铲运机柴油机的维护与修理.doc

第一章 铲运机柴油发动机的特点与结构铲运机所用的发动机，是由井下特殊的工作环境和工作条件所决定的，就是说，它不是一般意义上的车用发动机。铲运机所用的发动机，不仅要求它具有强劲的动力，较高的转速，灵敏的回应，较大的升功率，较小的容积，而且还要求它噪音小，排放污染物少，油耗低，寿命长，维修调整方便等。第一节 铲运机的柴油发动机井下铲运机的动力机除电动铲运机使用电动机外，其他对车辆机动性要求高的铲运机几乎全采用内燃机，而且出于对动力性、可靠性、经济性和耐用性的考虑，绝大多数装用能满足特殊要求的柴油发动机。鉴于井下矿山的具体生产环境和条件，我国大多数铲运机生产厂家绝大多数选用德国道依兹（DEUTZ）公司的四冲程、风冷、直列式和V型增压和非增压柴油机，相对于国产车用柴油机而言，它们具有如下的一些特点：1、动力性好。井下矿山生产，负载变化的随机性很大，变化幅度也很大，大多铲矿作业在较长时间内超负荷工作，即使说发动机工作的条件非常苛刻，就目前而言，只有道依兹柴油机能满足这种要求。2、可靠性高。井下铲运机工作环境非常恶劣，维护和修理的条件亦差，故要求其动力机能适应这种环境，故障少、性能稳定、完好率高、寿命长、耐磨损、工作安全可靠。道依兹柴油机能适应这种使用环境。3、经济性好。井下矿山进行全机械化采矿作业时，总功率拥有量大，如果在燃料消耗、辅助油料消耗方面达到最佳经济指标，同时在可靠性方面减少维修费用和备件消耗，生产成本就会大大降低，道依兹柴油机在这方面也更显示出独有的卓越性能。如两立方米铲运机曾装用国产的F6L912W柴油机和进口的原装F6L912W柴油机，前者的大修时间不及后者的1/2，就是一个很明显的例证。4、对环境的污染低。井下巷道转弯多，形状变化大，通风条件极差，柴油机排放出来的碳氢化合物、 氮氧化合物以及碳烟微粒均对从事井下作业人员的身体健康造成很大的危害。故除了要采用废气净化措施外，对柴油机本身的排放指标要符合环保法规要求，从目前来看，道依兹柴油机的低污染排放是独占鳌头的。道依兹各系列柴油机除以上四种品质外，它的系列型号功率等级较全，零部件通用化程度高，而且每种型号都配备有直喷式燃烧室和涡流室式两级燃烧供用户选择。井下矿山无轨设备如铲运机、液压凿岩机、矿用汽车等都用带“W”的柴油机，即为涡流室式低污染柴油机。而不带“W”的柴油机即直喷式燃烧室的可用于地表工程机械和汽车等机动车辆。本书以本公司三大矿山井下无轨设备所使用的FL912W和FL413W系列的柴油机为重点，对其结构、使用、维护和修理作以介绍。第二节 道依兹柴油机的总体结构几乎所有的内燃机都是由机体和两大机构与四大系统组成。由于许多内燃机械方面的书籍对其结构、工作原理都有比较详尽的理论阐述，本书以附图形式只对道依兹柴油机的特殊性作以简单介绍，以利于技术调整、正常维护和修理。图11 F8L413W柴油机总体结构图12 F4L912W柴油机外形图图13 F6L912型柴油机横剖视图图14 F6L912型柴油机纵剖视图1、机体组件 机体是作为柴油机各机构、各系统的装配基准件，同时，其本身的很多部件又是有关机构和系统的组成部分，机体组件包括曲轴箱、气缸、气缸盖和油底壳等。2、曲柄连杆机构 该机构将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动而输出扭矩：同时还将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复直线运动来完成吸气、压缩和排气三个无功行程。也就是将燃料在气缸内燃烧产生的动能转变为曲轴旋转的机械能对外输出。曲柄连杆机构由活塞、连杆、曲轴和飞轮等组成。3、配气机构与进排气系统 配气机构的作用是与曲柄连杆机构配合动作，定时开启进、排气门，使新鲜空气及时地充入气缸，并将作功后的废气从气缸内排出，以保证燃烧过程的质量。排气机构主要由挺杆（柱）、推杆、凸轮、正时齿轮、摇臂和气门等组成。进、排气系统由空气滤清器、进、排气管道、排气消音与净化装置等组成。4、燃料供给系统 柴油机燃料供给系统的作用是根据工况需要，将清洁的轻柴油定时、定量并按照一定的质量标准喷入燃烧室，为燃烧创造必要条件。燃料供给系由燃油箱、输油泵、燃油滤清器、喷油泵、喷油器和高低压油管等组成。5、润滑系统 润滑对于高速运动的柴油机的寿命和正常工作是极其重要的。润滑的作用就是在摩擦副表面形成油膜，减少磨损和摩擦损失功；利用润滑油的流动，起到冷却和清除磨屑的作用；密封运动副间隙，防止气缸漏气；保护金属表面，防止氧化生锈。润滑系的组成有机油泵、机油滤清器、机油散热器、喷油单向阀及仪表等组成。6、冷却系统 冷却系统的作用是利用冷却介质（空气、油）将高温零部件的积聚热散发到大气中去，以防止因高温使机件强度、刚度下降、几何尺寸改变及运动偶件卡滞等非正常现象的发生，保证发动机正常工作。冷却系主要由风扇、导风罩、散热片和机油散热器等组成。7、起动系统 起动系统是将静止的柴油机起动，必须克服各运动副摩擦阻力矩、惯性阻力矩和压缩冲程阻力矩，并且在起动时要使柴油机达到一定转速。起动系统由蓄电池、起动机、继电调节器以及适合低温起动的预热塞等组成。