康明斯发电机机体组零件组成和功用

包括汽缸体、气缸套、气缸盖、汽缸垫和机油盆等零件，是康明斯柴油发电机的详细固定件，曲轴连杆机构及其他机构和系统都固定在它们上面。发电机缸体是柴油发电机较重要的零件，其用途是提供各发电机及其部件的装配、支撑和保证活塞、连杆柴油发电机一览表、主轴等运动部件作业时的正确位置以及保证发电机的换气、冷却和润滑。因此，机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体故障和变形。缸体也是较重的零件，应当力求组成紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和品质。

      汽缸体是汽缸的主体。通常用铝合金或铸铁制成。多缸风冷式柴油发电机气缸体一般都单个铸造，上面铸有许多散热片。水冷式柴油发电机缸体为整体铸造。如图1所示为直列汽缸体，如图所示为W12汽缸体。汽缸体上部有汽缸盖和汽缸垫，下部是机油盘，内有安装曲轴的轴承座及盖，油底壳的较下边固定有机油盆。机体前端是正时齿轮室，后端是飞轮壳，左侧是气门室。机体的内部是气缸，气缸的侧面有气门座，气缸的周围还有水套。

      多缸柴油发电机的气缸排列形式有单列直立式、V形式、单列卧式和水平对置式几种。六缸以下水冷式柴油发电机多采用直列式，如图3所示。因为直立式不利于风冷散热，所以两缸以上风冷式柴油发电机，多采用水平对置式和V形式排列，如图4所示。

       发电机机体是固定所有其他发电机零件的具体支撑构造。机体是大型的铸铁或铸铝件。有两个具体部分：机体部分和油底壳部分。

      以8缸发电机的缸体为例。缸体部分的功用是使活塞在作业程序中上下运动，其表面经过机加工，减轻了活塞的磨耗和摩擦。

      曲轴箱部分用来承载曲轴、油泵、油底壳和机油。防冻液通道镶嵌在缸体内。这些通道也称作水套，环绕在气缸周围。水箱宝通道使防冻液在气缸部位循环，从而保持发电机的冷却。一些机体上还有一些用于冷却凸轮轴的钻孔。缸体内还钻出了许多油孔，以保证发电机零件得到充分的润滑。机体上还钻了一些其他的孔，以固定其他的零件。

      汽缸是一圆柱形中空圆筒。它的用途是容纳进入发电机内部的可燃混合气，引导活塞作往复直线运动。在二冲程柴油机中，气缸上还有进气孔、换气孔和排烟孔。气缸的作业是很繁重的，作业要素如下：

（3）气缸需要及时地将热量散发出去，于是汽缸的内外层、上下端形成很大的温度差，发生热应力，水冷式尤为突出。

      因此，气缸的材料必须具有足够的强度、耐腐蚀性和耐磨性。普通的气缸多采用铸铁铸造，高速柴油发电机的气缸，常采用合金铸铁铸造。为了提高气缸的耐磨性康明斯柴油发电机报价，一般在气缸表面进行多孔性镀铬。铬除了耐磨抗腐蚀外，还可以在表面形成许多细孔，这些细孔可以储存一些润滑油，形成一层油膜，改进润滑，减轻缸体磨耗。为了增强汽缸的密封性，汽缸壁表面的加工，必须具有很高的精度和光洁度。

      有些发电机使用缸套。缸套不是在机体内直接铸造出来的，而是嵌入一个机加工过的衬套。机体在经过机加工后，再镶入衬套。采用缸套的目的是：汽缸如果损坏，可以很容易地拆卸和更新。没有缸套的机体必须镗缸才能修复损坏部位。镗缸以后，就必须使用加大尺寸的活塞进行匹配。

