專利名稱：氣缸蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣缸蓋，特別實(shí)用于大功率柴油機(jī)。在公知的大功率柴油機(jī)裝用的氣缸蓋中，仍存在其結(jié)構(gòu)不盡合理之處，導(dǎo)致氣缸蓋處于工作狀態(tài)時(shí)，受機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的共同作用，局部應(yīng)力超過氣缸蓋材料的許用值而產(chǎn)生裂紋，縮短了氣缸蓋的使用壽命。
如“16V240ZJD型柴油機(jī)氣缸蓋的研制”一文(《機(jī)車車輛通訊》，1989年第四期，33～41頁)公開了一種氣缸蓋，述及了采用倒圓錐形側(cè)壁、球形中隔板、加裝過水套等，但由于倒圓錐形的側(cè)壁在錐角超過一定的角度或者達(dá)不到一定的角度時(shí)，就不能使螺栓的預(yù)緊力和缸內(nèi)的爆發(fā)力均勻地、以最短的距離直接傳遞到機(jī)體上，導(dǎo)致氣缸蓋的一些部位變形大，并且由于應(yīng)力高而造成損壞。球形中隔板除了在一定的半徑范圍內(nèi)外，對(duì)加強(qiáng)氣缸蓋剛度的作用小，也不能有效地承受底板所承受的爆發(fā)壓力，不能使底板所承受的機(jī)械負(fù)荷降低為最小，這樣只能采用較厚的底板以承受負(fù)荷，因此，底板火焰面溫度場(chǎng)不盡合理，局部溫度較高，造成熱負(fù)荷高而使底板破損。過水套的設(shè)計(jì)和安裝位置是很必要的，如果設(shè)計(jì)和安裝不當(dāng)，就不能夠解決氣缸蓋底板定向冷卻、氣缸蓋下水腔清砂困難等問題。
在現(xiàn)有的氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)、排氣通道中，尚存在與進(jìn)、排氣通道分別串連連通的兩個(gè)進(jìn)氣出口間及兩個(gè)排氣入口間的進(jìn)、排氣產(chǎn)生干擾的問題，其流量系數(shù)差異較大，影響向柴油機(jī)氣缸內(nèi)的進(jìn)、排氣的流通性能。冷卻水流沿著與底板垂直方向進(jìn)入氣缸蓋的下冷卻水腔也不利于底板和過橋部分的充分冷卻?；蚶鋮s水是沿著底板徑向進(jìn)入冷卻水腔(《柴油機(jī)導(dǎo)報(bào)》1982，(3)，14～16)，但由于采用了若干工藝螺堵形成的冷卻通道，使得其工藝性變差。
本發(fā)明涉及的氣缸蓋，其目的就是要克服上述缺點(diǎn)，使氣缸蓋的結(jié)構(gòu)安排得更趨于合理，使之能在機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷的共同作用下，減少由內(nèi)應(yīng)力引起的裂紋和機(jī)械損壞，延長氣缸蓋的使用壽命。
本發(fā)明涉及的氣缸蓋，包括由頂板和底板封閉的倒置截頭圓錐形側(cè)壁組成的缸蓋體，缸蓋體內(nèi)設(shè)有將其空腔分隔成上、下兩個(gè)冷卻水腔的球面鍋底形中隔板。在缸蓋體的中央，垂直于頂板和底板開有安裝噴油嘴護(hù)套的中心通孔，在該通孔的周圍布有兩個(gè)貫通于頂板和底板的進(jìn)氣門安裝孔和兩個(gè)排氣門安裝孔。位于上冷卻水腔的側(cè)壁中部的同一水平高度，沿缸蓋體水平投影的縱向中心線，對(duì)稱地布有向中心通孔兩側(cè)向下彎曲90度，且分別串連連通底板上的兩個(gè)進(jìn)氣門安裝孔的進(jìn)氣管道和兩個(gè)排氣門安裝孔的排氣管道。