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普通連桿
內燃機的連桿組主要由連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿襯套和連桿螺栓等部分組成。
①連桿小頭連桿小頭的結構通常為短圓管形,用來安裝活塞銷。消聲器內燃機排出的廢氣在排氣管中流動時,由于排氣門的開閉與活塞往復運動的影響,氣流呈脈動形式,并具有較大的能量。通常以半徑較大的圓弧與桿身圓滑銜接,從而減少過渡處的應力集中。在小頭孔中壓配有耐磨的錫青銅、鋁青銅或鐵基粉末冶金的薄壁襯套,以減小活塞銷的磨損。為了潤滑襯套和全浮式活塞銷的配合表面,在連桿小頭和襯套上方鉆孔或銑槽,以收集飛濺下來的油霧。對采用壓力潤滑方式的連桿,在桿身中鉆有油道,潤滑油從曲軸連桿軸頸,經過桿身油道進小頭襯套的摩擦表面。
②連桿桿身連桿桿身一般采用“工”字形斷面,這是因為在材料斷面面積相等的條件下,其抗彎斷面模數大,00桿在輕00情況下獲得大的結構剛度和強度。
③連桿大頭連桿大頭是連桿與曲軸連桿軸頸相連接的部分,亦是連桿軸頸的軸承部分。連桿大頭一般通過孔心分成兩部分,以利于拆裝,其中被分開的小部分稱為連桿蓋(或連桿瓦蓋),裝配時,這兩部分用兩個或四個連桿螺栓連接。
連桿螺栓一般用中碳合金鋼經精加工調質處理制成。另外還有測量法和鉛絲、銅皮法,這兩種方法已在前面講過,在這里就不再重述。為使連桿軸瓦與大頭貼合良好,防止大頭剖分面在受力時產生縫隙,連桿螺栓必須具有一定的預緊力。所以各生產廠對螺栓的扭緊力矩都作了詳細的規(guī)定。裝配時,連桿螺栓應按一定次序、對稱均勻、分2-3次逐步擰緊,達到規(guī)定的扭緊力矩。連桿螺栓緊固后,為防止其松脫,一般采用開口銷、鐵絲、鎖緊片等鎖緊。當螺紋確加工且合理擰緊時,不加任何鎖緊裝置,連桿螺栓也不會松動。所以在現代內燃機中,連桿螺栓大多沒有特別的鎖緊裝置。
由于大頭孔的精度要求很高,因此必須在剖分后再組合在一起進行孔的加工??准庸ず蟊仨毻ㄟ^定位裝置將大頭蓋與連桿大頭之間的相對位置加以固定,以防裝配時錯位。同時在大頭與大頭蓋的一側打上配對記號,以免裝錯。
連桿大頭的剖分形式有平切口和斜切口兩種。剖分面垂直于連桿桿身中心線的稱為平切口。剖分面與桿身中心線傾斜成一定角度(60°~90°,通常成45°)的稱為斜切口。
氣門組
氣門組包括氣門、氣門座、氣門導管、氣門彈簧、彈簧座及鎖緊裝置等零件。
在壓縮和燃燒過程中,氣門必須保證嚴密的密封,不能出現漏氣現象。否則內燃機的功率會下降,嚴重時內燃機由于壓縮終了溫度和壓力太低,一直不能著火(點火)啟動。氣門在漏氣情況下工作,高溫燃氣長時間沖刷進氣門,使氣門過熱、燒損。
氣門是在高溫、高機械負荷及冷卻潤滑困難的條件下工作的。氣門頭部還承受氣體壓力的作用。排氣門還要受到高溫廢氣的沖刷,經受廢氣中硫化物的腐蝕。因此,要求氣門具有足夠的強度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的能力。
