2.3 常用量具
在内燃机维修过程中，需经常测量零件的尺寸和零件间的配合间隙。因此，能否正确运用量具进行准确的测量，将直接影响到维修质量和维修时间。所以，作为内燃机维修技术人员，一定要熟练掌握各种量具的正确使用方法。经常用到的量具有：钢板尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、厚薄规和汽缸压力表等。
2.3.1 钢板尺
钢板尺又叫直钢尺或钢尺，它是测量各种零部件的尺寸、形状和位置的普通工具，其精度一般为0.5mm。钢板尺通常是用厚1mm、宽25mm的不锈钢板制成。尺的一端是直边，叫工作端边；尺的另一端有悬挂用的小孔，其长度有150mm、200mm、300mm、1000mm和1500mm等几种，图2-19是长度为1000mm钢板尺的外形。
图2-19 钢板尺
使用钢板尺时，可将其工作端靠紧工件的台阶，放正后读数[如图2-20（a）所示]。如果工件上没有台阶可靠紧时，可用平铁块的平面作为台阶[如图2-20（b）所示]。如果钢板尺的工作端边磨损，“0”线读数不准时，为使所量得的尺寸准确，通常在其端部要留出10mm的长度，使第二段整数作起点，然后从量得的读数中减去10mm就是所量的实际尺寸[如图2-20（c）所示]。钢板尺除测量长度外，利用其“立面”还可检查柴油机的汽缸盖平面是否变形和电机铁芯或绑扎的无纬带是否高出规定的数值[如图2-20（d）所示]。
图2-20 钢板尺的用法
测量圆柱形的长度时，应将钢板尺竖放在工件上，钢板尺应与圆柱中心线平行；测量圆柱的直径时，应将钢板尺竖放在圆柱端面上，并应特别注意：钢板尺边必须通过圆心，否则测量的误差就大。
2.3.2 游标卡尺
游标卡尺是一种比较精密的测量工具，可以直接测量出工件的内径、外径和深度等各种尺寸。其测量范围有0～125mm、0～150mm和0～200mm等。根据其测量精度的不同，游标卡尺分为1/10mm、1/20mm、1/50mm和1/100mm四种。这里的1/10、1/20、1/50和1/100是指游标卡尺所能准确测出的最小单位数值。比如1/50游标卡尺，是指这种游标卡尺能量出大于1/50mm的数值，而不能量出小于1/50mm的数值，其测量精度为1/50（0.02mm）。同样，1/10、1/20和1/100的游标卡尺的精度分别为1/10（0.1mm）、1/20（0.05mm）和1/100（0.01mm）。下面以1/50游标卡尺为例，详细介绍游标卡尺的构造、分格原理、读数方法、使用方法及其注意事项。
（1）游标卡尺的构造
各种游标卡尺的构造基本相同，如图2-21所示。主要由尺身（也称主尺）、上量爪、下量爪、游标（副尺）、锁紧螺钉和深度尺等组成。尺身上带有厘米刻度尺的静测头、游标尺上带有刻着游标的滑板和动测头。
图2-21 游标卡尺
1—尺身；2—上量爪；3—尺框；4—锁紧螺钉；5—深度尺；6—游标；7—下量爪
（2）游标卡尺的分格原理
在主尺上取一定长度，根据量值的大小，再刻上适量的刻度，表示几分之几的数值，在游标尺上也以同样的方法，取一定长度刻上适量刻度，使两尺的刻度保持一定的差数，通过这个差数就能得出计量方法。
图2-22所示是1/50（0.02mm）游标卡尺的分格原理。主尺上面的尺寸和普通尺没有任何区别，就是在1cm的长度内分出10个小格，每格为1mm。在游尺上刻有50个小格，但它的长度等于主尺上的49小格，则每格为0.98mm（1-1/50），即游尺上面每个小格较主尺每个小格少0.02mm（1-0.98），若沿着游尺第一格向右数，第一格少0.02mm，第二格少0.04mm，第三格少0.06mm，这样数到第50个小格恰好少1mm，因此，这种游标卡尺能量得的精度为1/50（0.02mm），所以，把它叫作1/50游标卡尺。
图2-22 1/50游标卡尺的分格原理
（3）游标卡尺的读数方法
①读整数：看游尺上“0”线左边主尺上第一条刻线的数值。
