柴油发电机机体组组成构成

摘要：机体组件是柴油发电机的骨架，主要由气缸体、汽缸与气缸套、汽缸盖、汽缸垫和曲轴箱等固定件构造。柴油发电机的所有运动机件和辅助装置都安装在它上面，而且其本身的许多部位又分别是柴油发电机曲柄连杆系统、配气装置与进排烟系统、燃油供给与调速装置、润滑装置和冷却装置的构造部分。比如汽缸盖上装有喷油泵、气门组、摇臂和进排气管等。柴油发电机机体机架的作用是防范输出转矩时致使倾覆，承担整机净重，承受装配预紧力，承受气体力，承受运动惯性力。其惯性力与装配预紧力集中与贮存滑油并形成密闭空间，安放曲轴，并留有曲柄回转空间。对基座的根本要求是要有足够的刚度。

      多缸柴油发电机的各汽缸一般铸成一个整体，称为汽缸体。汽缸体是柴油发电机的主体，是装配其他零部件和附件的支承骨架。气缸体应保证柴油发电机在运行中所需的强度，构造要紧凑。同时应尽可能提升其刚性，使柴油发电机各部分变形小，并保证主要运动件装配位置正确，运行正常。为了使汽缸体在毛重较轻的条件下具有较大的刚度和强度，通常在气缸体受力较大的地方设有加强筋。图1为康明斯B系列6缸柴油发电机气缸体及其相关组件的结构。汽缸体易发的构造形式通常有以下四种形式。

      平分式特点是上油底壳的底平面与主轴中心线在同一平面上。这种形式的好处是加工和拆除方便，但刚度差。具体用于发电用柴油机，柴油发电机用得不多。如图2（a）所示。

      龙门式组成特点是曲轴箱接合面低于曲轴中心水平面，整个主轴承位于上机油盘内。其亮点是构成刚度较好，弊端是加工不方便。中小功率柴油发电机多采用这种构造。如图2（b）所示。

      隧道式缸体构造特性是主轴承孔为整圆式，轴承采用滚动轴承。因此，这种缸体结构紧凑，刚度较好。其缺点是机体显得笨重，构成较复杂。在小型单、双缸机中，为便于主轴安装，采用这种结构为宜。对于多缸机而言，则须采用盘形滚动轴承作主轴承，较少采用这种构成。如图2（c）所示。

      这种缸体的上机油盘内无曲轴承，曲轴在下曲轴箱上装配，并承受主要负荷，底座式气缸体实用于大型柴油发电机。如图2（d）所示。

      汽缸体的材料通常采用优质灰铸铁。对于重量有特殊要求的发电机，有采用铝合金铸造缸体的。铝合金机体的强度和刚度较差，而成本较高。

1-汽缸体；2，14，15-定位环；3-主轴承盖；4-主轴承盖螺栓；5-凸轮轴衬套；6～9，11-碗形塞；10-机冷气腔；12-塞片；13-定位销；16-冷却喷嘴；17，18-锥形塞；19-矩形密封圈；20-水泵蜗壳；21-润滑油泵体

      气缸是用来引导活塞做往复运动的圆筒形空间。气缸内壁与活塞顶、汽缸盖底面共同结构燃烧室，其表面在作业时与发热、高压燃气及温度较低的新鲜空气交替接触。因为燃气压力和温度的影响，加之活塞相对于气缸内壁的高速运动和侧压力的用途，气缸表面发生磨耗。当汽缸壁磨损到一定程度后，活塞环与汽缸壁之间就会失去密封性，大量燃气漏入油底壳，使柴油发电机性能恶化，而且机油也较易变质。因此对汽缸的材料、加工精度和表面粗糙度都有较高要求。一般柴油发电机的大修期限是根据汽缸壁面的磨耗情况来决定的。为了提升气缸的强度和耐磨性，便于维修和减少成本，一般采用较好的合金材料将汽缸制成单独的气缸套镶入汽缸体中。通常汽缸套采用耐磨合金铸铁制造，如高磷铸铁、含硼铸铁、球墨铸铁或奥氏体铸铁等。为了使汽缸套的耐磨性更好，有的气缸套还进行了表面淬火、多孔镀铬、喷钼或氮化解决等。

      主用的气缸套可分为干式和湿式两种，如图3所示。

      干式气缸套［图3（a）］是壁厚为1～3mm的薄壁圆筒，其特性是缸套的外表面不与冷却水直接接触。采用干式缸套的亮点是缸体刚度较好，不存在水箱宝密封问题；缺陷是缸套的散热因素不如湿式缸套好，加工面增加，成本高，拆装困难。

      湿式汽缸套［图3（b）］是壁厚为5～9mm的圆筒，其外壁直接与防冻液相接触。优点是装拆方便，冷却可靠，容易加工；缺陷是缸体的刚度较差，漏水的可能性比较大。柴油发电机大多采用湿式气缸套。