      汽缸的形状随柴油发电机的种类和作业条件不同。有的是和气缸铸在一起加工而成，有的是先制成衬套（缸套），然后再压入机体内。汽缸套压入缸体后和冷却液直接接触的叫湿式气缸套如图5（a）所示。汽缸套不和防冻液直接接触的叫干式气缸套如图5（b）所示。前者冷却效果好，但缸套和缸体密封不好时，会向机油盘漏水。采用缸套的汽缸，其缸套可用优质材料制造，而机体使用通常材料即可，这样可以提高发电机汽缸的品质，减轻成本。同时缸套拆除方便，便于修理。

      湿式汽缸套和干式气缸套其都是通过校压入机体的孔中的。由于气缸套自上而下都支撑在铸铁机体上，于是可以加工得很薄。

      湿式气缸套也是被压入缸体的。防锈水接触到汽缸套的中部，这就是将其称作湿式汽缸套的缘由，如图6所示。由于它只在上部和下部有支撑，故而必须比干式汽缸套加工得厚一点。湿式气缸套的顶部和底部必须采用密封件，以预防水从冷却装置中渗出。湿式气缸套用在一些大型柴油发电机上。

      气缸盖又称缸头，装在机体的上部，用螺栓紧固在汽缸体上。它的作用是与气缸、活塞顶共同形成燃烧室。风冷式柴油发电机缸盖上铸有散热片，水冷式柴油发电机缸盖上有水套，并与缸体内水套孔相通。柴油机在缸盖上有火花塞孔。柴油发电机缸盖上有喷油嘴孔。四冲程柴油发电机顶置式气门机构的缸盖上，还铸有进排气门座、进排烟门杆导孔和进排烟道。

      汽缸盖的工作任务也很繁重，底部与燃气接触，承受发烫高压，由于缸盖内外温差较大，形状又复杂，易出现不均匀的热应力。同时还要承受紧固螺栓发生的机械应力。因此，要求气缸盖有足够的强度和刚度，与汽缸的接触面要平滑。

      汽缸盖的材料有用铸铁的，也有用铝合金的，柴油发电机通常用铸铁缸盖。柴油机有的用铝合金缸盖。铸铁气缸盖的机械强度较高，铸造性和耐热性较好。铝合金缸盖导热性较好，有利于增强压缩比，但其刚度较差，容易变形。单铸的气缸盖装配、检修比较方便，如风冷式则易于散热。水冷式则增加了出水支路，但在制造和安装上比前者复杂些。

 拆除汽缸盖时，必须注意对称的由中间向四周依次按规定的功率，逐步松开或拧紧螺栓，以防故障气缸盖和漏气、漏水。

       可燃混合气在燃烧室膨胀时，将出现很高的燃气压力，水冷式的缸盖与机体间又有水套连通，为防漏气、漏水，在气缸盖和缸体之间必须装配汽缸垫。汽缸垫要具有足够的强度、耐热、耐腐蚀，密封性要好，便于拆卸，操作时间长。

      目前，主用的气缸垫是铜皮夹包石棉制成，如图7所示。在气缸垫中各孔的周围，都有锒边，厚度较大，以增加密封的可靠性。也有紫铜或铝合金制成的垫片；这种垫片强度小，压紧时有塑性变形，可以提高密封效果，但无法多次操作柴油发电机组型号及参数。有些机温过高的风冷式柴油发电机也采用这种垫片，因为该垫片导热性好，可以使汽缸盖与缸体间的温差小一些，有利于缸盖的散热。近年来，有些发电机开始采用特种密封胶，彻底改变了传统的气缸垫结构。

      机油盆也称下油底壳，又称机油盘，装配位置如图8所示。其主要功用是收集和储存润滑油供润滑装置使用。同时用于密封缸体下部，并与其构造曲轴箱。

      柴油发电机的机油盆多用铸铁制成，机油盆内盛有机油，旁设油标尺，以测定油面的高低。油标尺上有两道刻线，上面一道表示油面的较高位置，油面偏高会增加机油消耗，下面一道表示油面的较低位置，如低于此刻线即应添加机油。机油盆的较低处设有放油螺塞，用于放出变质机油和脏物。有的放油螺塞带有磁性，可以吸附机油中的铁质和磨粒。