下冷卻水腔的側(cè)壁上開有徑向進(jìn)水孔，該側(cè)壁外圓上設(shè)有過水套。頂板上開有出水孔。垂直地穿過頂板、沿側(cè)壁周圍布有固定缸蓋體的螺栓孔。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將缸蓋體的側(cè)壁設(shè)計(jì)成倒置的截頭圓錐形，其錐角為16°～24°;用圓弧與側(cè)壁連接起來的中隔板呈球面鍋底形，其球底與底板中心部分連成一體，球內(nèi)表面半徑為325～335MM，該半徑的最低點(diǎn)距火焰面的距離為39～43MM;底板與柴油機(jī)氣缸貼合的環(huán)形凸臺(tái)的外徑與內(nèi)徑分別為300MM和273MM，底板的厚度為11～13MM;與缸蓋體內(nèi)下冷卻水腔對(duì)應(yīng)的側(cè)壁外圓上設(shè)有環(huán)形過水套，沿該套的環(huán)形底面分布的進(jìn)水孔向上、經(jīng)過過水套孔內(nèi)的環(huán)形凹槽與缸蓋體內(nèi)下冷卻水腔對(duì)應(yīng)的側(cè)壁上的徑向孔連通;在缸蓋體內(nèi)，與排氣通道串連連通的兩個(gè)倒錐形排氣入口間的排氣通道內(nèi)，設(shè)有由三段弧線包絡(luò)而成的截面呈鋸齒形的氣流導(dǎo)向舌，該導(dǎo)向舌的舌尖朝排氣通道出口方向傾斜，兩個(gè)倒錐形排氣入口的直徑和錐角分別都是58～60MM和10°～20°;與進(jìn)氣通道串連連通的兩個(gè)倒錐形進(jìn)氣出口的直徑和錐角分別都是63～65MM和10°～20°。
本發(fā)明涉及的氣缸蓋是由蠕蟲狀石墨鑄鐵或合金鑄鐵材料制成的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)倒置截頭圓錐形側(cè)壁可使氣缸蓋緊固螺釘?shù)念A(yù)緊力均勻地以最短的距離經(jīng)該側(cè)壁直接傳遞到柴油機(jī)氣缸密封墊片上，保證由預(yù)緊力與爆發(fā)壓力形成的力流沿該路徑傳遞到柴油機(jī)機(jī)體上，減少預(yù)緊力對(duì)底板產(chǎn)生有害的內(nèi)應(yīng)力;采用球面鍋底形中隔板，其球底與底板中部連成一體，分擔(dān)底板所承受的大部分機(jī)械負(fù)荷，為散熱而減薄底板提供了有利條件。此外，還減低了下冷卻水腔的高度，可提高冷卻水的流速;薄底板有利于散熱，減小其上的熱應(yīng)力和熱變形;所設(shè)的過水套既可改變冷卻水進(jìn)入冷卻水腔的流向，實(shí)現(xiàn)對(duì)底板、排氣通道入口間的過橋壁的定向冷卻，又可簡化工藝，對(duì)缸蓋體內(nèi)下冷卻水腔的型砂清理提供方便條件;排氣通道內(nèi)增設(shè)了氣流導(dǎo)向舌，并將兩個(gè)排氣入口設(shè)計(jì)成倒錐形，使兩個(gè)排氣距離不等的排氣入口的氣流不相互干擾，減小氣流損失，兩個(gè)排氣入口的流量系數(shù)相近，使氣缸內(nèi)的廢氣排放得更充分;將兩個(gè)進(jìn)氣出口設(shè)計(jì)成倒錐形，使兩個(gè)進(jìn)氣距離不等的進(jìn)氣出口的進(jìn)氣流量系數(shù)相近，得到適宜的渦流比和小的流通阻力?？傊倪M(jìn)后的氣缸蓋，結(jié)構(gòu)更趨于合理，提高了其剛度，使底板的工作溫度保持在材料的許用溫度范圍內(nèi)，減少了熱變形和內(nèi)應(yīng)力，噴油器周圍的工作溫度下降。本發(fā)明涉及的氣缸蓋在柴油機(jī)氣缸內(nèi)的爆發(fā)壓力為13.24MP的工況下試用證明，提高了氣缸蓋工作的可靠性，延長了其使用壽命。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明涉及的氣缸蓋實(shí)施例詳述如下

