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發動機內的圓筒形空室,裡面有一個由工作流體的壓力或膨脹力推動的活塞,某些特殊型發動機內的類似的、但非圓筒形的部分。

1 汽缸 -簡介

詞目:汽缸

拼音:qìgāng

英文:【cylinder】

2 汽缸 -釋義

發動機內的圓筒形空室,裡面有一個由工作流體的壓力或膨脹力推動的活塞,某些特殊型發動機內的類似的、但非圓筒形的部分

汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的發動機常用3缸(如夏利7100),1—2.5升一般為4缸發動機,3升左右的發動機一般為6缸,4升左右為8缸,5.5升以上用12缸發動機。按照發動機的排列方式,又可分為有W型12缸發動機(如大眾輝騰W12、奧迪A8W12)、V型12缸發動機(如賓士S600、寶馬760)、W型8缸發動機(如帕薩特W8)、V型8缸發動機(如新奧迪A6L4.2)、水平對置6缸發動機(如斯巴魯森林人)、V型6缸發動機、直列5缸發動機和直列4缸發動機等。一般來說,在同等缸徑下,缸數越多,排量越大,功率越高;在同等排量下,缸數越多,缸徑越小,轉速可以提高,從而獲得較大的提升功率。

一般來說,同等排量情況下,氣門越多,進排氣效率越好,就像一個人跑步,累得氣喘吁吁時,需要張大嘴巴呼吸。傳統的發動機多是每缸一個進氣門和一個排氣門,這種二氣門配氣機構相對比較簡單,製造成本低,維修起來也相對容易。對於輸出功率要求不太高的普通發動機來說,兩氣門就能獲得較為滿意的發動機輸出功率與扭矩性能。
排量較大、功率較大的發動機要採用多氣門技術。最簡單的多氣門技術是三氣門結構,即在一進一排的二氣門結構基礎上再加上一個進氣門。近年來,世界各大汽車公司新開發的轎車大多採用四氣門結構。四氣門配氣機構中,每個氣缸各有兩個進氣門和兩個排氣門。

四氣門結構能大幅度提高發動機的吸氣、排氣效率,新款轎車大都採用四氣門技術。當然,大眾汽車多採用五氣門技術,如老款捷達王的20V發動機,寶來1.8T發動機也是五氣門。

不過,達到或超過六氣門不僅使配氣結構過於複雜,還會導致發動機壽命縮短,氣門開啟的空間簾區(氣門的圓周和氣門的升程)也較小,效率下降。因此,四氣門技術目前使用最為普遍。

需要指出的是,汽缸和氣門數可以作為判斷發動機優劣的標準之一,但不是唯一標準。比如,寶馬公司的直列4缸2.0升發動機,由於其獨特的可變氣門技術,在功率和扭矩輸出上絲毫不遜於普通的6缸機,這也是寶馬318轎車動力性廣受好評的原因。賓士公司長期採用每缸3氣門技術,也達到了很好的功率、扭矩和環保水平。此外,配備渦輪增壓技術后,寶來1.8T4缸機的功率和扭矩也能達到普通6缸機的水平。

3 汽缸 -汽缸漏氣原因分析

 在汽缸運行過程中,汽缸滲漏和汽缸變形是最為常見的設備問題,汽缸結合面的嚴密性直接影響機組的安全經濟運行,檢修研刮汽缸的結合面,使其達到嚴密,是汽缸檢修的重要工作,在處理結合面漏汽的過程中,要仔細分析形成的原因,根據變形的程度和間隙的大小,可以綜合的運用各種方法,以達到結合面嚴密的要求。原因如下:

   1.汽缸是鑄造而成的,汽缸出廠后都要經過時效處理,就是要存放一些時間,使汽缸在住鑄造過程中所產生的內應力完全消除。如果時效時間短,那麼加工好的汽缸在以後的運行中還會變形,這就是為什麼有的汽缸在第一次泄漏處理后還會在以後的運行中還有漏汽發生。因為汽缸還在不斷的變形。

   2.汽缸在運行時受力的情況很複雜,除了受汽缸內外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外,還要承受蒸汽流出靜葉時對靜止部分的反作用力,以及各種連接管道冷熱狀態下對汽缸的作用力,在這些力的相互作用下,汽缸發生塑性變形造成泄漏。

   3.汽缸的負荷增減過快,特別是快速的啟動、停機和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機檢修時打開保溫層過早等,在汽缸中和發蘭上產生很大的熱應力和熱變形。

   4.汽缸在機械加工的過程中或經過補焊后產生了應力,但沒有對汽缸進行回火處理加以消除,致使汽缸存在較大的殘餘應力,在運行中產生永久的變形。

   5.在安裝或檢修的過程中,由於檢修工藝和檢修技術的原因,使內缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適,或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適,運行后產生巨大的膨脹力使汽缸變形。

   6.使用的汽缸密封劑質量不好、雜質過多或是型號不對;汽缸密封劑內若有堅硬的雜質顆粒就會使密封面難以緊密的結合。VIF900高溫汽缸密封劑是最新汽輪機汽缸密封材料,高、中、低壓缸可通用,避免了型號選擇不當而造成的汽缸泄漏。

