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故障检修与技术维护 |
柴油机气缸盖、缸体和主轴承座孔变形误差的检测 |
摘要：柴油发电机气缸盖、缸体和主轴承座孔在使用中易出现裂纹、变形、轴承座孔磨损及气缸磨损等损伤，因此变形误差检测是柴油机维修与装配中的重要环节，直接影响柴油发电机的密封性、动力性能和耐久性。可能用户在实际操作中遇到了测量不准确的情况，或者想了解更高效的方法。比如，是否可以用三坐标代替传统方法，或者如何判断变形是否在允许范围内。这些问题需要根据康明斯维修手册的标准值，注意不同发动机型号可能有不同的公差要求。
一、气缸体与气缸盖的检修
柴油发电机气缸体与气缸盖在使用过程中变形是普遍存在的。如气缸体与气缸盖平面度误差逾限，将造成气缸密封不良，致使漏气、漏油、漏水。气缸轴线垂直度误差谕限，将加剧气缸的磨损，并严重影响柴油发电机气缸的密封性 ，增大机油消耗量。主轴承座孔的圆度误差与圆柱度误差，对于铸铁气缸体，均应不大于0.01mm；对于铝合金气缸体，均应不大于0.015mm。气缸轴心线对主轴承承孔轴心线垂直度误差超过规定值，可结合气缸镗削予以修复。
1、气缸体与气缸盖裂纹的检修
（1）检查
对于明显的裂纹，可直接观察；对于细微裂纹和内部裂纹，通常采用水压试验进行检查，如图1所示。试验时，将气缸盖及气缸垫装在气缸体上，将水压机出水管接头与气缸前端水泵入水口处连接好，并封闭所有水道口，然后将水压入缸体水套中，通常要求水压力为350～450kPa，保持5min。如发现有水渗出，说明该处有裂纹。
提示∶镶换气缸套、气门座圈、气门导管以及气缸体焊修后应再进行一次水压试验。
在没有水压机的情况下，可使用自来水及气泵。将水注人气缸体、气缸盖水套内，然后充入压缩空气，通过液体的渗漏来确定裂纹的部位。
（2）修理方法
主要有粘接法、焊修法和堵漏法等。对曲轴箱等应力大的部位的裂纹，应采用焊接的方法修理；对于裂纹较集中或破洞部位，可以采用补板加环氧树脂胶粘接的方法修理；对于应力不大、温度不高部位的裂纹，大部分可以采用环氧树脂胶粘接修复；堵漏剂是由水玻璃、无机聚沉剂、有机絮凝剂、无机填充剂和粘接剂等组成的胶状液体，适用于铸铁或铝合金缸体出现的裂纹、砂眼等缺陷的堵漏。
2、气缸体与气缸盖变形的检修
柴油发电机气缸体与气缸盖在使用过程中变形是普遍存在的。这种变形破坏了零件的正确几何形状与位置，影响发动机的装配质量与工作能力。如气缸工体与气缸盖平面度误差渝限，将造成气缸密封不良 ，致使漏气、漏油、漏水。曲轴轴承承孔同轴度误差渝限，曲轴轴承磨损量将急剧增加，易造成曲轴及缸体等部件早期损坏。气缸轴线垂直度误差逾限，将加剧气缸的磨损，并严重影响气缸的密封性，增大机油消耗量。因此，发动机大修时必须对气缸体、气缸盖进行整形修理，提高发动机的使用寿命。
（1）平面度误差的检修
柴油发电机气缸体、气缸盖平面发生变形，可用平尺放在平面上，然后用塞尺测量样板尺与平面间的间隙，塞入塞尺的最大厚度值就是平面度误差。以气缸盖平面变形的测量为例，如图2所示。
（2）平面度要求
下列表1给出了气缸体、气缸盖的平面度范围。超过此值，应进行修复。
表1 气缸体上平面与气缸盖下平面的平面度要求
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测量范围
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气缸体长度
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铸铁mm
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铝合金mm
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气缸体上平面
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气缸体下平面
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气缸体上平面
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气缸体下平面
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任意50X50
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—
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0.05
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0.025
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0.05
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0.05
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整个平面
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<600
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0.15
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0.10
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0.15
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0.15
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> 600
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0.25