第三节 道依兹柴油机机构系统的组成及特点1、机体组件1.1曲轴箱风冷柴油机的曲轴箱相当于水冷柴油机的上曲轴箱部分，在整个机器中起着主机体的作用，图15和图16分别为FL912W和FL413W型柴油机的曲轴箱结构以及与其装配的部分零件。曲轴箱的主要作用是支承曲轴，使柴油机各运动副在工作中保持一定的相对位置。FL912系列的曲轴箱为直列式。曲轴安装在下部的主轴承座内。上部的气缸孔和带散热片的单体气缸装配。下部还要安装油底壳。FL413系列的曲轴箱为“V”形排列，下部也有安装曲轴的主轴承座，位于同一轴线上。上部气缸孔分为两列，成“V”形布置，其余都与直列式相同。道依兹柴油机曲轴箱还有一个特有的装置，那就是在箱体的横隔板上安装有喷嘴直径为0.80+0.10mm，喷油压力为0.15Mpa的喷油单向阀，每个气缸一个，专门用于冷却活塞的。1.2气缸道依兹柴油机的气缸与水冷柴油机的区别很大，它是以单缸体式制造的，并在外表面设置有用于冷却的26个散热片，以增加与冷却空气的接触面积，达到较好的冷却效果。除此而外，气缸在获得均匀冷却的同时，还具有足够的强度和尽可能小的热应力。图17是FL912和FL413两个系列气缸的结构。气缸的上部有与气缸盖接合的止口，在下部有与曲轴箱上平面接合的凸缘，在凸缘的下方还有插入曲轴箱气缸孔内的圆柱形止口，在气缸中间的外围设置有许多散热片，气缸四周还有纵向贯穿的安装螺栓孔。其中垫片2和3是用来调整活塞上止点时顶部与气缸盖间隙和增加燃气密封性的。在风冷柴油机中，散热片的形状对机器的散热效果起着非常重要的作用。根据热传导理论，理想的散热片剖面形状应呈现抛物线形的凹形剖面。实际制造当中，由于加工困难，都是散热片的顶部具有一定厚度，与根部之间用直线连成截头三角形或矩形剖面的形状。为了减小气缸的热变形和提高冷却效果，FL912和FL413柴油机的气缸散热片在平面形状上采用了图18所示的形状，也就是使散热片在圆周方向上用很多缺口隔断，分为数片，各层缺口又呈现交错排列，所以称为交错形散热片。1.3气缸盖气缸盖是风冷柴油机的重要零件之一，它承受很高的热负荷和机械负荷，而且它的几何形状复杂，各部分受热不均，气缸盖内表面受炽热燃气的作用，外表面则受冷却空气吹刷，因此，在气缸盖中存在着较高的热应力，同时还可能产生较大的变形。图19和图1-10是道依兹FL912和FL413系列气缸盖以及与其装配的部分零件。气缸盖的下平面和气缸的上部止口装配，利用贯穿螺栓将气缸盖、气缸和曲轴箱紧固在一起。气缸盖外部设有散热片，其形状和功用与气缸散热片相同。气缸盖上还设置了进、排气门座孔及与其相连通的进、排气道，还有镶嵌气门导管的导管孔，设置气门传动机构室（摇臂室）及辅助燃烧室（涡流室），安装喷油器和预热塞的座孔等。值得注意的是，BFL413FW和FL413W两种类型发动机的气缸盖是不能互换的，前者是增压型，在气缸盖涡流室的螺栓上部有一个标记，如图1-11所示，而后者则无此标记。气缸盖与缸套上平面结合面之间有一个厚1mm的钢制垫片，用以增加燃气的密封性。1.4油底壳油底壳的作用是贮存润滑油，由薄钢板冲压或铝合金铸造成型，图1-12和图13分别是FL912和FL413系列柴油机的油底壳。2、曲柄连杆机构2.1活塞组活塞组由活塞、活塞环和活塞销等组成，它和其它类型发动机无甚大的差别，这里不再赘述，只将其不同点介绍如下。2.1.1 FL912系列活塞有三道环和四道环两种结构，增压的一般为三道环，非增压的为四道环，且三道环和四道环没有互换性；FL413系列活塞采用三道环。2.1.2活塞的冷却不是靠连杆小头喷油，而是采用专门的喷油器进行冷却，即由安装在机体上的喷油单向阀向其头部表面喷油，达到既润滑又冷却的目的。2.1.3活塞环第一道环均为镀铬扭曲环，有表示安装方向的字样“TOP”为朝上的面。2.1.4活塞顶上有一个“”，既是燃烧室的一部分，也是活塞装配时的方向标记，和气缸盖的涡流室相对。活塞顶部呈不规则圆锥形，目的是挤压燃气，使之形成涡流而利于燃烧。2.2连杆组连杆组由连杆杆身、连杆大头、连杆小头，轴瓦、衬套及连杆螺栓组成。其一般要求和特点与其它类型发动机相同，本书也不详述，只将特殊点予以介绍。2.2.1道依兹柴油机的连杆一般都是斜切口的，这样可以是连杆大头垂直于连杆中心线的横向尺寸缩小，便于连杆从气缸中取出。但两片轴瓦仍是直切的。这样，两个接合面所在位置的油膜可以厚一些。多年来实践证明，这样可以获得较好的耐磨性。2.2.2道依兹柴油机，为了保证连杆两片轴瓦的同心和定位，防止轴向窜动和径向转动，是由埋在其交接处并插入连杆盖内的销钉来保证的，此销钉正好位于连杆负荷较小的区域。对于平切口，是由轴瓦端面上的键（俗称奶头）嵌入连杆大头的凹槽中。2.3曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮组成的。道依兹柴油机气缸编号规则正好与我国的标准相反，即由功率输出的飞轮端向自由端依此编号。道依兹柴油机的自由端，还装有与驱动冷却风扇的皮带轮为一体的扭转减震器，一般用橡胶或硅油减震器，靠内部产生的阻尼使曲轴的扭转振动衰减。应特别指出的是，道依兹413系列柴油机的曲轴飞轮端，有一个和飞轮前后排列的小齿轮，是正时齿轮，也即正时齿轮室布置在机体前端，曲轴前端的小齿轮用来驱动润滑油泵。