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V型連桿
v型內(nèi)燃機左右兩側(cè)相對應(yīng)的兩個汽缸的連桿,通常都裝在同一個曲柄銷上。按照兩個連桿連接方式的不同,可分為下列三種形式。
①并列連桿相對應(yīng)的左右兩缸的連桿,一前一后地裝在同一曲柄銷上。由于連桿的結(jié)構(gòu)形式相同,因此可以通用,而且兩側(cè)汽缸的活塞連桿組的運動規(guī)律相同。其缺點是兩側(cè)汽缸的中心線沿曲軸軸向要錯開一段距離,因而曲軸的長度增加,使曲軸剛度降低。
②主副連桿主副連桿又稱關(guān)節(jié)式連桿,一列汽缸的連桿裝在連桿軸頸上,稱為主連桿;另一列汽缸的連桿,通過一圓柱銷與主連桿的耳銷孔相連接,稱為副連桿。左右兩列對應(yīng)汽缸的主副連桿及其中心線位于同一平面內(nèi)。
這種形式的優(yōu)點是曲軸的長度不需加長,使曲軸剛度加強。缺點是連桿不能互換。副連桿對主連桿產(chǎn)生附加彎矩,以及左右兩列汽缸的活塞連桿組運動規(guī)律不同。
③叉片式連桿左右兩列汽缸相對應(yīng)的兩個連桿中,一個連桿的大頭做成叉形,另一個連桿的大頭插在叉形連桿的開擋內(nèi),稱為叉片式連桿。
叉形連桿桿身的工字斷面的長軸位于垂直于擺動平面的平面內(nèi)。根據(jù)各凸輪的相對位置和凸輪軸的旋轉(zhuǎn)方向,即可判斷發(fā)動機的發(fā)火次序。其翼板伸到大頭的部分就成為叉形,這使片式連桿擺動時,在叉形連桿桿身上開槽的高度可以減小,因而強度有所提高叉形連桿的優(yōu)點是兩列汽缸中活塞連桿組的運動規(guī)律相同,曲軸的長度不需加長。缺點是叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜,大頭的剛度也不夠高。
在缸徑較大,缸數(shù)較多的v型內(nèi)燃機上,多采用主副連桿和叉片式連桿,而一般v型內(nèi)燃機則多采用并列式連桿。
內(nèi)燃機中的軸承以滑動軸承(又稱軸瓦)為多,其中受力較大且具有重要作用軸承和曲軸主軸承。它們的工作情況對內(nèi)燃機的可靠性、使用壽命等有很大影響。它們的工作情況和材料要求大致相同,因此在此一并介紹。
軸瓦是用厚1~3mm的鋼帶作瓦背,其上澆有厚0.3~1.0mm的減摩合金(白合金、銅鉛合金或鋁基合金)的薄壁零件。由于連桿軸承在工作時受到氣體壓力和活塞連桿組往復(fù)慣性力的沖擊作用,而且軸承工作表面和軸之間有很高的相對滑動速度,由于高負荷、高速度的作用,所以軸承很容易發(fā)熱和磨損。氣門導(dǎo)管在250、300℃的高溫及潤滑不良條件下工作,易磨損。這就要求減摩合金的機械強度要高,耐腐蝕,耐熱性和減摩性要好。由于柴油機的軸承負荷大,所以柴油機通常采用銅鉛合金或鋁基合金軸瓦。它們的強度高,承載能力大,耐磨性也好,但其減摩性較差。為了改善減摩合金的表面性能,通常在減摩合金上再鍍一層極薄的合金(多為鉛錫合金),構(gòu)成“鋼背一減摩合金一表層"的三層金屬軸瓦。我國在中小型內(nèi)燃機上廣泛采用了鋁基合金軸瓦,其疲勞強度高,減摩性也不差,耐腐蝕性好,制造成本低。
為了使軸瓦在工作中不致轉(zhuǎn)動或軸向移動,在軸瓦上沖出高出背面的定位凸鍵,在軸瓦裝入大頭孔中時,兩個凸鍵應(yīng)分別嵌入連桿桿身和連桿蓋的相應(yīng)凹槽中。若拔不出,則可將附有轉(zhuǎn)子的中間殼從臺虎鉗上取下后,倒置過來,將壓氣機葉輪部分浸沒在裝有沸水的盆內(nèi),稍待片刻后即可將葉輪從轉(zhuǎn)子軸上順利取下。有些軸瓦在內(nèi)表面有淺槽,用以儲油以利潤滑。但實踐證明,開油槽的軸瓦承載能力顯著降低,因此受力大的軸瓦,如主軸承的下軸瓦不開槽。
軸瓦的內(nèi)外表面都經(jīng)過精密加工,因此,不允許以任何不適當?shù)氖止し绞郊庸ぃㄈ玟S連桿蓋、焊補合金等)。
裝配時,連桿軸瓦與曲柄銷間應(yīng)有適當?shù)挠湍らg隙。安裝軸瓦時,必須保持干凈,如有任何雜物落入,將會破壞其緊密性,引起軸瓦變形、過熱甚至燒壞合金。