      机油盆通过螺栓固定在气缸体上，为避免盆中的机油漏出，接合面装有纸质或软木垫片。

      发电机号通常会在发电机机体外表面上，机体有一个小平面，一般是一个长方形的形状，这就是发电机号所在位置，如图9所示。在加工时，一定要注意不能销毁或磨平上面的数字，防止危害后期验证产品真伪的对策。

      制造机体的第一步是布置模型，然后在模型周围用砂子制作砂芯。解体模型后，模型的孔内就留下了砂芯。这些砂芯较终将成为水箱宝道和气缸。将熔化的金属倒入砂子做成的孔中。待金属冷却后，除去砂子，将砂芯敲碎后取出。这种组成称作铸造机体。采用的金属一般是添加了几种特殊金属的灰铸铁。所添加的金属增加了缸体的强度和耐磨特征。其余的金属还有助于减小因燃烧产生的热所引起的收缩和翘曲。

      机体在铸造完成后，要经过冷却和硬化，并对其表面进行机加工，以便其他零件能够装配在缸体上。这些表面包括汽缸、机体上平面（台面）、凸轮轴座孔、主轴轴孔，以及曲轴箱表面。缸体的前后端面和发电机的支座也要进行机加工，以使零件能够正确固定和密封，如图10所示。

      某些小型发电机也可压铸成型。就是将液态金属压入一个金属模内，而不是倒到砂芯中。这种铸件表面更加光滑，成形也更加精确。这种缸体的机加工量也较少。

      所有铸铁机体都有型芯孔塞（铝制机体没有型芯孔塞），这些孔塞也称作冰冻保护塞或膨胀塞。在机体的加工过程中采用了砂型芯。当炽热的金属被倒入砂模时，这些砂型芯部分被破坏和熔解。但是，机体上必须留一些孔，以便能够将内部孔道内的砂子取出来。这些孔就称作型芯孔。型芯孔经过机加工后，再将型芯孔塞塞进去。

      型芯孔塞由软金属制成。在某些情况下，型芯孔塞也可防止机体发生裂纹。例如，如果在冬天防锈水中没有足够的水箱宝，那么防冻液就可能会结冰，液体结冰就会膨胀，从而可能会致使缸体破裂。但是，如果膨胀发生在型芯孔塞附近，那么型芯孔塞就会弹出，因此可以保护缸体不致被胀裂。

      缸体可由铸铁制成，也可由铝制成。过去大多数机体都是由铸铁制成的。铸铁改进了强度，能够调节因受热而产生的变形。但随着对发电机燃油经济性要求的不断提高，发电机制造商都在尽力降低发电机毛重。减轻发电机净重的步骤之一就是减小缸体的毛重。因此，铝得到了运用。铝是一种很轻的金属。在将铝金属倒入铸模之前，要在铝金属中添加一些材料，目的是增加铝的强度，并且减轻其在燃烧受热时翘曲的可能。铝制缸体还必须具有缸套或者嵌入机体内的钢制的衬套。在将铝金属倒入铸模之前就应将钢制衬套放在铸模中。在倒入铝金属之后，钢制的衬套就无法拆下来了。

      铝金属中还要加入硅。通过特殊的工艺，硅集中在缸壁上。这种工艺降低了对钢制衬套的需要。此种设计被称为浸硅缸壁。采用这种规划的一个问题是需要使用高质量的机油。如果用户疏忽操作了低品质的机油，这种发电机一般达不到其预期的使用寿命。