912系列的正时齿轮和飞轮布置在机体两端，工作过程和制造安装与普通发动机相同。3、配气机构和进、排气系统道依兹柴油机配气机构的组成及功能等均与普通发动机相同，但柴油机的增压器却是一般发动机所不具备的。3.1废气涡轮增压器结构及工作图道依兹柴油机使用废气涡轮增压器，由图114可看出，其组成分为三个部分，其一为涡轮机部分，由涡轮叶轮及轴、涡轮机壳等零件组成。其二为压气机部分，由压气机叶轮、压气机壳、背板等零件组成。压气机叶轮是用防松螺母固定在涡轮叶轮轴上，构成涡轮增压器的转动部分，称为转子。第三部分为支承装置，由装在中间壳两端的浮动轴承、推力盘和止推轴承等组成。支承装置使转子可靠地定位于中间壳上，限定转子工作时在轴向和径向的活动范围。转子工作时的径向定位采用了浮动轴承。这是因为工作时，转子转速可达每分钟十万转以上，如不采用浮动轴承，则轴和轴承内表面间产生很高的滑动速度，轴承很易磨损。采用浮动轴承后，由于轴承外表面和座孔内表面也有一定的滑动速度，所以轴与轴承间的滑动速度则减小，从而减少轴承磨损，大大提高了轴承的可靠性和耐用性。轴承的润滑是由柴油机的润滑系引来润滑油，经中间壳上部的进油口进入油道，经过轴承作用面润滑后再由中间壳下部回油口流回柴油机。涡轮端密封采用两道密封环，防止高温燃气进入油腔，从而保持机油质量。另外阻热罩也起到了防止燃气窜入的阻挡作用。同时在涡轮室和中间壳之间形成一个空气隔热空间，防止高温燃气和中间壳接触。压气机端的密封有两个目的，其一是防止润滑油窜入压气机，采用了抛油圈和挡油盘，抛油圈随转子轴一起转动，润滑油在离心作用下高速向外抛出，再由挡油盘阻挡后，沿挡油盘流向回油口；其二是防止压气机内高压空气进入油腔。这是由密封环完成的。另外背板也在径向和端面设置“O”型密封圈分别进行压气和机油的密封。废气涡轮增压器的工作过程由图1-15示意。3.2道依兹柴油机的进气系统道依兹柴油机的进气也是由空气滤清器、进气管、进气歧管、进气门等组成，这里重点介绍空气滤清器。道依兹柴油机的空气滤清器有多种型式，供不同的工作环境选用，矿山井下无规设备常使用干过滤式滤清器和油浴式滤清器。3.2.1干过滤式滤清器 这种滤清器结构如图1-16所示。滤清器左端的集尘罩有两种结构：上面一种带有排尘口，可以利用负压作用使过滤的灰尘自动喷出滤清器壳体之外；另一种是下面的一种，仅带有一个集尘罩，过滤的灰尘集中于此，必须定期清理。工作时，空气自上部径向孔进入滤清器外壳，经外层主滤芯过滤后，杂质被阻流在集尘罩中，或由排尘口排出。过滤后空气进入内层滤芯再进行一次过滤，干净的空气由中心通道经右端出口进入柴油机进气歧管，然后进入气缸。3.2.2油浴式滤清器 这种滤清器的结构与组成如图1-17所示。空气的过滤利用了干惯性、湿惯性（油浴）、湿过滤三种方法。空气首先进入旋流除尘器，被叶片引导进行高速旋转，空气中的较大尘粒在离心力作用下甩向除尘器内壁，然后掉入集尘杯，空气在此经过第一级粗滤。一级过滤后的空气仍以高速进入滤清器壳体，冲入贮油盘，在惯性力作用下，一部分尘粒冲入机油并被油粘住。空气连同部分带油的尘粒最后再经过钢丝滤芯进行第三次过滤，尔后清洁空气被吸入气缸。从滤清效果看，油浴式滤清器优于干式滤清器，所以在井下矿山设备上得到广泛使用。3.3道依兹柴油机的排气与废气净化道依兹柴油机的废气排放系统如图1-18所示。3.3.1废气净化器废气净化器也叫废气净化箱，外壳由不锈钢制成，里面装有铂或钯等少量贵金属作催化剂，近年来国内外正研制稀土元素催化剂，如美国的飞马/速马引擎增效器。这些催化剂配合氧化物使用，以提高其低温活性。催化剂常以铝或陶瓷作为载体以提高机械强度，并降低成本。废气和催化剂接触时，未完全燃烧的CO、HC和C烟在高温和充足的氧气条件下，因催化作用而进一步氧化，生成CO2和H2O，变成无毒气体。3.3.2废气净化箱废气净化箱也叫水洗箱，如图1-19所示。水洗箱全部由不锈钢制成，里面装有水。来自柴油机废气催化箱里的废气通过接头进入水箱狭长的膨胀室，然后通过带孔的管道。废气进入水中的位置低，因此废气在水中流过的路程长。废气沿着导流板流动，然后经隔板反向进入水面，接受水洗和蒸气淋浴后，废气中的NOx溶解于水，废气中的SO2通过水后与水相结合生成亚硫酸。使硫的含量降低，此外CO和CO2的含量也有所减少，在这同时，一部分水由于隔板的作用与气体分离，其中的旋浮颗粒及刺激物凝结落入水中。剩余的水则进入到第二个曲板，并直接返回水内，清洗后的气体最后经排气口排至大气。3.3.3排气消音器道依兹柴油机的排气消音器基本构造如图1-20所示。外壳用薄钢板制成，隔板3把外壳分隔成几个尺寸不同的消音室，多孔管4在室内通过，管4上装有收缩截面的管2。废气进入多孔管4后，一部分排入大气中，一部分经多孔管4进入多孔管与外壳间的消音室，受到反射，并在这里膨胀冷却，又多次与壁碰撞消耗能量，结果压力降低，振动减轻，最后才返回多孔管4排出到大气，使噪音显著减小。4、道依兹柴油机的燃油供给系统道依兹柴油机各系列的燃油供给系统如图1-21和图1-22所示。这和其它类型柴油的燃油供给系统基本上一样。