      湿式气缸套因外壁直接与冷却水接触，于是在缸套的外表面制有两个凸出的圆环带，以保证汽缸套的径向定位和密封。如图4所示，缸套的轴向定位是利用上端的凸台，凸台下面装有密封铜垫片。缸套外表面的下凸出圆环带上装有1～3个耐热耐油的橡胶密封水圈，有的发电机则把密封水圈装配在缸体上。缸套装入缸体后，其凸缘顶面应高于缸体顶面0.06～0.15mm，以使气缸盖能压紧在气缸套上。有的发电机在气缸套下端开有切口，以保证连杆在其较大倾斜位置时不致与缸套相碰。

      气缸盖装于汽缸体上部，用缸盖螺栓按规定力矩紧固在汽缸体上。其用途是封闭气缸上平面，并与气缸和活塞顶结构燃烧室。

      柴油发电机气缸盖的热负荷十分严重，由于它上面装有进、排气门，气门摇臂和喷油泵等零配件，而且气缸盖内布局有进、排烟道和机油道等，基础构成如图5所示。特别是风冷式柴油发电机的气缸盖，散热片的部署比较困难。如果喷油泵冷却效果不良、温度过高，则喷油器针阀容易咬死或出现其他损坏，由于排烟门受热严重，如冷却不佳也会加剧损伤而减小其使用时限。所以对于一些重要部件均需保证有足够的冷却效果。汽缸盖常载材料为高强度灰铸铁HT20-40、HT25-47。大型或强化柴油发电机采用合金铸铁或球墨铸铁。风冷柴油发电机或特殊功用柴油发电机常载铝合金铸铁汽缸盖。

      汽缸垫装于汽缸体和气缸盖接合面之间，其功用为补偿接合面的不平处，保证汽缸体和气缸盖间的密封。它对避免“三漏”（漏水、漏气和漏油）关系甚大，其厚薄程度还会影响柴油发电机的压缩比和工作性能，因此，在使用和维修柴油发电机时应注意保证气缸垫良好，替换时应按照原来标准厚度选取。

      汽缸垫要求耐过热、耐腐蚀，并具有一定的弹性。同时还要求拆卸方便，能多次重复操作。常载的气缸垫为金属-石棉缸垫，如图6所示。这种汽缸垫的外廓尺寸与缸盖底面相同，在自由状态时，厚约3mm，压紧后约为1.5～2mm。缸垫的内部是石棉纤维（夹有碎铜丝或钢屑），外面包以铜皮或钢皮。有的气缸垫在汽缸孔的周围用镍皮镶边，以预防燃气将其烧损。在过水孔和过油孔的周围用铜皮镶边。这种气缸垫的弹性好，可重复使用。

      在强化或增压发电机上，主用塑性金属（如硬铝板）制成的金属衬垫作汽缸垫。金属衬垫强度好，耐烧蚀能力强。

1-气缸盖定位环；2-汽缸盖总成；3-碗形塞；4-燃油格接头；5，7-内六角锥形螺塞；5A-扩口式锥螺纹直通管接头体；6-方槽锥形螺塞；6A-直角管接头体；8-气门杆油封

      机油盘（又称下机油盘）具体用于收集和储存润滑油，同时密封机油盘。曲轴箱通常用1～2mm厚的薄钢板冲压或焊接而成，也有用铸铁或铝合金铸成的。康明斯系列柴油发电机均采用湿式油底壳储存机油。在4、6、12缸基本型柴油发电机的曲轴箱内，均设有油池和挡油板，可满足柴油发电机在纵倾小于15°时正常作业。曲轴箱的基本组成如图9所示。

      柴油发电机作业时，润滑装置作业现象分别用油温表、压力表及机油标尺等进行监视。为此，在油底壳上装有油温表接头和指示机油平面位置的机油标尺，在油底壳的侧面或底部还装有放油螺塞，以便放去污油。

      由于机油盘形状及要求储存机油功率的不一样，因此各种机油盘所采用的机油标尺也不相同。在柴油发电机基础保持水平状态下，标尺上的刻线“静满”表示柴油发电机起动前应有的机油平面；“动满”表示柴油发电机运转时应保持的机油平面；“险”表示应立即添加机油的较低位置。因此，在柴油发电机作业时，应经常载机油标尺检查机油盘内的机油平面位置，以防油面偏低引起柴油发电机润滑故障；油面过高易引起渗油。

       机油盘的构造形状详细是根据机油的功率、柴油发电机的装配位置以及在使用中的纵横倾斜角度来决定。为了保证润滑油泵能经常吸油，其后部较深，整个底部呈斜面以保证供油充足。对于热负载较大的柴油发电机，曲轴箱带有散热片以减少机油的温度。为防止润滑油激溅，曲轴箱中多设有挡油板。

      一般，挡油板在曲轴箱的上方，如图10所示。这个挡板用来预防机油四处飞溅。如果机油四处飞溅得太多，气泡会进入机油出现泡沫。泡沫不像机油那样来润滑、冷却、清洁或密封发电机。油底壳外侧有许多肋片，这些肋片可帮助散热，有利于油温的稳定。

     汽缸体作为一种重要的机械元件，具有传递力量、稳定运动、换向控制、位置感知和防护维保等多种用途。通过合理规划和操作，可以实现对气动组件的精确控制和稳定运转，提升柴油发电机的工作效率和可靠性。在未来的发展中，随着科技的进步和工艺的改善，相信汽缸体的功用会越来越强大，运用范围也会更加广泛。