康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

6BT5.9型康明斯发动机缸体的检修内容

 

摘要：气缸体是柴油发电机中非常重要的部件，它承载着缸内压力和高温环境的影响，因此对气缸体进行正确的检测和评估至关重要。衡量气缸磨损检验的主要指标是圆度和圆柱度，气缸磨损后圆柱度误差达到0.175—0.250mm、圆度误差达到0.050~0.063mm）、气缸磨损尺寸与标准尺寸差值，作为柴油机如何维修的主要依据之一。气缸体的检测方法是对气缸体进行外观检测，观察是否存在磨损、裂纹、裂缝、变形等情况。如果存在以上情况，则说明气缸需要进行修理或更换。

 

一、康明斯6BT5.9气缸体的技术参数

 

      以KC140GF型康明斯发电机组为例，其配置为6BTAA5.9-G12康明斯发动机配套的发电机选用无锡新时代电机有限公司引进英国斯坦福电机技术生产的UC274F型发电机。该型发电机为带永磁发电机（PMG）励磁——AVR控制的发电机。其额定功率为128kw，备用功率为140kw。

表1    6BT型柴油机气缸体主要结构参数

表2    6BT型柴油机活塞基本参数

      康明斯6BT型柴油发电机的气缸体结构是龙门式气缸体，不镶气缸套（气缸套只供修理时用），其刚度和强度较好。气缸体是柴油机的骨架，是柴油机所有零件和附件如曲轴、凸轮轴、机油滤清器、油底壳、喷油泵等的装配基体。柴油机工作时，要承受气体压力、往复惯性力和离心力的作用，这些力作用在气缸体和曲柄连杆机构的有关零件上，使它们受到压缩拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为了保证柴油机工作可靠、减少磨损、延长寿命、要求气缸体应该有足够的刚度和强度。康明斯6BT5.9型柴油发电机气缸体用优质灰铸铁铸造，为了提高气缸的耐磨性，加入少量的合金元素如锰、硅、磷、硫等。

 

二、气缸体的检查方法

 

      气缸体是柴油机中非常重要的部件，它承载着缸内压力和高温环境的影响，因此对气缸体进行正确的检测和评估至关重要。以下是对气缸体进行检测的方法：

1、气缸体破损检查

      通过目测可以初步评估气缸体的状况。观察气缸体表面是否存在裂纹、变形或其他明显的损伤。同时，还要检查气缸体表面是否存在积碳、锈蚀或其他细小的破损。气缸体应无裂纹、砂眼等铸造缺陷，新气缸体和修补过的气缸体都必须经过气压或水压试验：试验压力不小于150kPa，不得渗漏。

2、气缸体顶平面平面度检查

      使用合适的测量工具，测量气缸体的尺寸。主要包括内径、外径、垂直度、圆度等尺寸参数的测量。通过与标准尺寸进行比较，评估气缸体是否存在形状偏差或磨损。可以用直尺和厚薄规检查气缸体上平面的平面度，采用“对角线检查法"进行检查。如果平面度超出规定要求，可以采用磨削方法修复。要求如下：

（1）全平面上平面度（mm）：0.075；

（2）在任一Φ50.0的面积内平面度（mm）：0.01；

（3）缸体后端面对曲轴轴承孔的垂直度（mm）：0.10；

（4）镗削轴承孔时，曲轴轴承中心线与凸轮轴轴承的中心线的距离（mm）：139.736±0.065（仅指前端面）；

（5）曲轴轴承孔中心线与缸体顶平面的距离（mm）：323.013±0.113。

3、壁厚测量方法

      使用超声波测厚仪或其他测厚工具，测量气缸体壁厚的变化。根据测得的数据，可以判断气缸体壁厚是否均匀，是否存在过度磨损或金属疲劳的情况。

4、裂纹检查方法

      磁粉检测是一种常用来检测裂纹的方法。通过将磁铁或电磁铁与磁粉粘合，然后将其放在气缸体表面，观察是否有磁粉沉积的迹象。如果气缸体存在裂纹，则会在裂纹处出现磁粉的沉积，从而可以确定气缸体的损伤情况。

5、密封性测量

       使用压力表或其他压力测量设备，检测气缸体的密封性能。通过给气缸体施加一定的压力，观察压力是否能够保持稳定，以及是否有泄漏现象。如果气缸体的密封性能不好，在工作状态下可能会导致动力下降或燃油消耗增加等问题。