②读小数：看游尺上“0”线右边，数一数游尺上第几条刻线与主尺上的刻线对得最齐，读出小数值（其方法是游尺上对得最齐的第几格数乘以游标卡尺的精度，例如：游尺上第8条刻线与主尺上的刻线对得最齐，对于1/50、1/20和1/10游标卡尺而言，其小数部分的读数分别为8×0.02=0.16mm、8×0.05=0.40mm和8×0.1=0.8mm）。
③把上面两次读得的数相加，即为游标卡尺所量出的尺寸。例如，图2-23为1/50游标卡尺的一次测量数值，其读数为15+27×0.02=15.54mm
图2-23 游标卡尺的读数方法
（4）游标卡尺的使用方法
在测量工件的内径和外径时，首先根据工件的大小将游标卡尺张开适当的开度，轻轻放在工件的表面上，右手握住游标卡尺活动爪并抵住工件，与此同时，用左手握住固定爪慢慢向右移动，直到工件适当卡牢，把活动爪固定螺钉旋紧，然后从工件上取出游标卡尺，准确读出数值即可。
在测量槽或孔的深度时，将主尺端部抵住工件表面，并使主尺与凹槽垂直，移动游尺使深度尺与槽底接触，以得出正确的读数。为了消除测量时的随机误差，通常测量一个尺寸应重复几次，尤其对不规则的工件更是如此。
（5）使用游标卡尺的注意事项
①在每次使用前应对游标卡尺进行一次检查。首先检查两卡角并拢时是否有漏光。其方法是：将游标卡尺的两卡角靠拢，然后把拼缝对着亮光检查。如果在拼缝处显出透光的缝隙，说明该游标卡尺不精确，应找出透光的原因加以处理。若两卡角接触面有油污，应清理干净后再检查，若清除油污后仍不能消除透光，则说明游标卡尺已经磨损，不能继续使用。在不透光的前提下，再看主尺上的“0”刻度线与游尺上的“0”刻度线是否对齐。若两刻度线对齐即可使用；若两刻度线没有对齐，通常情况下，游标卡尺将不能使用；如条件受限，也可将就使用，但在读数时应扣除初始误差。
②为了避免磨损游标卡尺的接触面，当工件转动时，不能进行测量。
③当游标卡尺的两卡角靠拢工件时，不能用力过大，以免变形，影响其测量精度。
④当游标卡尺的卡角滑动不灵或咬死在工件上时，不能用蛮力或用敲打的方法将其取下，而应在其表面涂一些润滑油，稍等片刻，将其取下，然后将其表面擦拭干净。
⑤测量工件时，工件应尽可能靠近固定卡角的根部（主尺部分）。因为卡角根部的强度大于端部，可以避免和减小卡角变形，从而保证其测量精度。
⑥游标卡尺使用完毕后，应将其擦拭干净，单独包装和存放。当长时间不用时，应涂上一层油脂，以免游标卡尺生锈。
2.3.3 千分尺
千分尺又称螺旋测微器和分厘卡，是一种较精密的量具。在柴油发电机组维修中，有些零件如活塞、活塞销和其他较精密的零件尺寸都必须用千分尺来测量。
千分尺按其用途可分为外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺（又称深度规）等。根据其测量的范围不同，千分尺通常有0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm、100～125mm、125～150mm、150～175mm和175～200mm等几种。由每种千分尺测量的范围可以看出：相邻两种千分尺可测量的长度差为25mm，这是因为千分尺的心轴移动距离受到一定限制的缘故。这样，0～25mm的千分尺只能测量0～25mm范围以内的零件，如果测量直径为35mm的零件，就得使用25～50mm的千分尺。因此，在使用时应正确选择。在柴油发电机组维修中，经常使用的是外径千分尺，下面以外径千分尺为例，详细介绍千分尺的构造、分格原理、读书方法、使用方法及其注意事项。
（1）千分尺的构造
如图2-24所示，外径千分尺主要由尺架、测砧、测微螺杆（心轴）、固定套筒、微分筒和测力装置（棘轮）等组成，主要用来测量工件的外径、长度、宽度和厚度。
图2-24 外径千分尺
1—尺架；2—测砧；3—测微螺杆（心轴）；4—螺钉轴套；5—固定套筒；6—微分筒；7—调节螺母；8—接头；9—垫片；10—测力装置（棘轮）；11—锁紧机构；12—绝热片；13—锁紧轴
