康明斯發(fā)電機(jī)機(jī)體組零件組成和功用

包括汽缸體、氣缸套、氣缸蓋、汽缸墊和機(jī)油盆等零件，是康明斯柴油發(fā)電機(jī)的詳細(xì)固定件，曲軸連桿機(jī)構(gòu)及其他機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)都固定在它們上面。發(fā)電機(jī)缸體是柴油發(fā)電機(jī)較重要的零件，其用途是提供各發(fā)電機(jī)及其部件的裝配、支撐和保證活塞、連桿柴油發(fā)電機(jī)一覽表、主軸等運(yùn)動(dòng)部件作業(yè)時(shí)的正確位置以及保證發(fā)電機(jī)的換氣、冷卻和潤滑。因此，機(jī)體應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，且耐磨損和耐腐蝕，并應(yīng)對(duì)氣缸進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦鋮s，以免機(jī)體故障和變形。缸體也是較重的零件，應(yīng)當(dāng)力求組成緊湊、質(zhì)量輕，以減小整機(jī)的尺寸和品質(zhì)。

      汽缸體是汽缸的主體。通常用鋁合金或鑄鐵制成。多缸風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)氣缸體一般都單個(gè)鑄造，上面鑄有許多散熱片。水冷式柴油發(fā)電機(jī)缸體為整體鑄造。如圖1所示為直列汽缸體，如圖所示為W12汽缸體。汽缸體上部有汽缸蓋和汽缸墊，下部是機(jī)油盤，內(nèi)有安裝曲軸的軸承座及蓋，油底殼的較下邊固定有機(jī)油盆。機(jī)體前端是正時(shí)齒輪室，后端是飛輪殼，左側(cè)是氣門室。機(jī)體的內(nèi)部是氣缸，氣缸的側(cè)面有氣門座，氣缸的周圍還有水套。

      多缸柴油發(fā)電機(jī)的氣缸排列形式有單列直立式、V形式、單列臥式和水平對(duì)置式幾種。六缸以下水冷式柴油發(fā)電機(jī)多采用直列式，如圖3所示。因?yàn)橹绷⑹讲焕陲L(fēng)冷散熱，所以兩缸以上風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)，多采用水平對(duì)置式和V形式排列，如圖4所示。

       發(fā)電機(jī)機(jī)體是固定所有其他發(fā)電機(jī)零件的具體支撐構(gòu)造。機(jī)體是大型的鑄鐵或鑄鋁件。有兩個(gè)具體部分：機(jī)體部分和油底殼部分。

      以8缸發(fā)電機(jī)的缸體為例。缸體部分的功用是使活塞在作業(yè)程序中上下運(yùn)動(dòng)，其表面經(jīng)過機(jī)加工，減輕了活塞的磨耗和摩擦。

      曲軸箱部分用來承載曲軸、油泵、油底殼和機(jī)油。防凍液通道鑲嵌在缸體內(nèi)。這些通道也稱作水套，環(huán)繞在氣缸周圍。水箱寶通道使防凍液在氣缸部位循環(huán)，從而保持發(fā)電機(jī)的冷卻。一些機(jī)體上還有一些用于冷卻凸輪軸的鉆孔。缸體內(nèi)還鉆出了許多油孔，以保證發(fā)電機(jī)零件得到充分的潤滑。機(jī)體上還鉆了一些其他的孔，以固定其他的零件。

      汽缸是一圓柱形中空?qǐng)A筒。它的用途是容納進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部的可燃混合氣，引導(dǎo)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。在二沖程柴油機(jī)中，氣缸上還有進(jìn)氣孔、換氣孔和排煙孔。氣缸的作業(yè)是很繁重的，作業(yè)要素如下：

（3）氣缸需要及時(shí)地將熱量散發(fā)出去，于是汽缸的內(nèi)外層、上下端形成很大的溫度差，發(fā)生熱應(yīng)力，水冷式尤為突出。

      因此，氣缸的材料必須具有足夠的強(qiáng)度、耐腐蝕性和耐磨性。普通的氣缸多采用鑄鐵鑄造，高速柴油發(fā)電機(jī)的氣缸，常采用合金鑄鐵鑄造。為了提高氣缸的耐磨性康明斯柴油發(fā)電機(jī)報(bào)價(jià)，一般在氣缸表面進(jìn)行多孔性鍍鉻。鉻除了耐磨抗腐蝕外，還可以在表面形成許多細(xì)孔，這些細(xì)孔可以儲(chǔ)存一些潤滑油，形成一層油膜，改進(jìn)潤滑，減輕缸體磨耗。為了增強(qiáng)汽缸的密封性，汽缸壁表面的加工，必須具有很高的精度和光潔度。