      当活塞在汽缸内上下移动时，活塞侧面存在较大和较小的两种推力。从发电机后面观察活塞时，较小的推力就是用途在活塞右侧上的压力。较小的推力出现在压缩冲程中，此时发电机顺时针转动。较大推力正好相反，当从后面观察且发电机顺时针转动时，较大的推力是功用在活塞左侧的压力。当活塞处于做功冲程时，产生较大的推力。当主轴转过TDC时，活塞在较大和较小两种推力之间切换，此时产生活塞撞击，这就意味着活塞撞击到缸壁上。当活塞和缸壁之间的间隙过量时就会发生过度的撞击，这就会引起活塞和缸壁上出现噪声及磨损。一般通过更替活塞环或者镗缸后装配加大尺寸的活塞和活塞环来清除过量的活塞撞击。

      活塞和活塞环的运动使汽缸磨耗均匀，逐渐变成了锥状。图11（a）说明了典型的气缸是怎样磨耗的。只有在活塞环接触缸壁的地方才出现锥状。较大程度的损伤产生在气缸顶部，较小程度的磨损发生在汽缸底部。这种损伤在汽缸孔的上部形成了隆起。大修步骤中，一定要去掉隆起后再拆下活塞，如果隆起没有去掉，活塞一经拆装就会故障。新的活塞环在装配以后，敲打隆起的底部也可能被故障。发电机组维修手册中所列出的制造商规范仅允许缸壁有一定量的锥度。过量的锥度会危害活塞环的端隙，如图11（b）所示。端隙过度，如缸壁顶部所示，会发生极大的活塞环端隙，这样就会产生过度窜气。

      当将新的活塞环放在活塞上时，活塞环以及缸壁没有完全密合，其差异如图12所示。活塞环接触气缸的部位仅在活塞环上细微的突出部分。这就使得活塞环上细微部分和缸壁之间的密封不好。由此，活塞环和缸壁表面都被设计成略有凸凹，然后因为活塞环和缸壁开始磨损，表面上的突出部分就会先行磨损，接着这两个物体就会趋于密合。这个流程被称作发电机内的磨合。

      某些制造商建议运转一段的距离，即磨合期。磨合期使活塞环和汽缸适当磨损，从而使活塞环得到有效密封。

      珩磨就是在气缸表面出现网纹的操作。珩磨也有助于在缸壁上保留一些润滑油。这些留下的润滑油有助于润滑新的活塞环并利于磨合程序。细磨是另一种改良缸壁的流程。细磨与珩磨有所不一样，珩磨用来使缸壁变得粗糙，除去光滑面，而细磨用来使缸壁变圆。虽然能够使用同样尺寸的活塞，但细磨要比珩磨除去的材料多。细磨石是很坚硬的工具，一般带有四个磨石，而珩磨机仅有三个磨刀。

      如果活塞环端隙过度或者缸孔过大磨耗，就有必要将汽缸扩孔到一较大尺寸。如果一定要进行扩孔，则标准的和加大尺寸的活塞和活塞环都需供应。注意，也可使用扩孔工具来扩孔。因为使用扩孔工具可以去掉更多的材料，因而一定要匹配较大的活塞和活塞环。加大尺寸的精确范围，根据制造商和生产厂的不同而有所不同。活塞加大尺寸的普通规格有0.005 in、0.010 in、0.020 in和0.030 in。活塞环加大尺寸的普通类型有0.003 in、0.005 in、0.010 in、0.020 in和0.030 in。对于活塞和活塞环，各制造商都有不同的加大尺寸范围。

      发电机是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器。作为柴油发电机组的心脏，发电机对一辆车有着至关重要的意义。机体是组成发电机的骨架，是发电机各机构和各装置的装配基础，其内、外安装着发电机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。详细由气缸体、机油盘、气缸盖和汽缸垫等零件组成。机体必须要有足够的强度和刚度。同时由于缸体中的有些部位工作环境较为恶劣，如汽缸受到高温气体的影响，故还须兼具有防腐蚀散热快等特点。康明斯公司通过应用领先的材料和合理的结构布置出的发电机机体，并使发电机得到优化，减小发电机的质量，从机体这一方面使柴油发电机组具有更好的动力性和经济性。