测微螺杆（心轴）是千分尺的中心零件，它的一端有螺纹，其螺距为0.5mm，测微螺杆的最大伸缩距离为25mm。测杆露在外面的圆柱部分是全部淬硬磨光的，测杆装在尺架上的固定套筒内，其顶面与测砧贴紧时，就是零线位置。这两个测面必须平行。固定套筒是从尺架上延伸出来的，其尾部有内螺纹与测微螺杆有螺纹的一端相配合，在固定套筒的外部有尺寸刻度。微分筒和测微螺杆相连，可以套在固定套筒上移动，微分筒的外口是倾斜的，在斜面上有50个等分刻度。
在测微螺杆的另一端装有测力装置（棘轮），它可以调节测微螺杆与工件间的压力，它和测微螺杆之间的摩擦力，足以使棘轮旋转时带动测微螺杆同时转动，直到测微螺杆的顶面压在工件上，超过了允许摩擦力时，测微螺杆才停止转动，这时继续转动棘轮就会发出“嗒嗒嗒”的响声，表示测微螺杆对工件的压力已经合适。此时，将不能再转动棘轮，若继续转动棘轮，将会损坏千分尺。
（2）千分尺的分格原理
如图2-25所示，在固定套筒的基线上，每毫米范围内有2个等分小格，每格等于0.5mm。微分筒表面沿轴向刻有50个等分小格，其螺距为0.5mm，即每旋转一圈，它所移动的距离正好等于基线上的一小格。顺时针转一圈，就使测微螺杆与测砧的距离缩短0.5mm；逆时针转一圈，就使测微螺杆与测砧的距离延长0.5mm；如果使微分筒旋转1/50转（即微分筒旋转1小格），其移动的距离为0.01mm（0.5×1/50）。
综上所述，千分尺的分格原理是：利用微分筒的螺旋运动，把其螺旋运动变成测微螺杆的直线位移来进行测量。
由于千分尺受到螺旋精度的限制，其刻度通常是0.01mm，即它所量得的最小值为0.01mm，所以，千分尺实际上是百分尺，但人们已经习惯地把它叫作千分尺，只是形容它有较高的测量精度而已。
图2-25 千分尺的分格原理
（3）千分尺的读数方法
①读固定套筒上的数值：看微分筒左边固定套筒上露出来的刻线值是多少（读数时要特别注意0.5mm的刻线是否露出来了，否则会少读0.5mm）。
②读微分筒上的数值：看微分筒上的哪条刻线与固定套筒上的轴向刻线对齐。当固定套筒的轴向刻线与微分筒上的任意一条刻线都对不齐时，就应估读这个数，这时的读数应该是三位小数（即微米）。
③两次读数相加即为千分尺所测得的尺寸。
下面用图2-26加以说明。对图2-26（a）而言：第一步，看微分筒左边固定套筒上露出来的刻线值，是8mm（0.5mm的刻线没有露出来）；第二步，看微分筒上的哪条刻线与固定套筒上的轴向刻线对齐，此时是第27条刻线与固定套筒上的轴向刻线对齐，其读数为27×0.01=0.27mm；第三步，两次读数相加，8+0.27=8.27mm。对图2-26（b）而言：看微分筒左边固定套筒上露出来的刻线值，是8+0.5=8.5mm（0.5mm的刻线露出来了）；第二步，看微分筒上的哪条刻线与固定套筒上的轴向刻线对齐，此时没有哪条刻线与固定套筒上的轴向刻线对齐（在第27条刻线与第28条刻线之间，但更靠近第28条刻线），此时，应估读数值，其读数约为0.278mm；第三步，两次读数相加，8.5+0.278=8.778mm。
图2-26 千分尺的读数方法
（4）千分尺的使用方法
使用千分尺应根据工件的大小和被测部位采取不同的方法。若工件较大时，可将工件固定在适当的位置上，如图2-27所示。若工件较小时，可将千分尺加以固定，如图2-28所示。测量时用左手握住工件，用右手旋转棘轮，当达到适当的紧度，听到棘轮响2～3下时，停止转动，最后读出所测量的尺寸。总之，在操作时应以运用自如方便为原则，使手、工件和量具三者之间要相互配合稳妥，否则测量出来的数值就不准确。
图2-27 用千分尺测量较大的工件
图2-28 用千分尺测量较小的工件
（5）使用千分尺的注意事项
①在测量工件前，做好清洁工作。千分尺的测砧和测微螺杆的端面必须干净，即使粘上微小的灰尘，都会造成误差。
②旋转棘轮应能带动微分筒灵活旋转，在全程内，不许有卡住或微分筒与固定套筒相互摩擦的现象。
③用手把微分筒定住，或用锁紧机构把测微螺杆紧固住后，旋转棘轮发出清脆的“嗒嗒嗒”的响声，就说明棘轮是好的。
④在每次使用前，应校验其准确度。准确度的校验方法如下。