整个系统可以分为低压油路和高压油路两大部分。低压油路包括燃油箱、燃油滤清器、输油泵等，主要解决燃油的贮存、输送和过滤等问题。高压油路由喷油泵、高压油管和喷油器等组成，主要完成燃油的喷射和油量的调节等任务。此外，道依兹柴油机的混合气是在特殊的分隔式涡流室式燃烧室中形成和燃烧的，这种燃烧室如图1-23所示。这种燃烧室分为两部分，气缸盖和活塞顶之间的空间为主燃烧室，而在气缸盖内的副燃烧室被称为涡流室。涡流室为圆柱形，并通过和涡流室相切的通道与主燃烧室相通。涡流室占总燃烧室容积的50%以上，通道截面占活塞面积的13.5%。喷油器和预热塞装在涡流室内。其混合气形成是在压缩行程中，活塞迫使空气沿倾斜通道进入涡流室，形成强烈的旋转运动，被称为压缩涡流，喷入的燃油就依靠这种压缩涡流而与空气均匀混合。燃油首先在涡流室中着火，使涡流室内压力、温度迅速升高，室内燃气带着未燃烧的燃油经通道高速冲入主燃烧室，又在主燃烧室中活塞顶部的“”形凹槽内再次形成强烈的涡流称为二次涡流，加速了燃油与主燃烧室中空气的混合和燃烧。这种燃烧室对喷油质量要求较低，采用轴针式单孔喷油嘴，喷油压力在1018Mpa之间。转速升高时，空气涡流加剧，因此高速性能较好。此外，这种燃烧室对进气道形状没有特殊要求和限制，可以减小进气阻力，提高充气系数。还有一个显著特点，就是由于强烈的空气涡流运动和两次混合过程，保证了较好的混合气质量，空气得到充分利用，过量空气系数a较小，平均有效压力可较高，一般a=1.21.3，最低可到1.1，因而排气污染较小，适用于地下无轨设备。5、道依兹柴油机的润滑系统我们知道，柴油机设置润滑系统，其功能主要是润滑、冷却、清洗、密封和防锈蚀，常见的润滑方式有飞溅式、压力式和综合式三种。图1-24和图125及图126分别是道依兹两种型式柴油机的润滑系统。道依兹柴油机润滑系统主要由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、机油压力表和调节阀等通过油管、油道连接组成。机油冷却器和冷却活塞的喷嘴一般发动机并不配备。5.1 道依兹柴油机的冷却活塞喷嘴冷却活塞喷嘴实际上是安装在曲轴箱主油道上的单向阀，它是用螺纹与箱体连接的。它有两种安装型式，一种是450斜置短油嘴，另一种是水平布置长油嘴。它不断地将压力油喷出，当活塞下行到离开气缸套时，便受到喷嘴喷出的压力油的喷淋，使活塞头部得到冷却和润滑，弥补了风冷柴油机使活塞头部高温发散慢和由于压力冲刷而润滑条件极差的缺陷。5.2 机油冷却器机油冷却器安装在柴油机风扇鼓风的冷却风道中，进油系机油泵从油底壳泵上来的压力油，经过冷却器散热冷却后进入机油滤清器，经滤清器进入曲轴箱的主油道。对发动机的各部件进行润滑。6、道依兹柴油机的冷却系统道依兹柴油机以空气作为冷却介质，借助于空气相对于受热零件的流动将热量传送出去，冷却方法为强制冷却。强制冷却是靠风扇将冷却空气吹向受热部件，让冷空气持续不断地流向气缸和气缸盖外面的散热片以及油冷却器的散热窗，将发动机上的高热带走。风冷却系统的主要部件是冷却风扇，一般采用离心式风扇或轴流式风扇，道依兹柴油机全采用轴流式风扇。风扇的传动形式可以分为两种，一种是机械传动，FL912柴油机的机械传动风扇直接由曲轴皮带轮三角皮带传动，其组成如图1-27所示。另一种是液力传动，是目前普遍使用的传动方式，FL413和部分FL912柴油机均采用了这种传动方式。液力传动是通过液力偶合器的涡轮带动风扇叶片转动，这种传动可以随柴油机气缸的温度不同而自动调节风扇转速来改变风量。其结构如图1-28所示。7、铲运机的加速控制系统铲运机在运行中由于负荷的不断变化，要求发动机的外特性（转速、功率、扭矩）也要随着负荷的变化而随时予以改变，也就是发动机的随动响应作用。发动机外特性的改变，一般机动车辆上都是采取增减燃料供应量的办法来实现。铲运机生产厂家也是沿用这一方案来达到此目的的。铲运机加速系统采用比较广泛的液压式操纵机构，这种机构操作比较轻便可靠。能减轻司机操作时的劳动强度，其组成由图1-29所示的2m3铲运机所用油门控制系统。液压操纵机构具有摩擦阻力小，重量轻，布置方便，加速柔和等优点，并且不受车架变形的影响。由图可看出，加速系统主要由加速踏板、加速油泵、加速油缸及油管、补油缸（油壶）、拉杆等组成。加速系统所用油类有两种，一种是制动液，一种是液压传动油。国产大多用制动液（如CY2铲运机），进口的大多数用液压传动油（如JCCY2铲运机），在维修作业中不能搞错，否则将腐蚀密封件。加速踏板的组成如图1-30所示。加速油泵的组成如图1-31所示。它原属汽车离合器所用，生产厂家将它移植到铲运机上，它属易损件。加速油缸如图1-32所示。铲运机加速系统的工作过程是这样的，当司机踩下加速踏板，踏板便推动油泵的活塞向下运动，弹簧被压缩，皮碗将油液补偿孔关闭后，管路中油液受压，压力升高。在油压作用下，油缸的活塞被推后移，并推动喷油泵拉杆，使拉杆前移，推动喷油泵柱塞出油槽，向外供油增加，喷油器油量增多，使喷入其缸的油料增加，实现了加速。当司机放松加速踏板时，回位弹簧使油缸活塞回位，油泵的活塞也回位，踏板又回到加速前的状态。