25

 

注意：气门之间的裂纹两端必须可见。如果裂纹的一端已延伸至气门座孔（气门座后），缸盖的状况可能有问题。确保缸盖可以继续使用，拆下气门和气门座。

3、测量气门导管的内径

      检查气门导管有无碎屑或裂纹，使用球形量规或内径千分表测量气门导管的内径，如图7所示。

① 距离气门导管顶部或底部 以内部分的内径可能很大，但气门导管仍可继续使用。然而，如果在中间部位，即距离气门导管顶部或底部或以外的部分超出公差，则必须更换气门导管。

 

气门导管内径（已安装）
mm		in
9.99	最小	0.3933
10.01	最大	0.3941

 

② 除非积碳影响了气门在气门导管中的运动，否则没有必要去除气门杆上的任何黑色或棕色污迹。仅使用粗砂布（1000 粒度）去除污迹。

③ 如果用指甲能感觉到擦痕或痕迹，必须更换气门。

④ 检查气门锁片槽区域是否磨损。如果凹槽区域磨损，必须更换气门。

4、测量气门杆外径

      将气门放在平面上，检查外径的高度。如果高度小于 4.06 mm [0.160 in]，则必须更换气门。

 

进气门杆外径
mm		in
9.938	最小	0.3913
9.957	最大	0.3920
排气门杆外径
9.908	最小	0.3901
9.928	最大	0.3909

 

5、缸盖密封垫平面度

（1）用直尺测量缸盖密封垫表面的平面度。如果厚度大于0.09 mm[0.004 in]的塞尺能插入直尺与缸盖之间，则必须对缸盖进行表面重修，如图9所示。

（2）只要缸盖厚度测量值符合技术规范，缸盖表面就可以进行再加工。

注意：如果重新加工缸盖表面，确保缸盖中的气门深度随之进行调整。

6、缸盖螺钉自由长度

      使用扭矩-屈服的安装方法拧紧法兰头螺栓，使螺栓超过了螺栓屈服点，并使螺栓永久拉伸。如果螺钉没有超出规定的自由长度，则可以在发动机的使用期限内继续使用。

（1）必须检查螺钉的自由长度以免在安装时顶到缸体，同时确保螺钉仍有足够的紧固负载。

（2）使用缸盖螺栓长度尺（零件号3163760）检查螺栓的自由长度，如图10所示。

（3）检查螺钉自由长度时，将螺钉的头部置于槽中，使螺钉法兰紧靠槽的底部。

（4）如果螺钉的端部接触到测量尺的底部，则该螺钉太长，因而必须废弃。

（5）如果螺钉端部与工具底座之间有间隙，则该螺钉可继续使用。

（6）也可以用卡尺对螺钉进行检查。最大允许的自由长度是从螺钉法兰面的底部到螺钉端部测得的长度。

 

图7  气门导管的内径测量	图8  检查气门杆外径的高度
图9  测量缸盖密封垫表面的平面度	图10  检查缸盖螺钉自由长度

 

总结：

      汽缸套位于柴油机缸体中，起到保护缸体和提高缸体密度的作用。具体来说，汽缸套可以有效的减小摩擦，减少磨损，延长发动机的使用寿命。总之，柴油机汽缸套是柴油机中十分重要的零部件之一，对柴油发电机组性能和使用寿命有着不可替代的影响作用。因此，在其安装和维护过程中应尤为谨慎，随时留意发动机性能的变化，确保其正常运转。

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