新聞主題	如何測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)氣缸直徑尺寸、間隙、圓柱度數(shù)值

 

導(dǎo)讀：柴油發(fā)電機(jī)如果氣缸間隙過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致氣缸密封性變壞、氣缸壓力下降，甚至燒機(jī)油，柴油發(fā)電機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性都將受到直接影響。氣缸和活塞之間的配合間隙，是柴油發(fā)電機(jī)的重要裝配數(shù)據(jù)。氣缸實(shí)際尺寸是用來(lái)計(jì)算配缸間隙、檢驗(yàn)配缸間隙是否符合技術(shù)規(guī)范、判定磨損的氣缸是否可以繼續(xù)使用（是否需要鏜缸修理）的重要依據(jù)。

 

一、氣缸燃燒壓力計(jì)算

 

      發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力是指發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)發(fā)生過(guò)程中產(chǎn)生的彈簧壓力，也可以理解為活塞上升和下降運(yùn)行時(shí)，所裹住的氣體對(duì)活塞上、下面地面打擊的壓力大小。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力的大小受氣缸體積、燃燒室內(nèi)壓力以及活塞下降室積的大小以及活塞的位置等包含的因素的影響，可以用數(shù)學(xué)的方法來(lái)計(jì)算出來(lái)。

1、計(jì)算方法

（1）首先利用彈簧壓力計(jì)算公式計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力。公式為：P=PA-PB,其中：P為發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓力，PA、PB分別為發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體積內(nèi)外兩個(gè)壓力；

（2）然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞位置和燃燒室體積大小，計(jì)算出活塞下降室積；

（3）最后用發(fā)動(dòng)機(jī)氣流黨三個(gè)定律，即陳氏定律、空氣定律和馬蒂爾定律，計(jì)算出氣體流量和殘余氣體容量，根據(jù)殘余氣體容量結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活缸位置計(jì)算出PA、PB壓力，然后即可計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸壓力值。

2、仿真模擬方法

      以康明斯4BTA3.9-G2型四沖程柴油機(jī)例，轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)，完成一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間T=0.08s，作用于柴油機(jī)上的載荷力近似為0.08s內(nèi)的周期力。

      利用GT2POWER軟件模擬出氣缸平均有效壓力速度特性曲線(xiàn)，如圖1所示。從圖中可以看出最高平均有效壓力工況出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速為1500r/min。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500 r /min時(shí)，此時(shí)氣體爆發(fā)壓力峰值為7. 5MPa，圖2是1500r/min高負(fù)荷工況下各缸壓力曲線(xiàn)。

 

圖1  柴油機(jī)平均有效壓力速度特性曲線(xiàn)

圖2  高負(fù)荷柴油機(jī)工況下各氣缸壓力曲線(xiàn)

 

二、測(cè)量裝置安裝

 

     一般在柴油發(fā)電機(jī)總裝前進(jìn)行。對(duì)柴油發(fā)電機(jī)一些相關(guān)故障進(jìn)行檢修時(shí)，有時(shí)也需要對(duì)磨損的氣缸進(jìn)行檢測(cè)。

      測(cè)量氣缸時(shí)需要提前準(zhǔn)備兩種工具，即量缸表和外徑千分尺。量缸表就是量程為40～160mm的內(nèi)徑量表。外徑千分尺則要依據(jù)氣缸標(biāo)準(zhǔn)直徑選用。例如測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)氣缸，由于氣缸的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為幣Φ126，應(yīng)選用量程為125～150mm的外徑千分尺。 

（1）如圖3上圖所示，將百分表的桿部插入量缸表的孔中，當(dāng)表?xiàng)U與傳動(dòng)桿接觸時(shí)，表針有少量的擺動(dòng)（0.5～1.0mm）即可。此時(shí)，將百分表表面與活動(dòng)測(cè)量桿置于同一方向，再用鎖緊螺母把百分表緊固。

（2）如圖3下圖所示，將千分尺調(diào)到被測(cè)氣缸的公稱(chēng)尺寸，并用專(zhuān)用卡具或臺(tái)虎鉗將千分尺固定。然后選擇合適尺寸的接桿，將接桿裝在量缸表的下端，并將長(zhǎng)度調(diào)整合適。

（3）最后，用拇指轉(zhuǎn)動(dòng)表盤(pán)，將大針調(diào)零。

 注意：百表調(diào)零時(shí)要保證接桿與千分尺對(duì)正否則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤。調(diào)表的要訣：量缸表的設(shè)定值調(diào)整，如圖4所示。

 

圖3  百分表安裝圖

圖4  柴油機(jī)氣缸量缸表設(shè)定值

 

三、氣缸測(cè)量步驟

 

