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(1)活塞
活塞的功用是承受燃氣的壓力,并經(jīng)過連桿將力傳給曲軸。
活塞的工作條件十分惡劣,它是在高溫、高壓的燃氣作用下,不斷地作高速往復(fù)直線運動。由于受到周期性變化的燃氣壓力和往復(fù)慣性力的作用,活塞承受很大的機械負荷和熱負荷,加之溫度分布不均勻,就會引起熱應(yīng)力。因此,對噴油器的基本要求是:有一定的噴射壓力、一定的射程、一定的噴霧錐角、噴霧良好,在噴油終了時能迅速停油、不發(fā)生滴油現(xiàn)象。因此,要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度?;钊诟邷亍⒏邏?、高速條件下工作,其潤滑條件較差,活塞與汽缸壁摩擦嚴重。為減小磨損,活塞表面必須耐磨。
高速內(nèi)燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內(nèi)燃機的不斷強化,采用鍛鋁合金或共晶鋁硅合金的活塞日益增多,而高增壓內(nèi)燃機較多采用鑄鐵活塞,其目的在于提高其強度,減小熱膨脹系數(shù)。柴油機輸出功率的大小,取決于進入汽缸的燃油和空氣的數(shù)量及熱能的有效利用率。活塞的基本構(gòu)造可分為頂部、環(huán)槽部(防漏部或頭部)、活塞銷座和裙部四部分。
①頂部頂部是構(gòu)成燃燒室的一部分,其結(jié)構(gòu)形狀與發(fā)動機及燃燒室的型式有關(guān)?;钊敳康膸追N不同結(jié)構(gòu)形狀。小型內(nèi)燃機大多采用平頂活塞,優(yōu)點是制造簡單,受熱面積小。②油浴式(濕式):使空氣通過油液,空氣雜質(zhì)便沉積于油中而被濾清。大多數(shù)內(nèi)燃機的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室,其形狀比較復(fù)雜,一般都制有各種各樣的凹坑。凹坑是為了改善發(fā)動機的燃燒狀況而設(shè)置的,使可燃混合氣的形成更有利,燃燒過程更完善。有的內(nèi)燃機為避免氣門與活塞頂相碰撞,在頂部還制有淺的氣門避碰凹坑。
內(nèi)燃機活塞所受的熱負荷大(尤其是直接噴射式內(nèi)燃機),往往會使活塞引起熱疲勞,產(chǎn)生裂紋。因此,有的內(nèi)燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油,以冷卻活塞頂內(nèi)壁。若兩只體與中間殼配合較緊時,可用橡膠或木質(zhì)槌沿殼體四周輕輕敲打,取下殼體時要細心,不能使殼體在軸線方向上產(chǎn)生傾斜,以免碰上壓氣機及渦輪葉片的部分或碰毛殼體相應(yīng)的內(nèi)側(cè)表面。也有的內(nèi)燃機在機體里設(shè)有專門的噴油機構(gòu),也可起到同樣的作用?;钊敳恳虺惺苋細鈮毫?,所以一般比較厚;有的活塞頂內(nèi)部還制有加強筋。
②環(huán)槽部環(huán)槽部主要用于安裝活塞環(huán)以防止燃油或燃氣漏入曲軸箱,并將活塞吸收的熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給汽缸壁,與此同時阻止?jié)櫥透Z入燃燒室?;钊^部加工有數(shù)道安裝活塞環(huán)的環(huán)槽,上面2一3道用于安裝氣環(huán),下面1、2道是油環(huán)槽。對空氣濾清器的要求是:濾清效率高、阻力小、應(yīng)用周期長且保養(yǎng)方便。油環(huán)槽的底部鉆有許多徑向小孔,以便油環(huán)從汽缸壁上刮下多余的潤滑油從小孔流回曲軸箱。