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—
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0.35
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—
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提示∶柴油发电机检测时，被检平面应彻底清除水垢、积炭和毛刺，并刮平或铲平螺纹孔周围的凸起部分。
（3）维修方法
柴油发电机气缸体上、下平面变形超过规定值时，可采用铣、磨加工方法予以修整。在无铣、磨设备或平易面度误差不大时，可用旧砂轮在其平面上进行手工推磨，直至平面度达到技术要求为止。气缸体总磨削量一般控制在0.24～0.50mm以内，以保证发动机修理后压缩比不超过规定范围。气缸盖平面翘曲变形超过规定标准时，可采用铣削法或采用加热法校正。
提示∶经过修复的气缸盖，应检查燃烧室容积。
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图1 水压法检测气缸体和气缸盖裂纹 |
图2 气缸盖平面测量示意图 |
二、曲轴主轴承座孔的检修
曲轴主轴承座孔的检修是发动机维修中的关键步骤，其精度直接影响曲轴运转的平稳性、润滑效果以及发动机的寿命。以下是主轴承座孔检修的详细流程及注意事项：
1、检修前的准备工作
（1）清洁与检查：彻底清洁主轴承座孔及周围区域，去除油污、积碳和金属碎屑。检查座孔表面是否有划痕、裂纹或明显的磨损台阶。
（2）工具准备：内径千分表（内径量表）、外径千分尺、芯轴（模拟曲轴）、百分表、三坐标测量仪（可选）、主轴承盖、标准扭矩扳手、红丹粉（或普鲁士蓝）。
（3）环境要求：在恒温环境（20±5℃）下操作，避免温度变化导致测量误差。
2、主轴承座孔的检测项目及方法
（1）主轴承座孔的圆度与圆柱度误差检测
首先将柴油发电机主轴承盖（包括调整垫片）按原位装回气缸体主轴承座上，并按规定力矩拧紧轴承盖紧固螺母。然后用内径千分尺沿同一断面测量3~5个点的直径，并沿轴线测量三个断面，如图3所示。测出各轴承孔的圆度误差与圆柱度误差。主轴承座孔的圆度误差与圆柱度误差，对于铸铁气缸体，均应不大于0.01mm；对于铝合金气缸体，均应不大于0.015mm。
（2）主轴承座孔同轴度误差的检测
如图4所示。将心棒（心棒的直径比主轴承孔直径的最小尺寸略小）放入，然后从中间开始逐个将主轴承盖装好，按规定拧紧主轴承盖螺栓，一边拧紧螺栓，一边转动心棒，找出各主轴承孔的同轴度误差，遇到拧紧主轴承螺栓后心棒不能转动，则此孔的同轴度误差就大。同轴度误差在全长范围内应不大于0.15mm。
柴油发电机气缸体主轴承座孔因变形产生圆度误差、圆柱度误差和同轴度误差时，应视具体情况确定修理方法。如果是个别主轴孔失圆 ，失圆较/小时可用修刮轴瓦厚度解决；失圆较大 ，或同轴度误差较大时 ，可将轴承盖两端接触面磨去少许，然后将轴承盖装好，按规定拧紧轴承盖螺栓，重新镗孔至规定尺寸。若主轴承座孔磨损变形没有超出极限，则无需镗削，微量误差只需膛削主轴承就可解决。
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图3 主轴承座孔磨损和变形的测量 |
图4 主轴承座孔同轴度测量 |
（3）气缸与主轴承承孔轴心线垂直度的检修
柴油发电机气缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03/100；在全长范围内不大于0.05。检验仪用定心套支撑在气缸中（如图5所示），并用调整螺钉轴向支承定位于气缸体的上平面。测量时，用手转动手柄，测量头便水平转动与定心轴前、后两点接触，表针在两触点的指示差，即为气缸轴线与主轴承承孔轴线的垂直度误差。气缸轴心线对主轴承承孔轴心线垂直度误差超过规定值，可结合气缸镗削予以修复。
（4）孔径尺寸检测
① 工具：内径千分表或三坐标测量仪。
② 步骤：对照维修手册的公差范围，测量座孔实际直径。若孔径因磨损或变形超出公差，需修复或更换缸体。
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图5 气缸轴线对曲轴垂直度检验仪 |
图6 曲轴主轴承座孔孔径尺寸图纸 |
3、修复方法
（1） 轻微磨损或变形（误差≤0.10 mm）
① 研磨修复：使用专用研磨工具（如可调式研磨棒）对座孔进行微量研磨，恢复圆度和尺寸。
注意事项：研磨后需彻底清洁，避免金属颗粒残留。
（2）严重磨损或变形（误差＞0.10 mm）
① 镗孔修复：使用专用镗床对座孔进行整体镗削，扩大孔径。更换加大尺寸的主轴瓦（如标准尺寸+0.25 mm、+0.50 mm等级）。
② 关键点：镗孔后需重新检测同轴度和圆度。确保所有主轴承座孔一次性加工完成，避免分步操作导致偏差。
（3）裂纹修复
① 焊接修复：仅适用于非受力区域的微小裂纹，需由专业技师操作。
② 更换缸体：裂纹延伸至受力区（如螺栓孔周围）时，必须更换缸体。
主轴承座孔的检修需结合高精度测量与针对性修复，重点控制圆度、同轴度和尺寸公差。修复后需通过涂色法、扭矩测试和曲轴试装验证装配质量。定期维护润滑系统、避免过载和高温是预防座孔故障的关键。若无法修复至标准范围，应及时更换缸体以确保发动机可靠性。
三、综合检测与维修建议
1、温度控制
检测前需让柴油机冷却至室温（约20℃），避免热变形干扰测量结果。
2、工具校准
所有量具（塞尺、百分表、三坐标等）需定期校准，确保精度。
3、维修标准
变形量超出允许范围时，需根据手册选择修复工艺（如研磨、镗孔）或更换部件。
4、装配验证
修复后需重新检测，并模拟装配（如安装气缸垫、拧紧螺栓）后复测，确保密封性。
总结：
气缸盖、缸体和主轴承座孔的变形检测需结合传统量具与高精度仪器，重点关注平面度、同轴度和孔径尺寸。定期检测可预防因变形导致的烧机油、缸压不足、曲轴抱死等故障，延长柴油机寿命。实际操作中需严格遵循维修手册标准，并注意环境与工具的影响。
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