氣門分為進氣門和排氣門兩種。頂置式氣門配氣機構有每缸二氣門(一個進氣門、一個三氣門(兩個進氣門、一個排氣門)、四氣門(兩個進氣門、兩個排氣門)和五氣門(三個進氣門、兩個排氣門)之分。二氣門多用于中小功率的內燃機;后三者用于強化程度較高的中、大型內燃機,并以四氣門結構的居多。為了提高氣門座表面的耐磨性,有時采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨的零件,然后壓入相應的孔中。
進氣門山于工作溫度稍低,一般采用普通合金鋼;排氣門普遍采用耐熱合金鋼。為了節(jié)約成本,有時桿部選用一般合金鋼,而頭部采用耐熱合金鋼,然后將兩者焊接在一起。
氣門錐而是氣門與氣門座之間的配合面,氣門的密封性就是依靠兩個表面嚴密貼合來保證的。此外,氣門接受燃氣的加熱量的75%要通過錐面?zhèn)鞒觥挠欣趥鳠岬挠^點出發(fā),氣門錐面與氣門座接觸的寬度應愈寬愈好,但是接觸面愈寬,密封的可靠性就愈低,因為工作面上的比壓減小,雜物和硬粒不易被碾碎和排走。它由柴油機的曲軸通過齒輪、皮帶或鏈條等傳動裝置帶動增壓器旋轉。所以通常要求氣門錐面密封環(huán)帶的寬度在之間即可。
氣門頂面上有時還銑出一條較窄的凹槽,主要用于研磨氣門時能將工具插入槽中旋轉氣門。氣門和氣門座配對進行研磨,研磨后氣門即不能互換。
氣門錐面的錐角一般為30°或45°。也有少數內燃發(fā)動機做成60°或15°錐角的。錐角愈小,單位面積上的壓力也愈小,氣門與氣門座之間的相對滑動位移也較小,從而使氣門的磨損減輕。因此,有的內燃機進氣門錐面的錐角為30°。
排氣門由于高溫廢氣不斷流過錐面,廢氣中的碳煙微粒容易沉積附著在錐面上,影響密封性。因此,排氣門要求錐面上的比壓要高些,以利于積炭的排除。排氣門大多采用45°的錐角。為了制造和維修方便,不少內燃機進、排氣門錐角均采用45°。
氣門座的錐角有時比氣門錐角大0.5°~1°,使兩者接觸面積更小,可以提高工作面的比壓,從而提高其密封的可靠性。
氣門頭部的直徑對氣流的阻力影響較大。頭部直徑愈大,其流通截面也愈大,因而阻力減小。但直徑的大小受汽缸頂面的限制??紤]到進氣阻力對內燃機性能的影響比排氣阻力更大,所以一般都使進氣門的直徑比排氣門稍大。有些內燃機的進、排氣門直徑相同,以便于制造和維修。為保證氣門的密封性,必須在氣門與傳動件之間留適當的間隙,習慣稱之為“氣門間隙”,并有“冷間隙"與“熱間隙”之分。但如果兩者材料不同,則必須打上標記,以免裝錯。
氣門頭部邊緣應保持一定的厚度,一般為1、3mm,以防止工作時,由于氣門與氣門座
之間的沖擊而損壞或被高溫氣體燒蝕。為了改善氣門頭部的耐磨性和耐腐蝕性,以增強密封性能,有些內燃機在排氣門的密封錐面上,堆焊一層特種合金。
氣門導管
氣門導管的主要功用是保證氣門與氣門座有的同心度,使氣門在氣門導管內作往復直線運動。此外,還擔負部分傳熱的任務。
氣門導管在250、300℃的高溫及潤滑不良條件下工作,易磨損。氣門導管一般選用灰鑄鐵或球墨鑄鐵制造;近年來,我國廣泛應用鐵基粉末冶金加工氣門導管,它在潤滑不良的條件下也能可靠工作,磨損很小。
為了防止氣門導管可能落入汽缸中,在導管露出汽缸蓋部分嵌有卡環(huán)。氣門與氣門導管之間通常留有一定的間隙。間隙過小會影響氣門的運動,在桿身受熱膨脹時還可能卡死;間隙過大則氣門運動時會有擺動現象,使氣門座磨損不均勻。同時機油也容易從間隙中漏入汽缸,造成燒機油等不良后果。當減壓環(huán)帶的下邊緣進入出油閥座的內孔時,柱塞上部的油腔即與高壓油管隔斷。