      有些發(fā)電機(jī)使用缸套。缸套不是在機(jī)體內(nèi)直接鑄造出來的，而是嵌入一個(gè)機(jī)加工過的襯套。機(jī)體在經(jīng)過機(jī)加工后，再鑲?cè)胍r套。采用缸套的目的是：汽缸如果損壞，可以很容易地拆卸和更新。沒有缸套的機(jī)體必須鏜缸才能修復(fù)損壞部位。鏜缸以后，就必須使用加大尺寸的活塞進(jìn)行匹配。

      汽缸的形狀隨柴油發(fā)電機(jī)的種類和作業(yè)條件不同。有的是和氣缸鑄在一起加工而成，有的是先制成襯套（缸套），然后再壓入機(jī)體內(nèi)。汽缸套壓入缸體后和冷卻液直接接觸的叫濕式氣缸套如圖5（a）所示。汽缸套不和防凍液直接接觸的叫干式氣缸套如圖5（b）所示。前者冷卻效果好，但缸套和缸體密封不好時(shí)，會(huì)向機(jī)油盤漏水。采用缸套的汽缸，其缸套可用優(yōu)質(zhì)材料制造，而機(jī)體使用通常材料即可，這樣可以提高發(fā)電機(jī)汽缸的品質(zhì)，減輕成本。同時(shí)缸套拆除方便，便于修理。

      濕式汽缸套和干式氣缸套其都是通過校壓入機(jī)體的孔中的。由于氣缸套自上而下都支撐在鑄鐵機(jī)體上，于是可以加工得很薄。

      濕式氣缸套也是被壓入缸體的。防銹水接觸到汽缸套的中部，這就是將其稱作濕式汽缸套的緣由，如圖6所示。由于它只在上部和下部有支撐，故而必須比干式汽缸套加工得厚一點(diǎn)。濕式氣缸套的頂部和底部必須采用密封件，以預(yù)防水從冷卻裝置中滲出。濕式氣缸套用在一些大型柴油發(fā)電機(jī)上。

      氣缸蓋又稱缸頭，裝在機(jī)體的上部，用螺栓緊固在汽缸體上。它的作用是與氣缸、活塞頂共同形成燃燒室。風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)缸蓋上鑄有散熱片，水冷式柴油發(fā)電機(jī)缸蓋上有水套，并與缸體內(nèi)水套孔相通。柴油機(jī)在缸蓋上有火花塞孔。柴油發(fā)電機(jī)缸蓋上有噴油嘴孔。四沖程柴油發(fā)電機(jī)頂置式氣門機(jī)構(gòu)的缸蓋上，還鑄有進(jìn)排氣門座、進(jìn)排煙門桿導(dǎo)孔和進(jìn)排煙道。

      汽缸蓋的工作任務(wù)也很繁重，底部與燃?xì)饨佑|，承受發(fā)燙高壓，由于缸蓋內(nèi)外溫差較大，形狀又復(fù)雜，易出現(xiàn)不均勻的熱應(yīng)力。同時(shí)還要承受緊固螺栓發(fā)生的機(jī)械應(yīng)力。因此，要求氣缸蓋有足夠的強(qiáng)度和剛度，與汽缸的接觸面要平滑。

      汽缸蓋的材料有用鑄鐵的，也有用鋁合金的，柴油發(fā)電機(jī)通常用鑄鐵缸蓋。柴油機(jī)有的用鋁合金缸蓋。鑄鐵氣缸蓋的機(jī)械強(qiáng)度較高，鑄造性和耐熱性較好。鋁合金缸蓋導(dǎo)熱性較好，有利于增強(qiáng)壓縮比，但其剛度較差，容易變形。單鑄的氣缸蓋裝配、檢修比較方便，如風(fēng)冷式則易于散熱。水冷式則增加了出水支路，但在制造和安裝上比前者復(fù)雜些。