（1）用干凈軟布擦凈缸套表面。如圖5所示，右手拿住隔熱套，把量缸表活動(dòng)測(cè)量頭一端壓入氣缸后，再使接桿一端進(jìn)入氣缸內(nèi)，左右擺動(dòng)，在大針處于順時(shí)針極限位置時(shí)，記下大針距離0位格數(shù)，然后根據(jù)下式計(jì)算測(cè)量值：測(cè)量值：格數(shù)×0.01（mm）。大針在收縮側(cè)（順時(shí)針?lè)较颍?，測(cè)量值取負(fù)值；大針在延長(zhǎng)側(cè)（逆時(shí)針?lè)较颍?，測(cè)量值取正值。

（2）測(cè)量時(shí)，只有使量缸表的活動(dòng)測(cè)桿同氣缸軸線(xiàn)保持垂直，才能測(cè)量準(zhǔn)確。垂直位置判定不是通過(guò)目測(cè)表?xiàng)U完成，而是在測(cè)量時(shí)使表?xiàng)U向左右兩個(gè)方向擺過(guò)垂直位置，在此過(guò)程中讀取大針順時(shí)針極限位置距離0位的格數(shù)即可。

（3）將測(cè)量值與氣缸公稱(chēng)直徑相加，即得氣缸直徑尺寸。缸徑：公稱(chēng)直徑+測(cè)量值（百分表讀數(shù)）。

（4）如圖6所示，氣缸測(cè)量一般分上、中、下3個(gè)平面進(jìn)行，每個(gè)平面在曲軸方向和垂直方向各測(cè)得一個(gè)尺寸，這樣每個(gè)氣缸就測(cè)得6個(gè)值。上平面距離氣缸頂部約10mm，下平面距離氣缸底部約10mm。

  

圖5  量缸表左右擺動(dòng)獲取讀數(shù)

圖6  氣缸測(cè)量方位示意圖

 

四、測(cè)量值計(jì)算

 

1、圓度的計(jì)算

      同一截面內(nèi)兩直徑之差的一半即為該截面的圓度誤差。比較三個(gè)截面的圓度值，其中最大值即該缸的圓度誤差。它反映了氣缸的失圓程度。因?yàn)闅飧壮叽缭谏稀⒅小⑾?個(gè)平面進(jìn)行測(cè)量，所以每個(gè)氣缸可以算出3個(gè)圓度值，這3個(gè)值中的最大者，稱(chēng)為該缸的圓度。一些柴油發(fā)電機(jī)用失圓度來(lái)衡量氣缸的失圓程度，失圓度指在同一平面內(nèi)測(cè)得的氣缸尺寸之差。

2、圓柱度的計(jì)算

      氣缸全部6個(gè)測(cè)量數(shù)值中，最大直徑與最小直徑差值的一半稱(chēng)為該氣缸的圓柱度。圓柱度代表氣缸的錐度大小。不同的柴油發(fā)電機(jī)圓度、圓柱度誤差的極限值是不同的。當(dāng)圓度和圓柱度中的任意一個(gè)超過(guò)極限值時(shí)，氣缸就要進(jìn)行修理（更換缸套或鏜磨氣缸）。例如康明斯柴油發(fā)電機(jī)氣缸失圓度極限為0.10mm。

      新氣缸測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量難點(diǎn)在于已磨損氣缸的測(cè)量。如圖7所示，氣缸的最大磨損部位多處于活塞上止點(diǎn)第一道環(huán)位置（距離氣缸上平面1cm左右）。由于最大磨損區(qū)域往往很小，量缸表稍稍上下移動(dòng)（如圖8所示），測(cè)量值就會(huì)變化很大。因此測(cè)量氣缸上口尺寸采用的方法是上下移動(dòng)量缸表，測(cè)得多個(gè)值，然后取最大者為實(shí)測(cè)值。

 

圖7  氣缸最大磨損部位圖

圖8  柴油機(jī)氣缸磨損檢測(cè)方法（量缸表讀數(shù)）

 

總結(jié)：

     計(jì)算柴油機(jī)氣缸壓力是柴油機(jī)工程領(lǐng)域里最為重要的數(shù)據(jù)之一，它可以反映出柴油機(jī)在各個(gè)運(yùn)行條件下的性能數(shù)據(jù)，對(duì)柴油機(jī)維修工作極為重要。基于對(duì)柴油機(jī)氣缸壓力的準(zhǔn)確計(jì)算，可以準(zhǔn)確的判斷柴油機(jī)的負(fù)荷和功率，不僅可以改善柴油機(jī)性能，而且還可以延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命。因此，氣缸壓力的準(zhǔn)確計(jì)算對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組修理技術(shù)帶來(lái)了重要的意義。

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