6、金属组织分析

      通过金相显微镜等设备，对气缸体的金属组织进行分析。金属组织的分析可以判断气缸体的材料质量，是否存在过热、火化和腐蚀等情况。同时，还可以检测到金属组织的细微变化，提前预测气缸体的寿命和使用性能。

7、 温度测量

      使用红外测温仪等设备，检测气缸体的表面温度分布。通过分析温度分布的均匀性和变化情况，可以评估气缸体的散热性能和内部工作情况。

8、 光洁度检测

      使用检测仪器，对气缸体的表面光洁度进行检测。气缸体表面的光洁度可以反映其加工和装配质量，同时也会影响到活塞的工作效果和油封的密封性能。

 

图1    柴油机缸体变形平面图

图2    柴油机缸体变形侧面图

 

三、气缸的镗磨方法

 

1、镗磨的规定

      当柴油机的气缸出现拉伤、圆度、圆柱度超差或磨损到一定程度，在不超过修理极限尺寸时，可以进行镗磨（不镶缸套），如图3所示。通过加级的修理方法继续使用，从而最大限度的发挥气缸体的利用率。这种修理方法适用于气缸的磨损在极限尺寸内。通过测量选配相应的加级活塞镗磨而成，不需镶配气缸套。

2、镶配气缸套

（1）说明：

      气缸套仅供修理时使用。康明斯6BT型柴油发电机的气缸体是整体式气缸体，不镶缸套，外形如图4所示。但是，当柴油机气缸因磨损超过使用极限或者拉缸等故障而造成早期意外损坏，允许镗缸，镶配气缸套。气缸套采用中磷铸铁干式气缸套，止口方式为下止口。

表3   6BT5.9型柴油机新气缸套基本参数

（2）镶配气缸套工艺

● 第一步：

      镗磨加工时，一般是以汽缸体底座作为加工基准面进行气缸体的固定和找中。将气缸体固定在镗缸机的工作台上，安装时要注意工作台的清洁，利用安装在镗头上的百分表的读数，确定好准备镗缸气缸孔的中心位置，这一步骤非常重要，要反复测量使之达到最佳的中心位置。

● 第二步：

      在镗头上安装镗刀，利用外径百分表测量气缸孔的内径尺寸，从而确定进刀量，开始试镗。因气缸体的缸孔深度是200mm，在镗至195mm深度时，留下5mm的台阶作为气缸套的下止口，要进行镗缸机的手动操作，以免镗过，造成废品。经过反复的测量和进刀，在最后两刀时，要变换镗头的转速和进刀量，从而达到较好的表面光洁度，利于后续工序，在镶气缸套时达到一个良好的镶配结合面。直到达到配合尺寸105.00mm。在整个气缸孔的镗削过程中，应采用隔缸镗削的方法进行，防止相邻两缸出现偏差，造成发动机偏缸。

● 第三步：

      气缸套压入气缸前，应将气缸套放入冰箱内冷却到-20℃，保持1小时以上。

● 第四步：

      气缸套冷却完成后，将每个气缸孔表面涂上loctite620胶（乐泰620），此胶具有抗高温、耐腐蚀的特点，能有效地保护缸体与缸套的过盈配合。双手带好防护手套，将冷冻后的气缸套（此时，其外径缩小了0.05mm-0.07mm）压入气缸孔内。

● 第五步：

      然后，用一个专用工具放在准备镶配气缸套的顶部，然后用单柱校正液压机平稳的将气缸套压入镗好的气缸孔中，在压入过程中要注意观察缸套是否倾斜、要及时修正。最终使气缸套的下端面与气缸体的下止口面充分接触。

注意：止口面一定要去尖角、毛刺、必须保持平整、无斜度。第六步：镗气缸孔。气缸套全部压入气缸体后，按照隔缸镗削的方法依次将各个气缸孔镗至101.956mm。切除气缸套突出气缸体顶面的多余部分B.使之与顶面平齐。倒角，C=1.25×15°。这一工序的关键是：严把镗刀的进刀量，以防尺寸镗过造成废品。