氣門座是與氣門密封錐面相配合的支承面,它與氣門共同保證密封性能,同時它還要把氣門頭部的熱量傳遞出去。
氣門座可以直接在汽缸蓋或汽缸體上加工而成。為了提高氣門座表面的耐磨性,有時采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨的零件,然后壓入相應的孔中。這個零件即稱為氣門座圈。鋁制汽缸蓋或汽缸體進、排氣門座都必須采用氣門座圈。對于強化內燃機,排氣門熱負荷高、磨損嚴重,所以排氣門座通常都采用氣門座圈。但一般說來,由于凸輪軸的受力不大,它的磨損速度是緩慢的,通常在內燃機兩三個大修周期(甚至更長時間)才達到允許使用極限。有的增壓內燃機,由于進氣管中無真空度,所以進氣門處得不到機油的潤滑,而排氣門處由于有廢氣中的油煙可起到潤滑作用,所以進氣門座有座圈,而排氣門座則沒有。
采用氣門座圈的優(yōu)點是提高了座面的耐磨性和壽命,更換和維修也比較方便。缺點是傳熱條件差,加工要求高,氣門座圈如工作時松脫則會造成事故。
氣門座圈的外表面有制成圓錐形或圓柱形兩種。錐形表面壓入座圈孔時,必須按規(guī)定的沖力將其壓緊。氣門座圈如壓入鋁合金汽缸蓋中時,其配合表面常制成溝槽,當氣門座圈壓入后,少量鋁金屬會擠入溝槽中,在對氣門座孔擴口時也會促使鋁合金擠入,以提高座圈在座孔中的緊固程度,防止松脫。若軸頸上有毛糙、可將00#砂布剪成與軸頸同寬并蘸上少許機油把毛糙打磨光。
氣門座緊壓在汽缸蓋的座孔中,磨損后可以更換。氣門錐面是氣門與氣門座之間的配合面,氣門的密封性就是依靠兩個表面嚴密貼合來保證的。為了保證密封,每個氣門和氣門座都要配對研磨,研磨后氣門不能互換。
凸輪軸的修理
①凸輪軸軸頸的修理凸輪軸軸頸磨損有兩種修理方法。一種是壓入在汽缸體承孔內的圖可拆換的凸輪軸承,而且,這種凸輪軸比較普遍,可用磨小軸頸尺寸和配用相應尺寸的凸輪軸承,其修理尺寸一般分為四級:每級縮?。?.25、o.50、0.75、1.00),通常在磨床上進行。另一種是凸輪軸直接在汽缸體承孔內旋轉,則修理軸頸時,應用鍍鉻加粗,然后磨削至標準尺寸或修理尺寸再凸輪的修理鬥輪的表面如有擊痕、毛糙及不均勻的磨損時,應用凸輪軸專用磨床進行修整,或根據標準樣板予以細致的修理。凸輪高度因磨損減少至一定限度時(它的允許限度決定于凸輪滲碳層的厚度,一般不超過0.50、0.8mm),應在專用的靠模車床或凸輪軸專用磨床上進行光磨。如果磨損過大,可進行合金焊條堆焊(如系采用普通焊條時,焊后需進行滲碳并經熱處理),然后按樣板進行光磨,恢復原來的幾何形狀。正時齒輪的檢驗與修理凸輪軸上的正時齒輪工作過久會磨損,使齒隙變大,在工作中會產生噪聲。在堆焊時為了避免受熱變形,可將凸輪軸置于水中,僅將施焊部分露出水面。凸輪頂端具有錐度的,如錐度消失或不符合規(guī)定時,應予以修復。
③其他部位的修理 凸輪軸裝正時齒輪固定螺母的螺紋如有損傷,應堆焊修復或更換新件。正時齒輪鍵與鍵槽需吻合,如有磨損應換新鍵。機油泵驅動齒輪的輪齒磨損,其齒損超過0.50mm時,應予以堆焊修復。偏心輪表面磨損超過0.50mm時,應予以修復。如果焊接折斷的曲軸,需按曲軸折斷的原痕找出中心縫,用電焊在斷縫兩側先點焊幾點,再在裂縫未電焊的兩面開槽后焊接。驅動齒輪及凸輪因磨損過大或有斷裂等情況時,則應更換凸輪軸。