 拆除汽缸蓋時(shí)，必須注意對(duì)稱的由中間向四周依次按規(guī)定的功率，逐步松開或擰緊螺栓，以防故障氣缸蓋和漏氣、漏水。

       可燃混合氣在燃燒室膨脹時(shí)，將出現(xiàn)很高的燃?xì)鈮毫?，水冷式的缸蓋與機(jī)體間又有水套連通，為防漏氣、漏水，在氣缸蓋和缸體之間必須裝配汽缸墊。汽缸墊要具有足夠的強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕，密封性要好，便于拆卸，操作時(shí)間長。

      目前，主用的氣缸墊是銅皮夾包石棉制成，如圖7所示。在氣缸墊中各孔的周圍，都有鋃邊，厚度較大，以增加密封的可靠性。也有紫銅或鋁合金制成的墊片；這種墊片強(qiáng)度小，壓緊時(shí)有塑性變形，可以提高密封效果，但無法多次操作柴油發(fā)電機(jī)組型號(hào)及參數(shù)。有些機(jī)溫過高的風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)也采用這種墊片，因?yàn)樵搲|片導(dǎo)熱性好，可以使汽缸蓋與缸體間的溫差小一些，有利于缸蓋的散熱。近年來，有些發(fā)電機(jī)開始采用特種密封膠，徹底改變了傳統(tǒng)的氣缸墊結(jié)構(gòu)。

      機(jī)油盆也稱下油底殼，又稱機(jī)油盤，裝配位置如圖8所示。其主要功用是收集和儲(chǔ)存潤滑油供潤滑裝置使用。同時(shí)用于密封缸體下部，并與其構(gòu)造曲軸箱。

      柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)油盆多用鑄鐵制成，機(jī)油盆內(nèi)盛有機(jī)油，旁設(shè)油標(biāo)尺，以測定油面的高低。油標(biāo)尺上有兩道刻線，上面一道表示油面的較高位置，油面偏高會(huì)增加機(jī)油消耗，下面一道表示油面的較低位置，如低于此刻線即應(yīng)添加機(jī)油。機(jī)油盆的較低處設(shè)有放油螺塞，用于放出變質(zhì)機(jī)油和臟物。有的放油螺塞帶有磁性，可以吸附機(jī)油中的鐵質(zhì)和磨粒。

      機(jī)油盆通過螺栓固定在氣缸體上，為避免盆中的機(jī)油漏出，接合面裝有紙質(zhì)或軟木墊片。

      發(fā)電機(jī)號(hào)通常會(huì)在發(fā)電機(jī)機(jī)體外表面上，機(jī)體有一個(gè)小平面，一般是一個(gè)長方形的形狀，這就是發(fā)電機(jī)號(hào)所在位置，如圖9所示。在加工時(shí)，一定要注意不能銷毀或磨平上面的數(shù)字，防止危害后期驗(yàn)證產(chǎn)品真?zhèn)蔚膶?duì)策。

      制造機(jī)體的第一步是布置模型，然后在模型周圍用砂子制作砂芯。解體模型后，模型的孔內(nèi)就留下了砂芯。這些砂芯較終將成為水箱寶道和氣缸。將熔化的金屬倒入砂子做成的孔中。待金屬冷卻后，除去砂子，將砂芯敲碎后取出。這種組成稱作鑄造機(jī)體。采用的金屬一般是添加了幾種特殊金屬的灰鑄鐵。所添加的金屬增加了缸體的強(qiáng)度和耐磨特征。其余的金屬還有助于減小因燃燒產(chǎn)生的熱所引起的收縮和翹曲。

      機(jī)體在鑄造完成后，要經(jīng)過冷卻和硬化，并對(duì)其表面進(jìn)行機(jī)加工，以便其他零件能夠裝配在缸體上。這些表面包括汽缸、機(jī)體上平面（臺(tái)面）、凸輪軸座孔、主軸軸孔，以及曲軸箱表面。缸體的前后端面和發(fā)電機(jī)的支座也要進(jìn)行機(jī)加工，以使零件能夠正確固定和密封，如圖10所示。

      某些小型發(fā)電機(jī)也可壓鑄成型。就是將液態(tài)金屬壓入一個(gè)金屬模內(nèi)，而不是倒到砂芯中。這種鑄件表面更加光滑，成形也更加精確。這種缸體的機(jī)加工量也較少。