第二章 道依兹柴油机的维护与修理第一节 道依兹柴油机维护与修理的基本要求发动机的维修作业，最基本的要求是非常清洁的作业现场、准确无误的操作程序。发动机的零部件必须进行彻底地清洗。在清理电器部件和燃油喷射系统部件时必须倍加小心。在修理过程中，必须使用与发动机型号相配套的专用工具和与之相适应的普通工具。说明书中所说的发动机“前端”，指的是飞轮端的相反端，即风扇端。气缸编号标在曲轴箱上（从前端看的右侧），编号从飞轮端开始。曲轴旋转方向从飞轮端看是逆时针方向。在拆卸发动机时，按顺序给传动部件、正时齿轮组件、气缸盖组件、气缸组件以及活塞组件分别作上标记。如果这些部件自有标记，就不用另作标记了。标记号从飞轮端作起。将所拆卸下来的零部件小心谨慎地放好，以免损坏。对所有磨损部件进行量测。凡是磨损程度已达到或超过所规定的极限值的部件，必须更新或进行大修。而对拆卸下来的所有垫片和密封圈，必须更换新的。要想使用和维护好发动机，必须使用纯正的道依兹备品备件。如果轴承或者活塞有毛病，或者是在检查曲轴和连杆是否有裂痕时，要采用磁粉探伤方法。找到引起故障的原因是至关重要的。部件的检测、修理和加工都必须在维修车间里进行。对已拆卸下来的发动机进行修理时，必须在发动机旋转装配架上进行。装配所有在技术参数中列出的螺栓螺母紧固件时，都必须按要求进行预拧，然后再按要求的角度拧紧。在拧螺丝以前，先给螺丝淋一点机油，主要淋在头部和底部。1、预拧手握套筒扳手，拇指顶住扳手头部，预拧大约需要30Nm即可。如果所规定的预拧力超过30Nm，就必须使用扭力扳手。2、拧紧2.1在一个能够施展工具的地方，按规定要求的拧紧角度拧紧螺栓和螺母。为了能看清和检测拧紧角度，尽可能使用扭力扳手。2.2如果在一个无法使用专用工具的地方或空间，可在螺栓或螺母上标上角度。六角螺帽或螺栓一个方即为600。柴油机主要机件连接螺栓的拧紧：柴油机气缸盖、气缸、飞轮、曲轴轴承盖和连杆轴承盖等零件的连接螺栓，在发动机工作时受力较大且多变，如果拧紧力矩过大、过小或不均，轻则影响发动机工作性能，重则使零件损坏。连杆螺栓和曲轴轴承螺栓拧不紧，会使轴颈与轴承间隙过大。气缸盖与气缸的通贯螺栓拧不紧会使气缸垫漏气或将垫冲坏。如果拧紧力矩过大，以致超过材料的强度极限，会引起螺杆断裂、乱扣等。所以发动机主要机件连接螺栓要按规定力矩和角度来拧紧。各螺栓的拧紧力矩必须均匀一致，同时必须遵守一定的顺序规定。第二节 道依兹柴油机零件修理中的检验分类拆卸下来的柴油机零件，对其清洗除污后，即着手进行检验和分类工作。零件的检验分类是柴油机修理作业中非常重要的一个环节，它不仅直接影响修理质量，同时也影响着修理的成本。通过检验分类可确定零件的技术状况，并将零件分为三类；可用的、需修的和报废的。所谓可用的零件，是指合乎大修技术标准（即最大允许）的零件；需修的零件是指已不合乎大修技术标准，也就是说这些零件的变质、变形、破裂或磨损超过了许可限度，但通过修理以后，能使零件合乎大修技术标准，在修复成本上也合算的零件；报废的零件是指其变质、变形、破裂或磨损均已超过最大允许限度，通过修理无法恢复其性能和寿命，或虽可修复，但修理成本接近或高于新配件的成本的零件。这三类零件的确定是以零件检验分类的技术条件（装配尺寸、功能）作为依据的。1、检验分类的技术条件检验分类的技术条件，一般应包括以下内容：1.1零件的主要特性（如材质、热处理方法、硬度及主要尺寸等）；1.2可能产生的缺陷和检验方法；1.3零件的极限磨损尺寸、最大允许磨损尺寸和容许变形；1.4零件的报废条件；1.5零件的修理方法。在编制零件的检验分类技术条件时，确定零件的极限磨损尺寸（最大允许）、容许磨损尺寸和容许变形是一项很重要的工作。在检验分类过程中，对于材料变质以及断裂的零件，一般通过外部检视或探伤的方法比较容易判定，而对于磨损或变形的零件，则应按磨损和变形是否超过许可程度，并根据修理单位具体条件确定零件的可用、需修或报废。对于修理单位（班组），则应尽力提高修旧能力，贯彻“修旧利废”的原则，为修复旧件创造条件。零件极限磨损（最大允许）是确定允许磨损尺寸的必要参数。在实际修理作业实践中，通常采用经验统计法、试验研究法和计算分析法来确定零件的极限磨损、允许磨损和允许变形。2、零件的检验方法零件的检验方法，根据检验技术要求的不同可分为外部检视、尺寸测量和探伤三种。零件破裂，有显著裂纹，表面拉伤、烧蚀或锈蚀，严重变形（弯曲、扭曲），严重磨损和某些材料变质（接触表面强度、硬度降低等），一般可通过外部检视（有时可借助放大镜），确定其需修或报废。而零件因磨损所引起尺寸上的变化，或因变形引起几何形状的变化以及长期使用引起的技术性能的下降等，则必须借助于仪表，通过测量其尺寸或某些数据，对照检验分类技术条件，才能确定其零件的可用、需修或报废。对零件的隐蔽缺陷，还要用探伤仪器及专门设备或仪表来检验。2、1柴油机曲轴和凸轮轴等轴类零件的检验2.1.1轴颈磨损2.1.2花键磨损2.1.3键槽磨损2.1.4螺纹磨损2.1.5轴的弯曲2.1.6轴的扭曲2.1.7轴的粘附损伤2.1.8轴的疲劳裂纹或折断裂纹轴颈磨损破坏了轴颈的正确几何形状，产生圆度和柱度的公差。如柴油机的曲轴主轴颈、连杆轴颈、凸轮轴主轴颈、凸轮基圆、活塞销、活塞销套、气门挺杆、气门杆、气门导管等。