活塞與連桿的裝配與檢驗
①將活塞上所標記的裝配方向認定準確
a.有膨脹槽的活塞,應(yīng)朝向連桿噴油孔的相對面。
b.活塞頂上的箭頭:指向排氣管。
c.活塞頂上的凹槽:按相關(guān)位置裝配。
d.活塞平頂無記號:任意裝配(但不能裝錯缸)。
②活塞、活塞銷及連桿小頭的裝配將鋁制活塞(全浮式)活塞,放入水中加熱到75~85℃,取出活塞后迅速擦凈銷孔,將活塞銷推入孔的一端,立即在襯套內(nèi)涂以少許機油,把連桿伸入活塞內(nèi)與活塞銷對正(注意方向:一般大頭上有油匙的一邊應(yīng)朝向工作時的轉(zhuǎn)動方向)。繼續(xù)用手的腕力將活塞銷推入另一銷孔(或用木錘敲進)。其中要考慮失圓度在內(nèi),而各機型軸瓦與軸頸的徑向間隙均有具體規(guī)定。尤其用木錘往里敲時,活塞銷一定要裝正,否則對銷孔內(nèi)表面有損傷。裝好后繼續(xù)放入水中加溫,當溫度達到90℃左右時,再從水中取出,當活塞銷處于垂直地面位置時,活塞銷在孔中應(yīng)不能自動下移,如果下移就證明配合松;另外應(yīng)搖動連桿,看活塞銷是否在孔中轉(zhuǎn)動,如能轉(zhuǎn)動,證明配合正常。如活塞銷在孔中不轉(zhuǎn)動,則證明配合過緊,此時應(yīng)把銷子打出來,適當修刮。
③活塞銷與連桿襯套裝配檢驗在常溫下,檢查活塞銷與襯套的配合情況時,可以手扶住活塞,另一手持連桿大頭部分擺動,如果活塞銷和襯套配合正常,擺動時應(yīng)有一定的阻力;或用手握住活塞,使連桿大頭部分稍向上,虛線位置,若襯套與活塞銷配合正常,則連桿能借本身的重量徐徐下降。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。若配合松時,則下降很快;若配合緊了,則連桿不下降。若配合稍松,可用合適的工具在襯套兩邊輕輕敲擊數(shù)下,這樣可以使襯套內(nèi)徑稍變小,若緊得不多,則不必用修刮,可將活塞銷裝進襯套,然后將活塞銷夾在虎鉗上,來回搬動連桿,使襯套內(nèi)表面磨得光滑些即可。
④活塞連桿裝好后,在活塞銷兩端裝入卡環(huán)一定要把卡環(huán)裝在槽內(nèi),并使開口朝向活塞的上邊(活塞頂端方向),這是因為活塞銷端部受熱膨脹的系數(shù)大,卡環(huán)長期受高溫而失去彈力,開口朝上時,卡環(huán)端部回縮,不易跑出槽外,同時,開口朝上,還可以保存潤卡環(huán)有兩種(鋼絲和鋼片)。如卡環(huán)為鋼片時,其卡環(huán)槽深度為0.6~0.7mm;卡環(huán)為鋼絲時,槽的深度為鋼絲直徑的1/2、2/3,卡環(huán)裝入槽內(nèi)與槽的四周應(yīng)接觸嚴密。①光磨軸頸時,沒有使軸頸與曲軸臂(曲柄)連接處保持一定的內(nèi)圓角(一般要求軸頸的內(nèi)圓角為1~3mm之間)引起應(yīng)力集中而使曲軸斷裂??ōh(huán)與活塞銷兩端的間隙均應(yīng)不小于0.10mm。保留此間隙的目的在于使活塞銷受熱后有膨脹的余地。若沒有此間隙,活塞銷膨脹會使活塞的變形加大,甚至頂出卡環(huán),易造成“拉缸”事故。間隙過小或沒有時,可將活塞銷磨短少許即可。
⑤檢查活塞連桿組的彎扭在連桿校驗器上檢查整套活塞連桿組是否有彎扭現(xiàn)象(檢查時不裝活塞環(huán)),檢查方法:按要求將活塞連桿組裝在連桿校驗器上,使活塞的底部與槽塊的頂部接觸,通過左右間隙的測量來確定活塞連桿組的扭曲,不得超過0.10mm;通過測量活塞裙部上下與平塊之間的間隙來確定活塞連桿組的彎曲,不得超過0.10mm,若超過規(guī)定就要重新對軸承、活塞銷孔、連桿襯套、連桿的彎曲與扭曲進行校驗。錐面下部有一圓柱形的環(huán)帶稱為減壓環(huán)帶,減壓環(huán)帶與出油閥座的內(nèi)孔精密配合,也具有密封作用。
