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如何测量柴油发电机气缸直径尺寸、间隙、圆柱度数值 |
导读：柴油发电机如果气缸间隙过大，则会导致气缸密封性变坏、气缸压力下降，甚至烧机油，柴油发电机动力性、经济性都将受到直接影响。气缸和活塞之间的配合间隙，是柴油发电机的重要装配数据。气缸实际尺寸是用来计算配缸间隙、检验配缸间隙是否符合技术规范、判定磨损的气缸是否可以继续使用（是否需要镗缸修理）的重要依据。
一、气缸燃烧压力计算
发动机气缸压力是指发动机工作时发生过程中产生的弹簧压力，也可以理解为活塞上升和下降运行时，所裹住的气体对活塞上、下面地面打击的压力大小。发动机气缸压力的大小受气缸体积、燃烧室内压力以及活塞下降室积的大小以及活塞的位置等包含的因素的影响，可以用数学的方法来计算出来。
1、计算方法
（1）首先利用弹簧压力计算公式计算出发动机气缸压力。公式为：P=PA-PB,其中：P为发动机的气缸压力，PA、PB分别为发动机气缸体积内外两个压力；
（2）然后根据发动机气缸活塞位置和燃烧室体积大小，计算出活塞下降室积；
（3）最后用发动机气流党三个定律，即陈氏定律、空气定律和马蒂尔定律，计算出气体流量和残余气体容量，根据残余气体容量结合发动机气缸活缸位置计算出PA、PB压力，然后即可计算出发动机的气缸压力值。
2、仿真模拟方法
以康明斯4BTA3.9-G2型四冲程柴油机例，转速为1500r/min时，完成一个工作循环的时间T=0.08s，作用于柴油机上的载荷力近似为0.08s内的周期力。
利用GT2POWER软件模拟出气缸平均有效压力速度特性曲线，如图1所示。从图中可以看出最高平均有效压力工况出现在转速为1500r/min。当发动机转速在1500 r /min时，此时气体爆发压力峰值为7. 5MPa，图2是1500r/min高负荷工况下各缸压力曲线。
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图1 柴油机平均有效压力速度特性曲线 |
图2 高负荷柴油机工况下各气缸压力曲线 |
二、测量装置安装
一般在柴油发电机总装前进行。对柴油发电机一些相关故障进行检修时，有时也需要对磨损的气缸进行检测。
测量气缸时需要提前准备两种工具，即量缸表和外径千分尺。量缸表就是量程为40～160mm的内径量表。外径千分尺则要依据气缸标准直径选用。例如测量柴油发电机气缸，由于气缸的标准尺寸为币Φ126，应选用量程为125～150mm的外径千分尺。
（1）如图3上图所示，将百分表的杆部插入量缸表的孔中，当表杆与传动杆接触时，表针有少量的摆动（0.5～1.0mm）即可。此时，将百分表表面与活动测量杆置于同一方向，再用锁紧螺母把百分表紧固。
（2）如图3下图所示，将千分尺调到被测气缸的公称尺寸，并用专用卡具或台虎钳将千分尺固定。然后选择合适尺寸的接杆，将接杆装在量缸表的下端，并将长度调整合适。
（3）最后，用拇指转动表盘，将大针调零。
注意：百表调零时要保证接杆与千分尺对正否则会导致测量结果错误。调表的要诀：量缸表的设定值调整，如图4所示。
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图3 百分表安装图 |
图4 柴油机气缸量缸表设定值 |
三、气缸测量步骤
（1）用干净软布擦净缸套表面。如图5所示，右手拿住隔热套，把量缸表活动测量头一端压入气缸后，再使接杆一端进入气缸内，左右摆动，在大针处于顺时针极限位置时，记下大针距离0位格数，然后根据下式计算测量值：测量值：格数×0.01（mm）。大针在收缩侧（顺时针方向），测量值取负值；大针在延长侧（逆时针方向），测量值取正值。
（2）测量时，只有使量缸表的活动测杆同气缸轴线保持垂直，才能测量准确。垂直位置判定不是通过目测表杆完成，而是在测量时使表杆向左右两个方向摆过垂直位置，在此过程中读取大针顺时针极限位置距离0位的格数即可。
（3）将测量值与气缸公称直径相加，即得气缸直径尺寸。缸径：公称直径+测量值（百分表读数）。
（4）如图6所示，气缸测量一般分上、中、下3个平面进行，每个平面在曲轴方向和垂直方向各测得一个尺寸，这样每个气缸就测得6个值。上平面距离气缸顶部约10mm，下平面距离气缸底部约10mm。
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图5 量缸表左右摆动获取读数 |
图6 气缸测量方位示意图 |
四、测量值计算
1、圆度的计算
同一截面内两直径之差的一半即为该截面的圆度误差。比较三个截面的圆度值，其中最大值即该缸的圆度误差。它反映了气缸的失圆程度。因为气缸尺寸在上、中、下3个平面进行测量，所以每个气缸可以算出3个圆度值，这3个值中的最大者，称为该缸的圆度。一些柴油发电机用失圆度来衡量气缸的失圆程度，失圆度指在同一平面内测得的气缸尺寸之差。
2、圆柱度的计算
气缸全部6个测量数值中，最大直径与最小直径差值的一半称为该气缸的圆柱度。圆柱度代表气缸的锥度大小。不同的柴油发电机圆度、圆柱度误差的极限值是不同的。当圆度和圆柱度中的任意一个超过极限值时，气缸就要进行修理（更换缸套或镗磨气缸）。例如康明斯柴油发电机气缸失圆度极限为0.10mm。
新气缸测量相对简单，测量难点在于已磨损气缸的测量。如图7所示，气缸的最大磨损部位多处于活塞上止点第一道环位置（距离气缸上平面1cm左右）。由于最大磨损区域往往很小，量缸表稍稍上下移动（如图8所示），测量值就会变化很大。因此测量气缸上口尺寸采用的方法是上下移动量缸表，测得多个值，然后取最大者为实测值。
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图7 气缸最大磨损部位图 |
图8 柴油机气缸磨损检测方法（量缸表读数） |
总结：
计算柴油机气缸压力是柴油机工程领域里最为重要的数据之一，它可以反映出柴油机在各个运行条件下的性能数据，对柴油机维修工作极为重要。基于对柴油机气缸压力的准确计算，可以准确的判断柴油机的负荷和功率，不仅可以改善柴油机性能，而且还可以延长柴油机的使用寿命。因此，气缸压力的准确计算对于柴油发电机组修理技术带来了重要的意义。
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