轴颈磨损可用外径百分尺或百分表测量。检验时沿轴颈磨损最大的一面和与此面垂直的一面，测出其直径的差值，即为轴颈的圆度公差。而沿轴颈长度，测出其直径最大和最小的差值，即为轴颈的柱度公差。例如测量F6L912W柴油机连杆轴颈的圆度和柱度，常用外径百分尺在各对轴颈（1和6、2和5、3和4）平面的方向和与此垂直的方向进行测量；曲轴主轴颈圆度和柱度，也常用外径百分尺在轴颈的平面和与此垂直的方向进行测量。但也可用外径百分表进行测量。测量轴的弯曲度时，以轴两端轴颈或中心孔为定点支点，用百分表测量中部轴颈，百分表摆差，便是轴的弯曲度。对没有曲轴磨床的小维修班组，则是将轴架在工作平台的两块“V”型铁上，用手均匀地搬动曲轴旋转数周，以百分表触头压在中间轴颈，百分表摆差即为轴弯曲度的粗略值。2.2柴油机孔的检验孔类零件随工作条件的不同，损伤情况各异，但主要的是磨损和冷、热粘附。主要检验内容是测量其圆度和柱度误差。柴油机的孔主要指气缸套、曲轴轴承座孔、连杆轴承座孔、活塞销孔、以及凸轮轴轴承座孔等。因冷、热粘附及其它损伤肉眼已可看见，故主要测量因磨损而形成的圆度和柱度的变化。测量孔类零件采用内径百分表和塞规等，而应用最多的是内径百分表（俗称量缸表）。2.2.1气缸的测量方法用量缸表测量气缸时，先将量缸表用标准杆校准，将欲量孔擦拭干净，再按下面的方法操作。（1）根据气缸直径，选择合适的接杆，接杆和活动测杆的总长度应小于所测气缸的直径；（2）将量缸表置于气缸上部活塞到达上止点时第一道压缩环所处的位置，调节接杆长度；旋动接杆，以表针开始转动至旋转一圈左右为合适。然后拧紧接杆上的锁紧螺母。（3）在活塞环行程内各个部位和方向测量，找出磨损最大处，旋转量缸表的刻度盘，使“0”对正指针。（4）将量缸表在此横截面中转动，选几个位置进行测量，表针所指的刻线和“0”之间相差数值的最大值和最小值之差即为圆度误差。（5）将量缸表由磨损最大处下移到活塞到达上止点时活塞裙部所处的位置，此时指针所指的数值和“0”之间相差的数值，即为柱度误差。测量缸径时，量缸表的测杆轴线应与气缸轴线垂直如图21所示。测时前后轻轻摆动量缸表，当指针指到最小数值时，即表示测杆处于垂直于气缸轴线的位置。2.2.2轴承座孔的测量方法轴承座孔中的活塞销孔和凸轮轴座孔以及活塞销套和凸轮轴铜套可用内径百分表和专用塞规检验，也可用游标卡尺测量其最大内径和柱度误差。测量曲轴轴承座孔和连杆轴承座孔时，同上的方法是一样的，也就是先装好滑动轴承。尔后将轴承盖用固定在轴承底座上（或连杆大头基座），用力矩搬手按规定力矩拧紧。将量缸表（或内径百分尺）量头与尾端接触到轴承内壁上，将仪表指针对齐“0”，取出量缸表，用外径百分尺测量其读数，即为轴承内径。在这里，对曲轴轴承孔，是将测杆与孔中心线垂直，仪表平行于轴线，左右摆动，使其互相垂直。对连杆轴承孔，可将连杆放在平台上，与测量气缸的方法相同。2.3气门弹簧的检验道依兹柴油机气门弹簧属正螺旋（右旋）变螺距弹簧，且为单个弹簧。由于在使用中受热退火或疲劳，弹性减弱，结果产生残余变形，使长度缩短。检验时应注意检查弹簧圈表面有无裂纹及折断，弹簧中心线是否与端平面垂直，弹簧的弹性应符合标准。因弹簧的弹性是线性的，当弹簧受力作用，其长度变化与作用力大小成正比。所以检查弹簧时，首先应检查螺旋弹簧的自由长度。自由长度可用游标卡尺或在平板上（一般小修理班组用一块平面玻璃）用直尺测量。如F6L912W柴油机的气门弹簧为7圈，自由长度为591.9mm，极限长度为56mm。然后用螺旋弹簧弹性检验器加载检验其变形长度。大多数维修单位没有检验器，仅用测量其自由长度也就满足实际需要了。2.4正时齿轮及飞轮齿圈的检验由于齿轮的结构及工作条件不同，其产生的缺陷也不相同。最多的是轮齿表面渗碳淬火层剥落；其次是轮齿厚度及长度方向磨损；轮齿表面有沟痕或阶梯形的磨损；飞轮齿圈个别起动轮齿齿端易损裂或折断，如装变矩器的飞轮尼龙齿圈或胶木齿圈损裂折断更是主要损坏形式；键槽或花键槽磨损。检查轮齿缺陷的主要方法是外表观察检验，轮齿厚度的磨损可用齿轮游标卡尺测量分度圆齿厚的偏差，也可用测量齿轮的公法线长度与新齿轮的公法线长度比较的方法来确定。2.5螺栓、螺柱、螺母的检验螺栓、螺柱不应弯曲拉长（尤其是曲轴螺栓、连杆螺栓、缸盖螺栓、飞轮螺柱、气门摇臂轴螺柱等），螺纹部分不应有压陷、磨平、拉损等。为了保证连接零件螺纹部分的强度，螺栓或螺柱拧入铸铁（铸铝）零件的深度不应小于螺栓或螺柱直径的1.52倍，拧入钢零件的深度不应小于11.5倍。3、零件位置公差的检验零件位置公差包括；平行度、垂直度、同轴度、对称度、位移度和跳动（径向跳动和端面跳动）等。在实际修理作业中，往往忽视位置公差的检验，这是造成柴油机修理质量不高的重要原因之一。零件位置公差测量需要专门的检验仪器和定位套、心轴等。一般小维修班组不可能具备。我们可以通过一些简易的方法来对零件的位置公差作一些粗略地判断，也能发现一些问题。在对发动机解体后，清除掉曲轴箱上、下面和端面的油污、密封胶等物，将平面放置在工作平台上，可以测量出两条对角线的尺寸，然后加以比较，可发现曲轴箱是否变形、平心度和同轴度以及对称度、跳动等。总之，想方设法对基础件的位置公差进行检验，是维修中应积极努力去作的一项重要工作。