圖1是本發(fā)明涉及的氣缸蓋的橫向(圖2中A-A剖面)剖視圖。
圖2是圖1中B-B剖面的剖視圖。
圖3是圖2中C-C剖面的排氣入口示意圖。
圖4是圖2中D-D剖面的進(jìn)氣出口示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明涉及的氣缸蓋包括設(shè)有出水口(圖中未示出)和機(jī)油排放油道18的頂板16、厚度D為12MM的底板7與倒置截頭圓錐形側(cè)壁15組成的箱形缸蓋體，垂直地穿過頂板16，沿缸蓋體側(cè)壁15的周圍布有固定缸蓋體的六個(gè)螺栓孔31(圖2)，側(cè)壁15的錐角α為20°，頂板16、側(cè)壁15與底板7均由圓弧連成一體。底板7的底面設(shè)有的與氣缸貼合的環(huán)形凸臺(tái)的外徑ΦA(chǔ)及內(nèi)徑ΦB分別為300MM和273MM。缸蓋體內(nèi)設(shè)有將其內(nèi)腔分隔成上冷卻水腔17和下冷卻水腔5的球面鍋底形中隔板13，其球底與底板7的中部連成一體，與側(cè)壁15通過圓弧連接的中隔板13的球內(nèi)表面半徑SR為330MM，該半徑SR的最低點(diǎn)與底板7的火焰面6間的距離C為41MM。在缸蓋體的中央，垂直于頂板16和底板7開有安裝噴油嘴護(hù)套20的中心通孔21，沿其周圍，并貫穿頂板16和底板7布有兩個(gè)進(jìn)氣門安裝孔23、24和兩個(gè)排氣門安裝孔25、26(圖2)。位于缸蓋體的上冷卻水腔17的側(cè)壁中部的同一水平高度，沿缸蓋體水平投影的縱向中心線O-O(圖2)，對(duì)稱地布有向中心通孔21的兩側(cè)并向下彎曲90度、且分別串連連通底板7上的兩個(gè)進(jìn)氣門安裝孔23、24的進(jìn)氣管道1和兩個(gè)排氣門安裝孔25、26的排氣管道14。沿著與下冷卻水腔5對(duì)應(yīng)的側(cè)壁15周圍，開有六個(gè)徑向進(jìn)水孔10，該部位的側(cè)壁外圓上裝有(或與其鑄成一體)的環(huán)形過水套11，其間裝有密封圈8和12，沿過水套11底面周向布有十二個(gè)軸向進(jìn)水孔22，過水套11孔內(nèi)表面開有可將缸蓋體側(cè)壁上的六個(gè)徑向進(jìn)水孔10和過水套11上的軸向進(jìn)水孔22連通的環(huán)形槽9。在下冷卻水腔內(nèi)的進(jìn)、排氣門安裝孔23、24、25和26各孔間的過橋壁處開有兩個(gè)垂直相交的徑向冷卻水通孔4。底板7的火焰面6上設(shè)有為減薄底板厚度的環(huán)形槽2。噴油嘴護(hù)套20的下端通過螺紋與中心通孔21在底板7上的螺紋孔部分連接，護(hù)套20與中心通孔21的側(cè)壁及螺紋孔臺(tái)面間，分別裝有密封圈19和密封墊3。
參照?qǐng)D2，在與排氣通道14串連連接的兩個(gè)排氣門安裝孔25、26之間的排氣通道內(nèi)，設(shè)有由三段弧線27、28、和29包絡(luò)而成的截面呈鋸齒形的氣流導(dǎo)向舌30，該導(dǎo)向舌的舌尖朝排氣通道14的出口方向(如圖中箭頭所示)傾斜。
參照?qǐng)D3，與排氣通道14(圖2)串連連通的的兩個(gè)倒錐形排氣入口32、33的直徑ΦE和錐角β分別都是59MM和15°。
參照?qǐng)D4，與進(jìn)氣通道1串連連通的的兩個(gè)倒錐形進(jìn)氣出口34、35的直徑ΦF和錐角γ分別都是64MM和15°。