a.0～25mm的千分尺，可旋转测微螺杆使其端面与测砧端面接触，看其两个量面是否平行，固定套筒的“0”线和微分筒的“0”线是否重合，若不准确应进行调整或记住差数。
b.25～50mm以上的千分尺都配有校验杆，把校验杆置于测砧和测微螺杆的两端面间即可按a的方法进行校验。
c.千分尺的具体校验方法是：使测砧和测微螺杆的两端面靠合，一手拿住微分筒，一手用特制的小跨度扳手插入微分筒尾端有凹口的锁母上，向反时针方向扳转，使测微螺杆与固定套筒脱离，转动固定套筒使其“0”线与微分筒上的“0”线重合，然后再用小跨度扳手把锁母锁紧，随即反复转动一下棘轮，当测砧和测微螺杆的两端面靠合后，看两套筒的“0”线是否重合，若不重合，再进行校正，这样的校正经常要进行2～3次。
⑤测量时，不要很快转动微分筒，以防测杆端面与被测件发生碰撞，而加速其接触面的磨损。
⑥在较大范围内调节千分尺时，应旋转微分筒而不应旋转棘轮，只有在测砧和测微螺杆的两端面快接触时，才旋转棘轮进行测量，这样既节省时间又可防止棘轮的早期磨损。退尺时，应旋转微分筒，而不应旋转后盖和棘轮，以防止后盖松动，影响“0”位。
⑦为了消除测量误差，测同一数据时，可多测几次，然后取其平均值。
⑧测量时，可以轻轻摇晃千分尺和被测件，使之接触良好，并注意千分尺与工件的接触位置是否正确。
2.3.4 量缸表
量缸表是一种较精密的仪表，它是用来测量汽缸磨损情况的专用工具。其测量精度为0.01mm，量缸表只能测量相对差值，而不能测量汽缸某处的绝对值（内径），若要测量绝对值，需要配合外径千分尺进行。
（1）量缸表的构造
量缸表的构造如图2-29（a）所示，主要由百分表、测量架和测量矩杆（活动矩杆和固定矩杆）等组成。为了测量不同直径的汽缸，量缸表附有不同尺寸的固定矩杆。
图2-29 量缸表及其测量
1—百分表；2—固定螺栓；3—测量架；4—测量矩杆
（2）量缸表的工作原理
量缸表是利用齿轮-齿条传动机构，把其测头的直线移动变成百分表指针的旋转运动，从而测量出直线位移量的一种量具。
百分表的结构和传动原理如图2-30所示，其传动机构主要由齿轮和齿条等组成。测量时，当带有齿条的测量杆上升时，带动小齿轮Z2转动，与Z2同轴的大齿轮Z3及小指针也跟着转动，而大齿轮Z3又带动Z1小齿轮及其轴上的大指针偏转。游丝的作用是迫使齿轮作单向啮合，以消除由于齿侧间隙而引起的测量误差。弹簧是用来控制量力的。
图2-30 百分表
1—表盘；2—大指针；3—小指针；4—测量杆；5—测量头；6—弹簧；7—游丝
测量时，测量杆移动1mm，大指针正好回转一圈，而在百分表的表盘上沿圆周刻有100等分格，其刻度值为1/100=0.01mm。测量时，大指针转过1格刻度，表示零件尺寸变化0.01mm。应注意测量杆要有0.3～1mm的预压缩量，保持一定的初始测力，以免存在负偏差而测不出具体的数值。
百分表的测量范围有0～3mm、0～5mm、0～10mm三种，测量时应注意将测杆与被测工作表面垂直。百分表在柴油发电机组维修中经常使用，如测量曲轴的径向跳动、轴承孔的尺寸和圆度误差以及汽缸的圆度误差、圆柱度误差、磨损量等。
（3）量缸表的使用方法及注意事项
①在测量前，要认真擦干净汽缸及量缸表。
②装上百分表表头，而且一定要固定好。
③按照汽缸尺寸选好合适的固定矩杆，将其上好固定紧，放入汽缸内试验，查看量杆是否合适。其标准是：将量缸表置于缸内，量缸表的大指针转动一圈（小指针转动一格）左右为合适。若不能放入汽缸，说明量杆过长；若指针没有转动，说明固定矩杆过短或百分表表头没有上好，应重新调整。
④左手握住表杆上部，右手握住表杆下部，而后使表微倾，先将活动矩杆置于缸内，再将表杆恢复正直的同时，使固定矩杆置于缸内。
⑤测量时，应先前后稍许摆动表杆（此时量杆两端中的任意一端应定于某一位置不动），当指针指到某一点而又向反方向转动时，则这时所测得的尺寸，即为该处的正确直径，否则就不正确。
⑥在测量中，要特别注意保持量具的清洁和量杆的垂直，如图2-29（b）所示。用完量具时，应将固定矩杆和百分表的表头等按照要求擦拭干净，放置妥当，各金属表面应涂以油脂，以防生锈。