   7.汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質不合格。汽缸結合面的嚴密性主要靠螺栓的緊力來實現的。機組的起停或是增減負荷時產生的熱應力和高溫會造成螺栓的應力鬆弛,如果應力不足,螺栓的預緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質不好,螺栓在長時間的運行當中,在熱應力和汽缸膨脹力的作用下被拉長,發生塑性變形或斷裂,緊力就會不足,使汽缸發生泄漏的現象。

   8.汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時是從中間向兩邊同時緊固,也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固,這樣就會把變形最大的處的間隙向汽缸前後的自由端轉移,最後間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊,間隙就會集中於中部,汽缸結合面形成弓型間隙,引起蒸汽泄漏。

4 汽缸 -汽缸滲漏處理方法

       汽缸結合面產生變形和泄漏的原因不同,而且出現的部位和變形泄漏的程度不也不同,首先要用長平尺和塞尺檢查汽缸結合面的變形情況,在檢修中要根據泄漏的原因和變形程度採取相應的檢修措施。具體方法如下:

   1.汽缸變形較大或漏汽嚴重的結合面,採用研刮結合面的方法   如果上缸結合面變形在0.05mm範圍內,以上缸結合面為基準面,在下缸結合面塗紅丹或是壓印藍紙,根據痕迹研刮下缸。如果上缸的結合面變形量大,在上缸塗紅丹,用大平尺研出痕迹,把上缸研平。或是採取機械加工的方法把上缸結合面找平,再以上缸為基準研刮下缸結合面。汽缸結合面的研刮一般有兩種方法:   (1)是不緊結合面的螺栓,用千斤頂微微推動上缸前後移動,根據下缸結合面紅丹的著色情況來研刮。這種方法適合結構剛性強的高壓缸。   (2)是緊結合面的螺栓,根據塞尺的檢查結合面的嚴密性,測出數值及壓出的痕迹,修刮結合面,這種方法可以排除汽缸垂弧對間隙的影響。

   2.採用適當的汽缸密封材料   因現在汽輪機汽缸密封劑還沒有統一的國家標準和行業標準,製作原料和配方也各不相同,產品質量參差不齊;在選擇汽輪機汽缸密封劑時,就要選在行業內有口碑,產品質量有保證的正規生產廠家,以保證檢修處理后汽缸的嚴密性。

   3.局部補焊的方法   由於汽缸結合面被蒸汽沖刷或腐蝕出溝痕,選用適當的焊條把溝痕添平,用平板或平尺研出痕迹,研刮焊道和結合面在同一平面內。汽缸結合面變形較大或是漏汽嚴重時,在下缸的結合面補焊一條或兩條10—20mm寬的密消除間隙封帶,然後用平尺或是扣上缸測量,並塗紅丹研刮,直到消除間隙。此操作的工藝也很簡單,焊前預熱汽缸至150℃,然後在室溫下進行分段退焊或跳焊。選用奧氏體焊條,如A407、A412,焊後用石棉布覆蓋保溫緩冷。待冷卻室溫後進行打磨修刮。

   4.汽缸結合面的塗鍍或噴塗   當汽缸結合面大面積漏汽,間隙在0.50mm左右時,為了減少研刮的工作量,可用塗鍍的工藝。用汽缸做陽極,塗具做陰極,在汽缸的結合面上反覆塗刷電解溶液,塗層的厚度要根據汽缸結合面間隙的大小而定,塗層的種類要根據汽缸的材料和修刮的工藝而定。噴塗就是用專用的高溫火焰噴槍把金屬粉末加熱至熔化或達到塑性狀態后噴射於處理過的汽缸表面,形成一層具有所需性能的塗層方法。其特點就是設備簡單,操作方便塗層牢固,噴塗后汽缸溫度僅為70℃—80℃不會使汽缸產生變形,而且可獲得耐熱,耐磨,抗腐蝕的塗層。注意的是在塗渡和噴塗前都要對缸面進行打磨、除油、拉毛,在塗渡和噴塗后要對塗層進行研刮,保證結合面的嚴密。

   5.結合面加墊的方法   如果結合面的局部間隙泄漏不是很大,可用80—100目的銅網經熱處理使其硬度降低,然後剪成適當的形狀,鋪在結合面的漏汽處,再配以汽缸密封劑。如果結合面的間隙較大,泄漏嚴重,可在上下結合面開寬50mm深5mm的槽,中間鑲嵌IGr18Ni9Ti的齒形墊,齒形墊的厚度一般比槽的深度大0.05—0.08mm左右,並可用同等形狀的不鏽鋼墊片做以調整。

   6.控制螺栓應力的方法   如果汽缸結合面的變形較小,而且很均勻,可在有間隙處更換新的螺栓,或是適當的加大螺栓的預緊力。按從中間向兩邊同時緊固,也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固螺栓。理論上來說,控制螺栓的預緊力可用公式d/L≤A來計算,但由於此計算的數據與測量的手段還在研究當中,目前沒有達到推廣,多在螺栓的允許的最大應力內根據經驗而定。

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