權(quán)利要求
1.一種氣缸蓋，特別實(shí)用于大功率柴油機(jī)，其中包括由頂板和底板封閉的倒圓錐形側(cè)壁組成的箱形缸蓋體，缸蓋體內(nèi)設(shè)有將其空腔分隔成上、下兩個(gè)冷卻水腔的球形中隔板，在缸蓋體中央垂直于頂板和底板開有安裝噴油嘴護(hù)套的中心通孔，在該中心通孔周圍布有兩個(gè)貫通于頂板和底板的進(jìn)氣門安裝孔和兩個(gè)排氣門安裝孔，位于上冷卻水腔的側(cè)壁中部同一水平高度，沿缸蓋體水平透影的縱向中心線，對(duì)稱地布有向中心通孔兩側(cè)向下彎曲90度、且分別串連連通底板上的兩個(gè)進(jìn)氣門安裝孔的進(jìn)氣管道和兩個(gè)排氣門安裝孔的排氣管道，與下冷卻水腔對(duì)應(yīng)的側(cè)壁上開有徑向進(jìn)水孔，該側(cè)壁外圓上設(shè)有過水套，頂板上開有出水孔，垂直地穿過頂板并沿著側(cè)壁圓周布有固定缸蓋體的螺栓孔，其特征在于(A)倒置截頭圓錐形側(cè)壁的錐角α為16°～24°；(B)球面鍋底形中隔板的半徑SR為325～335MM，該半徑SR的最低點(diǎn)距底板火焰面的距離C為39～43MM；(C)底板與柴油機(jī)氣缸貼合的環(huán)形凸臺(tái)的外徑ΦA(chǔ)與內(nèi)徑ΦB分別為300MM和273MM，底板厚度D為11～13MM；(D)與排氣通道串連連通的兩個(gè)排氣入口之間的排氣通道內(nèi)，設(shè)有由三段弧線包絡(luò)而成的截面呈鋸齒形的氣流導(dǎo)向舌；(E)與排氣通道串連連通的兩個(gè)倒錐形排氣入口直徑ΦE和錐角β分別都是58～60MM和10°～20°；(F)與進(jìn)氣通道串連連通的兩個(gè)倒錐形進(jìn)氣出口直徑ΦF和錐角γ分別都是63～65MM和10°～20°；(G)與缸蓋體內(nèi)的下冷卻水腔對(duì)應(yīng)的側(cè)壁外圓上設(shè)有帶進(jìn)水孔與進(jìn)水環(huán)槽的環(huán)形過水套。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸蓋，其特征在于，氣缸蓋是由蠕蟲狀石墨鑄鐵材料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣缸蓋，其特征在于，氣缸蓋是由合金鑄鐵材料制成的。
全文摘要
一種氣缸蓋，特別實(shí)用于大功率柴油機(jī)，其中包括由頂板和底板封閉的倒圓錐形側(cè)壁組成的箱形缸蓋體，其腔內(nèi)有球形中隔板，缸蓋體中央開有中心通孔，其周圍布有四個(gè)氣門安裝孔，上冷卻水腔的側(cè)壁與底板間設(shè)有呈90度的進(jìn)氣管道和排氣管道，下冷卻水腔的側(cè)壁和頂板上分別開有進(jìn)、出水孔，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有倒圓錐形側(cè)壁；球面鍋底形中隔板；薄底板；缸蓋體下部有環(huán)形過水套；排氣通道內(nèi)設(shè)有截面呈鋸齒形的氣流導(dǎo)向舌；排氣入口和進(jìn)氣出口均呈倒錐形。
文檔編號(hào)F02B3/06GK1071996SQ9210499
公開日1993年5月12日 申請(qǐng)日期1992年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月22日
發(fā)明者苑發(fā), 劉子康, 李國璽, 尹頌華 申請(qǐng)人:鐵道部大連機(jī)車車輛工廠