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新闻主题	康明斯柴油发动机气缸体总成结构

 

摘要：气缸体是柴油机的重要组成部分，也是柴油发电机中质量最重的零件。柴油机工作过程中，气缸体要承受各种载荷，如螺栓的预紧力、轴承的作用力和温度应力等。在机械载荷和温度载荷的共同作用下，气缸体会产生疲劳破坏，从而影响气缸体工作的可靠性。因此，对气缸体结构进行了解显得尤为重要。康明斯公司在本文主要阐述了气缸体的主要组成结构以及在机加工中的找正定位方法。

 

 一、机体组基本结构

 

      柴油机机体组也被称为汽缸体，常用灰铸铁铸成，是一个结构复杂、既大又重的箱形构件，是柴油机上最大的零件。机体由三个空腔组成，上部空腔用于安装汽缸套，这部分称汽缸体；下部空腔用于安装曲轴、凸轮轴，这部分称曲轴箱。为了增加它们的强度和抗弯能力，有的柴油机将这两部分铸成一个整体，称为机体。在机体内还布置有冷却水道、润滑油道和其它孔道，其上还有用于固定其它零件、附件的螺丝孔。因此，机体是一个结构复杂的零件，机体上平面装汽缸盖，前端面装正时齿轮壳、机油泵和水泵，后端面装飞轮壳和飞轮，机体下平面装油底壳。机体两侧面分别装高压喷油泵、柴油滤清器、机油滤清器等。

1、气缸体一曲轴箱

      水冷柴油发动机的气缸体和曲轴箱常用灰铸铁铸为一体，气缸体上部分圆柱形空腔称为气缸，下半部为支撑曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动空间。在气缸体内部铸有许多加强筋、挺柱腔、冷却水套和润滑油道、水道等。

（1）气缸体的结构

      通常分为三种即平分式、龙门式和隧道式。平分式机体具有加工、拆装方便的特点，但是刚度较差；龙门式机体不仅拆装方便，还具有较好的抗弯曲、抗扭转刚度，但是加工不便；隧道式机体刚性最好，但重量较大，结构复杂。

（2）气缸体的冷却方式

      为了保证气缸表面能在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖随时加以冷却。冷却方式有两种：一种用冷却液来冷却（水冷）；另一种用空气来冷却（风冷）。柴油发动机上采用较多的是水冷却。发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖中均有充入冷却液的空腔，称为水套，气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。发动机用空气冷却时，在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分。一般风冷发动机的机体与曲轴箱是分开铸造的。

2、飞轮壳

      飞轮壳外形如图2所示，用于罩设安装在柴油机飞轮外部，包括：飞轮壳体、边缘固定部和零件配合安装部；飞轮壳体为只有一个底面的圆筒形容纳空间，包括顶面和侧面，顶面包括嵌合圆孔和螺紧安装部，嵌合圆孔与所属顶面呈同心圆，设置于顶面的圆心部分，螺紧安装部环绕设置于嵌合圆孔边缘外部；边缘固定部安装于侧面，零件配合安装部安装于顶面和侧面。

 

图1  V型发动机机体组轴侧图

图2  柴油发电机飞轮壳示意图

 

3、气缸套

      气缸套镶嵌于机体上部气缸孔内，由耐磨的高级铸铁材料制成，而机体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，在有效地节省材料的同时延长使用寿命，解决了成本与寿命之间的矛盾。通常气缸套分为干式和湿式两种。气缸盖：气缸盖的结构复杂，由铸铁或铝制成，是安装在气缸体顶部的部件，通常覆盖住使空气和燃油进人气缸的气道和气门，作用是密封气缸体，控制气缸内空气和燃油的进出。其内部一般有进、排气道，水冷水套（风冷柴油机气缸盖外部有散热片），润滑油孔等；外部装有进、排气门，喷油器，进、排气管等。

4、气缸垫

      气缸垫是气缸盖与机体结合面之间的密封元件，在压力的作用下产生一定的形变，以补偿结合面的不平度和粗糙度。因此，其制作材料具有弹性、耐热性、耐压性的特点，作用是保证机体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气和窜油。目前常用的气缸垫是金属石棉垫。油底壳：油底壳的作用是贮存机油，并回收山柴油机各摩擦表面流回的机油。其构造具有以下特点：由薄钢板冲压而成；内部设有稳油挡板，以防止振动时油底壳油面产生较大的波动；最低处设有放油塞（磁性）；曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。

 5、油底壳

      机油盘位于发动机底部，作为储存润滑油的油槽外壳，同时对曲轴箱起密封作用，故俗称油底壳。它一般采用薄壁钢板冲压而成，内部设有稳油挡板以防止润滑油过分激荡，底部设有放油塞以便更换润滑油。

 

图3 四缸柴油机气缸套示意图

图4  油底壳结构示意图

 

二、机体找正定位和案例

 