有的內(nèi)燃機在活塞頂?shù)揭画h(huán)槽之間,或者一直到以下幾道環(huán)槽處,都開有細小的隔熱溝槽。溝槽在活塞工作時,可形成一定的退讓性,可以防止活塞與汽缸壁的咬合,故這種活塞可適當減小活塞與汽缸間的間隙。
二道環(huán)槽的耐磨性,有的內(nèi)燃機在環(huán)槽部位上隨著內(nèi)燃機的不斷強化,為了提高一鑲鑄耐熱和耐磨的奧氏體鑄鐵護槽圈。
③活塞銷座銷座用以安裝活塞銷,主要起傳遞氣壓力的作用?;钊N座與頂部之間往往還有加強筋,以增加剛度。銷座孔內(nèi)設(shè)有安裝彈性卡環(huán)的環(huán)槽,活塞銷卡環(huán)是用來防止活塞銷在工作中發(fā)生軸向竄動,竄出活塞銷座孔而打壞汽缸體。
④裙部活塞頭部低一道油環(huán)槽以下的部分稱為裙部。其作用主要是對活塞在汽缸內(nèi)的運動加以導(dǎo)向,此外它還承受側(cè)壓力。柴油機由于燃氣壓力高,側(cè)壓力大,所以裙部也比較長,以減小單位面積上的壓力和磨損。
由于柴油機汽缸壓力很大,要求裙部具有足夠大的承壓面積,又要在任何情況下保持它與汽缸壁有佳的配合間隙(既不因間隙過大而使密封性變差和產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象,又不因間隙過小而刮傷汽缸壁,甚至發(fā)生咬缸現(xiàn)象)。故其活塞裙部通常不開切槽,只是將活塞軸向制成上小下大的圓錐形,并將裙部徑向做成橢圓形。因此,柴油機活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機的大。因此,機械增壓系統(tǒng)通常只適用于增壓壓力不超過160~170kPa的低增壓小功率柴油機。為了保證柴油機壓縮終了有足夠的壓力和溫度,則要求其有更好的密封性,因此,柴油機應(yīng)具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。
主軸瓦的修配
主軸瓦(曲軸軸承)的修配的基本工藝與軸頸接觸面積的要求,以及松緊度與接觸面積之間關(guān)系的處理等'同連桿瓦(連桿軸承)基本一致。但連桿軸承是單個配合,而曲軸軸承是幾道曲軸軸承支持著一根曲軸'這就要求修配后的各道曲軸軸承中心線必須一致,因此首先應(yīng)進行水平線的校正,而后再研合各軸承。當浮子達到規(guī)定的放水水位時,液面?zhèn)鞲衅鲗㈦娐方油?,在儀表盤上的放水警告燈就發(fā)出放水信號,這時需及時松開油水分離器上的放水塞放水。
1)水平線的校正在修刮前,首先檢查當軸瓦裝入座孔時,各道軸瓦是否在一條水平線上。
檢查方法:在曲軸軸頸上涂上一層紅油,并把曲軸放在裝有軸瓦的汽缸體上,裝上軸瓦蓋適當擰緊螺栓(用約60cm長的撬棍能以臂力撬動曲軸為宜),撬動曲軸數(shù)圈,然后取下瓦蓋,抬下曲軸,查看各道軸瓦的接觸情況。
若各道軸瓦接觸面積相差很大或個別軸瓦根本不接觸,一般應(yīng)另行選配軸瓦。若各道軸瓦雖然不一致,但相差不多,可把下瓦接觸重的部分刮去,直至達到接觸面積為75%以上為止,此時,下軸瓦的水平線即校好(曲軸箱有三種常見結(jié)構(gòu)形式:底座式、隧道式和懸掛式。在校正水平線時,者校下瓦,后者校上瓦)。為保證內(nèi)燃機噴訕(或點火)準時可靠,凸輪軸和曲軸必須保持一定的正時關(guān)系。在校正水平線的過程中,因各道軸瓦的水平線是很不相同的,并且它們之間相互影響,因此,要經(jīng)常而準確地觀察與分析各道軸瓦的變化情況及其原因,并注意以下兩占