      所有鑄鐵機(jī)體都有型芯孔塞（鋁制機(jī)體沒有型芯孔塞），這些孔塞也稱作冰凍保護(hù)塞或膨脹塞。在機(jī)體的加工過程中采用了砂型芯。當(dāng)熾熱的金屬被倒入砂模時(shí)，這些砂型芯部分被破壞和熔解。但是，機(jī)體上必須留一些孔，以便能夠?qū)?nèi)部孔道內(nèi)的砂子取出來。這些孔就稱作型芯孔。型芯孔經(jīng)過機(jī)加工后，再將型芯孔塞塞進(jìn)去。

      型芯孔塞由軟金屬制成。在某些情況下，型芯孔塞也可防止機(jī)體發(fā)生裂紋。例如，如果在冬天防銹水中沒有足夠的水箱寶，那么防凍液就可能會(huì)結(jié)冰，液體結(jié)冰就會(huì)膨脹，從而可能會(huì)致使缸體破裂。但是，如果膨脹發(fā)生在型芯孔塞附近，那么型芯孔塞就會(huì)彈出，因此可以保護(hù)缸體不致被脹裂。

      缸體可由鑄鐵制成，也可由鋁制成。過去大多數(shù)機(jī)體都是由鑄鐵制成的。鑄鐵改進(jìn)了強(qiáng)度，能夠調(diào)節(jié)因受熱而產(chǎn)生的變形。但隨著對(duì)發(fā)電機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性要求的不斷提高，發(fā)電機(jī)制造商都在盡力降低發(fā)電機(jī)毛重。減輕發(fā)電機(jī)凈重的步驟之一就是減小缸體的毛重。因此，鋁得到了運(yùn)用。鋁是一種很輕的金屬。在將鋁金屬倒入鑄模之前，要在鋁金屬中添加一些材料，目的是增加鋁的強(qiáng)度，并且減輕其在燃燒受熱時(shí)翹曲的可能。鋁制缸體還必須具有缸套或者嵌入機(jī)體內(nèi)的鋼制的襯套。在將鋁金屬倒入鑄模之前就應(yīng)將鋼制襯套放在鑄模中。在倒入鋁金屬之后，鋼制的襯套就無法拆下來了。

      鋁金屬中還要加入硅。通過特殊的工藝，硅集中在缸壁上。這種工藝降低了對(duì)鋼制襯套的需要。此種設(shè)計(jì)被稱為浸硅缸壁。采用這種規(guī)劃的一個(gè)問題是需要使用高質(zhì)量的機(jī)油。如果用戶疏忽操作了低品質(zhì)的機(jī)油，這種發(fā)電機(jī)一般達(dá)不到其預(yù)期的使用壽命。

      當(dāng)活塞在汽缸內(nèi)上下移動(dòng)時(shí)，活塞側(cè)面存在較大和較小的兩種推力。從發(fā)電機(jī)后面觀察活塞時(shí)，較小的推力就是用途在活塞右側(cè)上的壓力。較小的推力出現(xiàn)在壓縮沖程中，此時(shí)發(fā)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。較大推力正好相反，當(dāng)從后面觀察且發(fā)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，較大的推力是功用在活塞左側(cè)的壓力。當(dāng)活塞處于做功沖程時(shí)，產(chǎn)生較大的推力。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)過TDC時(shí)，活塞在較大和較小兩種推力之間切換，此時(shí)產(chǎn)生活塞撞擊，這就意味著活塞撞擊到缸壁上。當(dāng)活塞和缸壁之間的間隙過量時(shí)就會(huì)發(fā)生過度的撞擊，這就會(huì)引起活塞和缸壁上出現(xiàn)噪聲及磨損。一般通過更替活塞環(huán)或者鏜缸后裝配加大尺寸的活塞和活塞環(huán)來清除過量的活塞撞擊。