4、隐蔽缺陷的检验对分解清洗完的柴油机零件的隐蔽缺陷，尤其是曲轴轴颈拐角处的裂纹，凭肉眼往往看不见，这就要有专门的设备（如磁力探伤、超声波探伤、荧光探伤），在小维修班组中，一般采用涂白粉看油渍法发现裂纹，方法是：先将曲轴曲拐处用煤油洗干净，然后擦干，再将滑石粉涂抹在曲拐处，静置约1小时后，用肉眼观察，白粉变色处即意味着有裂纹。道依兹柴油机对活塞的冷却专门在曲轴箱上设置了单向喷油冷却器，在发动机解体后，应拧下喷油冷却器进行检验，看喷口是否堵塞，喷嘴钢球是否卡滞，单向阀是否折断或失效。尔后外接机油泵（水泵），看油道是否畅通。5、柱塞偶件和出油阀性能检验道依兹柴油机燃油供给系中喷油泵的柱塞和出油阀、喷油器的柱塞都是精密零件，它们性能的好坏直接影响着发动机功率的发挥和油耗的高低及燃烧完全与否，所以在发动机修理中对这三对柱塞副的检验也是非常重要的内容之一。5.1柱塞偶件性能检验5.1.1阻滞检查 将柱塞偶件彻底清洗干净，使之倾斜60度，将柱塞轻轻抽出1/3，然后松开如图22所示。柱塞如能依靠自身重量沿套筒平稳下滑到套筒支承面上时，则可以认为其配合状态良好。再将柱塞在套筒内转动几个不同位置，反复试验几次，每次均符合上述要求，方可认为配合是合格的。5.1.2密封检查 密封检查的方法是一手握住套筒如图23所示，用两个手指堵住套筒顶上的孔和侧面的进油孔，另一手拉出柱塞，应感到有明显的吸力，放松柱塞时能迅速回位。检验时，应将柱塞在几个不同位置上反复试验几次，均能达到上述要求时方为良好。5.2出油阀的性能检验5.2.1滑动性能检验 将在干净柴油中浸泡过的出油阀偶件取出后拿住阀座，并在垂直位置抽出阀的1/3，松开时，阀应能在自身重量作用下，无阻滞地自由落到支承面上。将阀体旋转几个角度，重复上述试验，均能达到要求，则为良好。5.2.2密封性能检验 密封性能检验包括锥形密封和圆柱形减压环面部分。锥形面的密封情况，可用大拇指和中指拿住出油阀座如图24所示，食指按住出油阀体，用嘴吸出油阀座下面的孔，并移于嘴唇，若能吸住，说明密封良好；圆柱形减压环可用手指抵住出油阀座下孔，将出油阀体放在阀座中，当圆柱形减压环进入阀座时，轻轻按下阀体，感觉到有空气被压缩的力，松手时阀体能弹上来，说明密封性能良好。6、气门杆与气门导管配合间隙的检验气门杆与导管在工作中应相对摩擦而产生磨损，使配合间隙变大。检验的目的是确定是否需要更换。检验的方法如图25所示：将进、排气门提起至气缸盖下平面15mm左右（道依兹柴油机），用百分表的测头抵在气门头部边缘处，然后用手晃动气门，百分表指针摆动量的一半即是配合间隙。第三节 道依兹柴油机解体后的分类及清洗柴油机各总成的零部件在解体清洗过程中要实行分类存放，以免因散乱混淆不清和丢失造成不应有的损失。1、解体时的分类方法各总成解体时，拆下的零部件一定要按各总成分类。与各总成有装配关系的零件（如各种不同材料的专用螺钉）也要和总成归为一类，以防丢失。有装配关系的偶件和有装配间隙，装配方向、位置要求的零件（如连杆和连杆轴承等）一定要按原装配关系临时装在一起存放。由直观可确认不能修复使用的零件要集中在一起并作好记录，以便提前准备所需更换的新零件，以防装配时造成缺件待工。2、零件清洗后的分类零件清洗后，必须进行及时检验，严格区分可用的、需修的和报废的三种情况，并分为三类存放。对可用的保管待装；对待修的要提出修理方案并转送各修理工位；对报废的应提出报废理由，并申请新件，以备更换。3、保管中的分类存放方法精度较高的零件如曲轴、凸轮轴等，应放在专用架上或柜内，以免碰伤。若放置时间较长，应将轴直立放置，并涂上润滑脂，以免变形或生锈。连杆、活塞和气门等，应依照装配标记的顺序号，放置在专用架上，长时间存放应涂润滑脂。精度与表面光洁度较高或重要的小零件（如气门挺杆、活塞销、活塞环、气门弹簧、气门锁片、各种传动齿轮等）应分类存放。各种细长杆件应直立挂起，以免在存放过程中变形。所有衬垫如气缸垫、油底壳垫等应挂好，以免损坏。螺栓、垫圈等小零件，可按使用部位存放，通用螺栓、螺帽则应按类型及尺寸规格放在零件箱内。箱体、壳体和缸体等较大的零部件，应当用清洁的木板、垫板等垫好，存放在专门指定的地方，并加盖苫布。4、 零部件的清洗拆卸下来的零件，都不同程度的存在油污、积炭、水垢和铁锈等，必须清洗。4.1油污的清洗清洗油污的方法有多种，主要有用煤油、柴油或碱溶液清洗。4.1.1用煤油或柴油清洗 这种方法简单易行。清洗时，先将煤油或柴油倒在清洗槽（盆）内，再将零件放入，用刷子刷洗，然后用棉纱（布）擦净，并用压缩空气吹干。清洗时应注意：先洗较干净的、较精密的小型零件，以便节约洗油并达到清洗效果，不要将怕油的非金属零件浸在油槽内清洗，并要注意防火。4.1.2碱溶液清洗 碱溶液清洗其效果与用煤油、柴油清洗相同，且成本低，不易发生火灾，但要防止碱液烫伤人。清洗前，先将碱溶液加热到家70900C，然后将零件放入加热的溶液中煮1015分钟，取出后再用清水将碱溶液冲干净。为防止铝合金零件被腐蚀，不应在含有碱性的溶液内清洗铝件及铝合金件。4.2积炭的清除清除积炭的方法有机械法和化学溶液清除法两种。