⑥活塞連桿組的重量規(guī)定內(nèi)燃機的型號不同,要求也不一樣,各內(nèi)燃機說明書均有具體規(guī)定,例如,135系列柴油機,新機時,在同一臺柴油機中各活塞質(zhì)量差不得大于5g,在同一臺柴油機中各連桿組(包括連桿體、連桿蓋、大小頭軸承、連桿螦釘)質(zhì)量差不得大于30g。凸輪軸通常采用齒輪驅(qū)動,齒輪裝在凸輪軸前端,與曲軸上的齒輪直接或間接嚙合,稱為正時齒輪。一般修理時要求略低一些,例如鑄鐵活塞直徑在150mm左右的,各缸質(zhì)量差不能超過15g,連桿不能超過30、40g,活塞連桿組不超過60~80g,汽缸直徑在100mm左右的鋁活塞各缸質(zhì)量差不超過10g,連桿不能超過25~30g,活塞連桿組不能超過40~50g。
氣門彈簧
氣門彈簧的功用是保證氣門在關(guān)閉時能壓緊在氣門座上,而在運動時使傳動件保持相互接觸,不致因慣性力的作用而相互脫離,產(chǎn)生沖擊和噪聲。重疊角過小,達不到預(yù)期改善換氣質(zhì)量的目的,過大則可能產(chǎn)生廢氣倒流現(xiàn)象,降低內(nèi)燃機的工作性能。所以氣門彈簧在安裝時就有較大氣門彈簧的材料通常為高碳錳鋼、硅錳鋼和鎳鉻錳鋼的鋼絲,用冷繞成型后,經(jīng)熱處理而成。為了提高彈簧的疲勞強度,一般用噴丸或噴砂表面處理。氣門彈簧的形狀多為圓柱形螺旋彈簧。
氣門彈簧在工作時可能發(fā)生共振。當氣門彈簧的固有振動頻率與凸輪軸轉(zhuǎn)速或氣門開閉的次數(shù)成倍數(shù)關(guān)系時,就會產(chǎn)生共振。共振會使氣門彈簧加速疲勞損壞,配氣機構(gòu)也無法正常工作,因而應(yīng)盡力防止。
通過增加彈簧剛度來提高固有頻率是防止共振的措施之一。內(nèi)燃機對配氣機構(gòu)及進排氣系統(tǒng)的要求是:進入汽缸的新鮮氣或可燃混合氣要盡可能多,排氣要盡可能充分。但剛度增加,凸輪表面的接蘭應(yīng)力加大,使磨損加快,曲軸驅(qū)動配氣機構(gòu)所消耗的功也增加。有的內(nèi)燃機采用變鏍距彈簧來防止共振。工作時,彈簧螺距較小的一端逐漸疊合,有效圈數(shù)不斷減少,因而固有頻率也不斷增加。這種氣門彈簧在安裝時,應(yīng)將螺距較小的一端靠近氣門座。
不少內(nèi)燃機采用兩根氣門彈簧來防止共振。在有些小型柴油機上,往往不裝輸油泵,而依靠重力供油(柴油箱的位置比噴油泵的位置高)柴油機的燃料是在壓縮過程接近終了時噴入汽缸內(nèi)的。內(nèi)、外兩根氣門彈簧同心地安裝在一個氣門。采用雙彈簧的優(yōu)點除了可以防止共振外,同時當一根彈簧折斷時,另一根還可繼續(xù)維持工作,不致產(chǎn)生氣門落入汽缸的事故。此外,在保證相同彈力的條件下,雙彈簧的高度可比一根彈簧的小,因而可降低整機高度。采用雙彈簧時,內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應(yīng)相反,以避免當一根彈簧折斷時,折斷部分卡入另一根彈簧中。
推桿和搖臂的檢驗與修理
(1)推桿
推桿的常見失效形式有以下兩種。
①桿身彎曲:用鐵錘打直。
②上端凹坑及下端球頭磨損:一般采用堆焊或更換的方法修復(fù)。
(2)搖臂
搖臂的常見失效形式也有兩種。
①搖臂壓頭磨損成凹坑形狀一般而言,氣門搖臂的撞擊表面應(yīng)凸出4.2mm,磨損后,也不得低于3.2mm,如果過低,則應(yīng)進行堆焊,并對其進行必要的表面熱處理。
②搖臂孔襯套及軸磨損搖臂孔襯套和搖臂軸的配合間隙一般在0.025、0.065mm范圍內(nèi)。調(diào)整氣門間隙的方法是:先松開調(diào)整螺釘?shù)逆i緊螺母,再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘,用規(guī)定數(shù)值的厚薄規(guī)插入氣門桿與搖臂之間進行測量,使氣門間隙符合規(guī)定,調(diào)整好后再將鎖緊螺母擰緊,復(fù)查一次,直至氣門間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。如果磨損過大,配合間隙超過使用極限,則應(yīng)將軸鍍鉻加粗,并磨至標準尺寸,然后重新配襯套。若軸頸沒有明顯磨損而襯套磨損較嚴重時,可以不磨軸頸,而更換新襯套,然后按軸的尺寸搪孔或鉸孔至相應(yīng)尺寸,得到合適的配合間隙。