      活塞和活塞環(huán)的運(yùn)動(dòng)使汽缸磨耗均勻，逐漸變成了錐狀。圖11（a）說明了典型的氣缸是怎樣磨耗的。只有在活塞環(huán)接觸缸壁的地方才出現(xiàn)錐狀。較大程度的損傷產(chǎn)生在氣缸頂部，較小程度的磨損發(fā)生在汽缸底部。這種損傷在汽缸孔的上部形成了隆起。大修步驟中，一定要去掉隆起后再拆下活塞，如果隆起沒有去掉，活塞一經(jīng)拆裝就會(huì)故障。新的活塞環(huán)在裝配以后，敲打隆起的底部也可能被故障。發(fā)電機(jī)組維修手冊(cè)中所列出的制造商規(guī)范僅允許缸壁有一定量的錐度。過量的錐度會(huì)危害活塞環(huán)的端隙，如圖11（b）所示。端隙過度，如缸壁頂部所示，會(huì)發(fā)生極大的活塞環(huán)端隙，這樣就會(huì)產(chǎn)生過度竄氣。

      當(dāng)將新的活塞環(huán)放在活塞上時(shí)，活塞環(huán)以及缸壁沒有完全密合，其差異如圖12所示?；钊h(huán)接觸氣缸的部位僅在活塞環(huán)上細(xì)微的突出部分。這就使得活塞環(huán)上細(xì)微部分和缸壁之間的密封不好。由此，活塞環(huán)和缸壁表面都被設(shè)計(jì)成略有凸凹，然后因?yàn)榛钊h(huán)和缸壁開始磨損，表面上的突出部分就會(huì)先行磨損，接著這兩個(gè)物體就會(huì)趨于密合。這個(gè)流程被稱作發(fā)電機(jī)內(nèi)的磨合。

      某些制造商建議運(yùn)轉(zhuǎn)一段的距離，即磨合期。磨合期使活塞環(huán)和汽缸適當(dāng)磨損，從而使活塞環(huán)得到有效密封。

      珩磨就是在氣缸表面出現(xiàn)網(wǎng)紋的操作。珩磨也有助于在缸壁上保留一些潤滑油。這些留下的潤滑油有助于潤滑新的活塞環(huán)并利于磨合程序。細(xì)磨是另一種改良缸壁的流程。細(xì)磨與珩磨有所不一樣，珩磨用來使缸壁變得粗糙，除去光滑面，而細(xì)磨用來使缸壁變圓。雖然能夠使用同樣尺寸的活塞，但細(xì)磨要比珩磨除去的材料多。細(xì)磨石是很堅(jiān)硬的工具，一般帶有四個(gè)磨石，而珩磨機(jī)僅有三個(gè)磨刀。

      如果活塞環(huán)端隙過度或者缸孔過大磨耗，就有必要將汽缸擴(kuò)孔到一較大尺寸。如果一定要進(jìn)行擴(kuò)孔，則標(biāo)準(zhǔn)的和加大尺寸的活塞和活塞環(huán)都需供應(yīng)。注意，也可使用擴(kuò)孔工具來擴(kuò)孔。因?yàn)槭褂脭U(kuò)孔工具可以去掉更多的材料，因而一定要匹配較大的活塞和活塞環(huán)。加大尺寸的精確范圍，根據(jù)制造商和生產(chǎn)廠的不同而有所不同?；钊哟蟪叽绲钠胀ㄒ?guī)格有0.005 in、0.010 in、0.020 in和0.030 in?；钊h(huán)加大尺寸的普通類型有0.003 in、0.005 in、0.010 in、0.020 in和0.030 in。對(duì)于活塞和活塞環(huán)，各制造商都有不同的加大尺寸范圍。

      發(fā)電機(jī)是一種能夠把一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能的機(jī)器。作為柴油發(fā)電機(jī)組的心臟，發(fā)電機(jī)對(duì)一輛車有著至關(guān)重要的意義。機(jī)體是組成發(fā)電機(jī)的骨架，是發(fā)電機(jī)各機(jī)構(gòu)和各裝置的裝配基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)電機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。詳細(xì)由氣缸體、機(jī)油盤、氣缸蓋和汽缸墊等零件組成。機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。同時(shí)由于缸體中的有些部位工作環(huán)境較為惡劣，如汽缸受到高溫氣體的影響，故還須兼具有防腐蝕散熱快等特點(diǎn)?？得魉构就ㄟ^應(yīng)用領(lǐng)先的材料和合理的結(jié)構(gòu)布置出的發(fā)電機(jī)機(jī)體，并使發(fā)電機(jī)得到優(yōu)化，減小發(fā)電機(jī)的質(zhì)量，從機(jī)體這一方面使柴油發(fā)電機(jī)組具有更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。