①在水平線未校正好前,不要刮削上瓦,否則可能會造成當水平線尚未校好時,扭力已達到規(guī)定值,而上瓦接觸仍很差,松緊度也過松等不良現(xiàn)象。
②當水平線校好后,除下瓦的個別較重部分適當刮去外,不用刮削下瓦的方法來達到松緊度適當?shù)哪康?,否則,可能使校好的水平線又遭到破壞。
2)刮配各道軸瓦水平線校好后,抬上曲軸,并按記號裝上主軸瓦蓋,以一定次序逐道擰緊螺栓,每擰緊一道,轉(zhuǎn)動曲軸數(shù)圈,松開該道螺栓,再擰緊另一道,全部這樣做完后,取下主軸瓦蓋,根據(jù)接觸面情況修刮軸瓦合金。
修刮方法同連桿瓦的修刮方法。
擰瓦蓋的順序:3道軸瓦:2、1、3
4道軸瓦:2、3、1、4
5道軸瓦:3、2、4、1、5
7道軸瓦:4、2、6、3、7、1、5
供油量的調(diào)節(jié)
噴油泵向噴油器供給的柴油量主要取決于柱塞的有效行程和柱塞的直徑,其數(shù)值等于柱塞開始壓油時,回油孔處斜槽的下邊緣至回油孔下邊緣的距離。此距離愈長,有效行程愈長,則供油量愈大,而這一距離的長短則可通過轉(zhuǎn)動柱塞加以改變。油量控制機構(gòu)就是根據(jù)柴油機負荷的大小,轉(zhuǎn)動柱塞來調(diào)節(jié)供油量,使其與負荷相適應(yīng)。當采用上述旋流紙質(zhì)空氣濾清器時,消聲器出口處需預(yù)裝有與之匹配的排氣引射管,當柴油機排氣時,高速氣流通過喉管處使廢氣氣流增大,于是便形成了真空度。
油量控制機構(gòu)有兩種形式:齒桿式和撥叉式。
①齒桿式油量控制機構(gòu)目前應(yīng)用廣泛。柱塞下端有條狀凸塊伸入套筒的缺口內(nèi),套筒則松套在柱塞套筒的外面。套筒的上部用固緊螺釘鎖緊一個可調(diào)齒圈,可調(diào)齒圈與齒桿相嚙合。移動齒桿即可改變供油量。當需要調(diào)整某缸供油量時,先松開可調(diào)齒圈的固緊螺釘,然后轉(zhuǎn)動套筒,帶動柱塞相對于齒圈轉(zhuǎn)動一定角度,再將齒圈固定即可。聯(lián)軸器主要有兩個凸緣盤組成:裝在驅(qū)動齒輪軸上的凸緣盤和裝在噴油泵凸輪軸一端的從動凸緣盤,兩凸緣盤間用螺釘連接。這種油量控制機構(gòu)傳動平穩(wěn)、工作可靠,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。
②撥叉式油量控制機構(gòu)主要由供油拉5、調(diào)節(jié)叉和調(diào)節(jié)臂等組成。當供油拉桿移動時,固定在拉桿上的調(diào)節(jié)叉隨即撥動調(diào)節(jié)臂,使柱塞隨之一起轉(zhuǎn)動,從而改變供油量。柱塞僅轉(zhuǎn)動很小角度就能使供油量改變很大,因此撥叉式油量控制機構(gòu)對供油量的調(diào)節(jié)十分靈敏。柴油機的增壓系統(tǒng)隨著生產(chǎn)的需要和科技水平的不斷提高,對柴油機的要求也越來越高,既要求柴油機輸出功率要大,經(jīng)濟性要好,而且重量要輕,體積要小。其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易,適用于中小型柴油機。
在柱塞直徑一定時,有效行程愈長,供油量愈大,噴油延續(xù)時間愈長。噴油延續(xù)時間過長,則會由于后期噴入的燃料不能充分燃燒而使柴油機性能惡化。因此,供油量較大的柴油機,必須選用較大的柱塞直徑。
對于多缸噴油泵,如各缸的供油量不一致時,必須進行調(diào)整。調(diào)整的方法因結(jié)構(gòu)不同而異。如采用撥叉式油量控制機構(gòu),則可通過改變調(diào)節(jié)叉在拉桿上的位置來調(diào)整供油量。