1、机体找正定位的步骤

（1）清理修理机体上平面。在机体上装机体移位工具。

（2）吊起机体，清理修理机体下平面，将机体落入机体上大至对准螺孔。

（3）检查机体与机体贴合面，应0.05mm塞尺检验。

（4）分段各档初装紧固螺栓，找正定位后每个螺孔都应试装。

（5）机体找正：

① 调整机体纵向位置，测量机体输出端面至机体输出端其准面尺寸应符合图纸要求。

② 调整机体横向位置，测量机体泵侧下部与机体泵侧上部基准面尺寸符合规定要求。

注：机体及机体的定位尺寸因加工误差具体数据由发电机厂家提供。

（6）机体与机体同钻铰紧配螺栓孔，并将铰孔尺寸提供给工艺。

（7）拆下机体、机体定位工具。

2、找正案例

      以第1、第7主轴孔位置为例，找正方法和步骤如下。

（1）垂直方向找正

      垂直方向（Z向）找正原理如图5所示。用百分表分别找出第1、第7主轴孔与之对应的水平找正面1、2在Z轴方向的落差AD和BC，移动工作台，找出水平找正面1、2的落差EC（EC为定值）。微微松开机体压板，以第1主轴孔端可调定位块为支点，调整第7主轴孔端可调定位块，使第7主轴孔在Z轴方向向上移动位移FE，重新检测落差AD和BC，若（BC-EC）和AD之差在±0.02mm之内，则为合格，否则继续调整。完成后，夹紧机体。注意，若C点比D点低，则（BC-EC）应为（BC+EC）。

      图5说明如下：第1、第7主轴孔与之对应的两水平找正面的落差AD、BC和两孔间距AB、两水平找正面间距CD组成一个梯形ABCD，机床工作台X轴轴线（图5中的点划线）交BC于E点，过D点作DF平行于AB，因FC很小，故平行四边形ABFD近似于矩形，EC为水平找正面1、2在X轴方向的落差，FE就是第7主轴孔在垂直方向向上移动的位移。

（2）水平方向找正

      水平方向（Y向）找正原理如图6所示。垂直方向找好后，用百分表分别找出第1、第7主轴孔与之对应的垂直找正面3、4在Y轴方向的落差GK和HJ，移动工作台，找出垂直找正面3、4的落差MJ。微微松开夹具压在工作台上的压板，以第1主轴孔端的水平调整装置为原点，调整第7主轴孔端水平调整装置，使第7主轴孔在水平方向向右移动位移NM，然后移动机床工作台，检测垂直找正面3、4的落差，若找正面4比找正面3高（NM＋MJ）±0.02mm，则为合格，否则继续调整。完成后夹紧夹具压板。注意，若J点比K点低，（NM＋MJ）应为（NM-MJ）。

      图6说明如下：第1、第7主轴孔与之对应的两垂直找正面的落差GK、HJ和两孔间距GH、两垂直找正面间距JK组成一个梯形GHJK，机床工作台X轴轴线（图6中的点划线）交HJ于M点，过K点作KN平行于GH，因NJ很小，故平行四边形KGHN近似于矩形，MJ为垂直找正面3、4在Y轴方向的落差，NM就是第7主轴孔在水平方向向右移动的位移。

      需要说明的是，两端主轴孔垂直方向找正调整的是机体，而水平方向找正调整的是夹具，因工作台平面度精度较高，夹具在工作台上的微小位移不会引起两端主轴孔垂直方向位置变化[5]，所以两个方向调整顺序不能改变。在松开压板调整时，操作人员一定要掌握松开压板的尺度，不能完全松开，以使机体（或夹具）能轻微移动为好。

 

图5  气缸体垂直方向找正原理

图6  气缸体水平方向找正原理

 

三、机体总成拆卸和零件图

 

      气缸体上有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为气缸，下部是支撑曲轴的曲轴箱。气缸体的材料通常采用优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和铝合金等。气缸体是发动机各个机构或系统的装配基本，并由它来维持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。柴油发电机的机体由气缸体一曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫、齿轮室和飞轮壳等组成。

（1）机体组零件的拆卸方法和步骤：

① 放尽冷却水和油底壳内的机油；

② 按对角线顺序拧下缸盖螺母；

③ 卸下汽缸盖；

④ 卸下汽缸垫；

⑤ 在拆卸曲柄连杆机构后，拆下汽缸套。

（2）拆卸时应注意：

① 不允许在热车时拆卸，以防汽缸盖变形；

② 汽缸盖与汽缸体不易分开时，不许用起子等硬撬，应用木锤沿缸壁四周轻轻敲击，若仍分不开，则可把缸盖螺母装回原处，摇转曲轴。借活塞压缩力顶起缸盖与缸体分开；

③ 拆卸汽缸套最好用拉缸器，若无拉缸器，可把缸体倒置，用硬木板垫在缸套上，再把圆木放在木板上，用锤敲击圆木，将缸套打出；

④ 拆下的缸垫要挂起来，以免损坏。

表01    气缸体   Cylinder Block  BP 4010   BP 4016   BP 4026 

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