4.2.1机械法是用刮刀、铲刀和金属刷子清除，也可用手电钻夹持特制钢丝刷或用砂轮机换装特制钢丝刷子来清除，这两种方法功效高，清除彻底，对局部死角则需用手工补充刮掉。4.2.2化学溶液方法是将配好的溶液加热至80900C，将积炭浸泡软化后，用毛刷或棉纱（布）擦拭干净。清除积炭后，应该用热水将化学溶液冲净。4.3水垢的清洗水垢因加用冷却水性质而不同。不同性质的水垢采用不同的溶液来清洗。但一般情况下，不论何种水垢都可采用35%的磷酸三钠溶液加热至6080来清洗，最简单的方法是采用美国乐泰系列水垢清洗剂来清洗。清洗后再用清水冲洗干净。4.4非金属零件的清洗4.4.1橡胶零件应用酒精或制动液清洗。禁止用煤油、柴油或碱溶液清洗，以防发胀变形。4.4.2石棉类不能用硷溶液清洗，应用少许汽油刷洗或擦净。4.4.3皮质零件（如油封和皮碗、皮圈等）要用干布擦净。第三章 道依兹柴油机装配间隙及平衡第一节 道依兹柴油机装配间隙的选择1、 活塞与气缸的装配间隙活塞与气缸的间隙过小，由于不能保证油膜的存在而破坏润滑条件，使活塞的运动阻力增加，加剧活塞和气缸的磨损，使柴油机温度升高，严重时易造成拉缸、粘缸；而间隙过大，又会使气缸压缩压力下降，同时活塞侧向摆动增大，严重时会发生敲缸。所以，正确选择活塞与气缸的配合间隙，是保证发动机正常运转、延长其使用寿命的重要条件。道依兹柴油机气缸与活塞的配合间隙，指的是气缸套内孔与活塞裙部的几何尺寸，这对零件在出厂时已自然形成间隙。例如F6L912W柴油机，其气缸套内径尺寸为100+0.022，而活塞裙部尺寸为99.910.009，其最大间隙为0.122mm，最小间隙为0.083mm，此间隙值符合各类技术资料推荐的柴油机活塞裙部下端与缸壁的D值，该公式为D=0.0012D，其计算结果在原厂规定范围内，此处D指气缸直径。2、曲轴各轴颈与滑动轴承（轴瓦）的装配间隙2.1曲轴主轴颈与轴瓦的装配间隙曲轴轴颈与轴瓦间隙过小，润滑油油量下降，冷却作用差，油温升高，粘度下降，油膜变薄，摩擦损失增加，严重时引起抱瓦事故。间隙过大，油膜减薄，摩擦损失增大。所以，轴承与轴颈配合间隙有一最佳值。根据美国SAE推荐的计算滑动轴承间隙的经验公式如下：轴 承 材 料配 合 间 隙 D三层合金、锡基或铅基白合金（0.00050.00075）d铜铅合金（0.000750.0010）d钢背铝合金 （0.00080.0012）d整体铝合金 （0.00100.0020）d式中，d为轴颈直径，单位为mm。道依兹柴油机的曲轴瓦系不刮削型，即直接选择相应尺寸装配即可，既无刮削量，又无瓦口垫。例如F6L912W柴油机的曲轴主轴颈直径为70-0.0290.01mm，轴瓦内径尺寸为70.04+0.043mm。轴瓦标准壁厚=2.224+0.005mm，按计算钢背铝合金间隙公式为0.0560.084mm，原厂规定为0.0500.011mm，其极限间隙为0.30mm。原厂还规定了其轴向间隙为0.1100.288mm，轴向极限间隙0.40mm。2.2连杆轴颈与轴瓦的装配间隙道依兹柴油机的连杆轴瓦与曲轴轴瓦相同，轴瓦的间隙由装配时自然形成。例如F6L912W柴油机的连杆轴颈直径为59.97-0.0290.01mm，连杆大头装瓦后孔径尺寸为60+0.039mm。按计算间隙公式=（0.0560.084）59.97-0.0290.01mm计算，其值为0.0340.050mm，基本上在原厂规定标准间隙0.0400.098mm范围内，其极限间隙为0.31mm。原厂还规定其侧向间隙为0.4800.581mm，侧向极限间隙为0.80mm。3.压缩上止点顶隙道依兹柴油机活塞在压缩冲程到达上止点后，其顶部与气缸盖最低点的距离称为顶隙。设置这个间隙的目的是防止活塞顶在受热膨胀后撞击气缸盖，原厂规定其值为1.01.2mm。在实际修理装配作业中，常在活塞顶部放置铅块或2.0mm保险丝，用手摇曲轴，使活塞到达上止点后压缩放置物，压缩后的放置物的厚度即为其间隙值。其间隙值的调整是用缸盖与气缸上端的调整垫片来进行。间隙过小换厚片，间隙过大换薄片，决不能用几个薄垫片组合代替厚片。原厂的调整垫片有0.10、0.20、0.30、0.50四种。4.气门导管与导管孔的装配间隙道依兹柴油机中F6I912W气门安装在气缸盖上，气门导管外径为15+0.0450.056mm，用压力机压入气缸盖导管孔内，该空内径为15+0.011mm，由此可以看出其压入时的过盈量为0.045mm,故装配时非用压力机不可。若小维修班组无压力机械，可冷冻气门导管或均匀加热气缸盖，尔后用铜棒手锤或橡皮锤敲入。这种柴油机气缸盖上的导管孔，可以加大两个尺寸，一个孔径为15.25+0.011mm，另一个孔径为15.50+0.011mm；相应地，气门导管也可以加大两个尺寸，一个为15.25+0.0450.056mm，另一个为15.50+0.0450.056mm，配合间隙（过盈）仍为0.045mm。5.气门导管与气门杆装配间隙气门导管被压入气缸盖导管孔后，其导管内径为8+0.015mm，进气门杆径为7.96-0.015mm，其标准间隙为0.0400.070mm，配合极限间隙为0.30mm；排气门杆径为mm7.94-0.020mm，其标准间隙为0.0600.095mm，配合极限间隙为0.50