（4）汽缸圆度误差和圆柱度误差的测量
①汽缸圆度误差的测量 汽缸的圆度误差也称为失圆度。将量杆置于汽缸磨损最大处（即活塞达到上止点，第一道活塞环相对的汽缸壁稍下处，通常此处的汽缸圆度误差最大），而后在此同一横断面上的前后（与曲轴轴线重合）和左右（与曲轴轴线垂直）分别测量，即可从百分表上看出该横断面各直径的差值（即测出该处各方向实际直径之差），此差值即为该缸的圆度误差。
②汽缸圆柱度误差的测量 汽缸的圆柱度误差也称为锥形度。将量缸表置于汽缸磨损最大处，然后沿汽缸同一纵切面上测出最大磨损和最小磨损值（指在活塞行程以内），两值之差即为该缸的圆柱度误差。
2.3.5 厚薄规
厚薄规也称为塞尺，用于测量两个零件表面之间的间隙，如气门间隙、活塞与汽缸壁之间的间隙、活塞环的侧隙和开口间隙等，它由多个不同厚度的钢片组成，每片都标注有相应的尺寸，如0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.30mm和0.40mm等，如图2-31所示。
图2-31 厚薄规
在测量时，将规片平行插入间隙内，拉动规片稍感有阻滞为宜。测量较大的间隙，当单片厚度不够时，可把规片擦净将几片重叠起来使用。
在使用厚薄规时，尽量使规片保持正直，防止作较大的弯曲，禁止用规片在过小间隙中用力插进或拉出，以防规片磨损或折断。使用后应用软的布或棉纱擦拭干净。
2.3.6 汽缸压力表
（1）汽缸压力表的用途和结构
汽缸压力表是用来检测发动机压缩行程终了时汽缸内工质的压力，以此来判断发动机中汽缸、活塞、活塞环、缸盖及气门和座圈等机件的密封性。由于汽缸压力表价格便宜，检测方法简捷、实用，且体积小、便于携带，在机组维修中被广泛应用。
各种汽缸压力表的结构基本相同（如图2-32所示）。它通常由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。
图2-32 汽缸压力表的组成
1—压力表头；2—导管；3—单向阀；4—接头
压力表头多采用波登管（Bourdon-tube）。其驱动元件是一根扁平的弯成圆圈的管子，一端为固定端，另一端为活动端，活动端通过杠杆、齿轮机构与表上的指针相连，其结构示意图如图2-33所示。当压缩气体进入波登管时，波登管伸直，通过杠杆、齿轮机构带动指针转动，从而在表盘上指示出压力大小。
图2-33 压力表头波登管结构示意图
1—指针；2—弹簧；3—波登管；4—小齿轮；5—扇形臂；6—连杆；7—进气口
由于柴油发动机与汽油发动机的汽缸压缩压力有很大差异，因此，汽缸压力表的接头分为两种：一种为螺纹管接头，可拧在喷油器或火花塞的螺纹孔内，通常用于柴油发动机汽缸压缩压力的测定；另一种为锥形或阶梯形的橡胶接头，可用手直接压紧在火花塞或喷油器螺纹孔内，多用于汽油发动机汽缸压缩压力的测定。
导管也有两种：软导管和金属硬导管，分别适用于橡胶管接头或螺纹管接头与压力表之间的连接。
汽缸压力表上设有通大气的单向阀，便于检测时读取数值（使指针稳定在某一数值上），同时，通过按钮操作，可将表内的高压气体排出，使指针回零。
（2）汽缸压力表的使用方法
①启动发动机，暖机（大约20min）至正常工作温度，然后停机。
②拆下喷油器或火花塞以及空气滤清器（对于汽油机还应使节气门和阻风门全开）。
③将橡胶管接头或螺纹管接头拧紧在喷油器螺纹孔上或用力抵住火花塞孔。
④用启动机使发动机转动3～5s，待压力表指针指示最大压力值时停止转动（注：蓄电池存电要足，或者直接用电起动机启动）。
⑤取出压力表，记下最大值（汽缸压缩压力），按下单向阀按钮，使指针回零。
按上述方法依次测量各缸压力，每缸不少于3次，取其平均值作为测量值。最后判定测量值是否符合规定。
（3）汽缸压力表的维护
①汽缸压力表内因有波登管，使用时应避免剧烈振动、敲击。
②测量结束后，一定要将指针回零。
③使用前后应及时擦去油污、灰尘，保持表面、导管等的清洁，以降低测量误差。
④测量完后，及时放入盒内，并由专人保管。