● 第七步：

      珩磨气缸孔。珩磨头的准备工作。按照装夹要求安装好100目的砂条，然后将珩磨头两端的弹簧钢丝圈换成铁丝，困扎牢固，在车床上将砂条车圆整，此时车床主轴转速设定在600转/分钟。最终使珩磨头的圆度及圆柱度在规定的范围内。气缸镗完成后，将气缸体安装在气缸研磨床机上，按照隔缸珩磨的方式进行，在安装气缸体时，要注意珩磨头与气缸孔的对中，防止出现单侧受力较大而造成的偏磨、产生椭圆度超差。

      另外在调整珩磨头的上下行程时，要注意珩磨头的砂条在整个行程中要超出气缸孔上下沿30mm。形成太长容易造成气缸孔头部或底部出现喇叭口。形成太短又容易造成气缸孔中部“鼓肚”。在手动张紧砂条时，要注意张紧的力度，张紧力太小珩磨头会产生震动，张紧力太大珩磨头的砂条容易破裂，从而损坏气缸壁。珩磨气缸孔达到有网纹的小平顶珩磨，珩磨角与水平线方向呈15°-25°珩磨后气缸孔直径应达到规定的尺寸要求，并保障活塞与气缸的配合间隙保障在0.10mm-0.17mm的范围内。

 

图3    柴油发电机气缸镗铣过程

图4    康明斯6BT柴油机气缸体零件号C3928797

 

四、气缸测量量具的使用

 

      因在整个发动机的镗磨过程中需要反复的测量加工数据，以此就量具的使用方法做一说明。再整过程中我们能用到的量具主要有，外径千分尺和内径量表。

1、测定气缸的的磨损量

      发动机气缸套测量的一般过程是：根据气缸套的公称尺寸选择量具，即千分尺和量缸表（包括量缸表的插杆）；安装和调整量具，即先将千分尺调整到气缸套的公称尺寸。再将卡装好百分表的量缸表的测杆和插杆卡在千分尺的砧座和测杆之间.调整量缸表插杆的伸出长度，当百分表的小表针有1.5-2.0格左右的预压量时锁紧插杆锁母，并将百分表的大表盘调整到零。然后，确定气缸套的测量位置与方向；测量并进行数据的记录与处理，根据整台发动机测量的结果确定气缸体的修理级别。

2、气缸套和活塞配合间隙的测量

      先直接用千分尺测量活塞裙部的外径，活塞的测量位置在裙部上沿10mm处。然后将卡装好百分表和初步安装好插杆的量缸表卡装在千分尺的砧座和测杆之间，调整量缸表插杆的伸出长度，当百分表的小表针有1.5-2格左右的预压量时锁紧插杆锁母，并将百分表的大表盘调整到零，最后将量缸表伸入气缸套内，百分表大表针比"零"低的数值（考虑小表针读数）即为活塞和气缸套的配合间隙，范围应保障在（0.10mm-0.17mm）内。

3、汽缸体端面的检查

      先将汽缸体上端面附有的衬垫等物清除干净，然后用厚薄规测量直尺与汽缸体端面间的间隙，且要多测几个点的间隙，如图5所示。若测量值大于使用极限值，则说明汽缸体端面变形，应研磨汽缸体端面。若汽缸体端面变形严重而无法修复，则应更换汽缸体。

4、汽缸密封性的检查

      用煤油渗漏法检查气缸密封性。将汽缸盖倾斜，把汽缸盖放置在桌上约十几分钟。如果进气门漏气较轻时，进气门的外圆周围就比较湿。如果进气门漏气严重，气门周围就会有大量的煤油泄漏出来，如图6所示。

 

图5  柴油机汽缸体端面间的间隙测量

图6  柴油机汽缸密封性的检查（煤油渗漏法）

 

总结：

      总之，气缸的检测项目包括气缸腔壁磨损情况、密封性、圆度和平面度、气孔、缸套和气缸体等，需要使用不同的检测方法进行测量和观察。仔细检测气缸，并及时修理和更换，可以确保发动机的正常工作和延长其使用寿命。以上所述的方法是对康明斯6BT5.9系列柴油机气缸体进行检测的主要方法，通过这些方法可以全面评估气缸体的状况和工作性能。对于发现了问题的气缸体，需要及时修复或更换，以保证整个柴油发电机的正常运行。

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