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(1)活塞
活塞的功用是承受燃氣的壓力,并經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,不斷地作高速往復直線運動。由于受到周期性變化的燃氣壓力和往復慣性力的作用,活塞承受很大的機械負荷和熱負荷,加之溫度分布不均勻,就會引起熱應力。因此,要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度。活塞在高溫、高壓、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。①止推片軸向定位,凸輪軸止推片用螺釘固定在汽缸體上,止推片與正時齒輪之間應留有適當的間隙,此間隙的大小通常為0。
高速內燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內燃機的不斷強化,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?;钊幕緲嬙炜煞譃轫敳?、環(huán)槽部(防漏部或頭部)、活塞銷座和裙部四部分。取出轉子軸時應十分小心,切不可將轉子軸上螺紋碰及浮動軸承內孔表面。
①頂部頂部是構成燃燒室的一部分,其結構形狀與發(fā)動機及燃燒室的型式有關。活塞頂部的幾種不同結構形狀。小型內燃機大多采用平頂活塞,優(yōu)點是制造簡單,受熱面積小。大多數內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置的,使可燃混合氣的形成更有利,燃燒過程更完善。有的內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。因此凸輪工作表面磨損較嚴重,還可能出現擦傷、麻點等不正常磨損情況。
內燃機活塞所受的熱負荷大(尤其是直接噴射式內燃機),往往會使活塞引起熱疲勞,產生裂紋。因此,有的內燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油,以冷卻活塞頂內壁。也有的內燃機在機體里設有專門的噴油機構,也可起到同樣的作用?;钊敳恳虺惺苋細鈮毫Γ砸话惚容^厚;其方法是:在軸瓦上涂一薄層機油,然后裝在軸頸上,按規(guī)定力矩擰緊連桿螺栓,用手使勁甩動連桿,如軸瓦合金為巴氏合金即鎳基合金,可依靠連桿本身的慣性轉動1/2、1圈。有的活塞頂內部還制有加強筋。
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活塞環(huán)傳給汽缸壁,與此同時阻止?jié)櫥透Z入燃燒室。活塞頭部加工有數道安裝活塞環(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。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。(1)機械增壓系統(tǒng)增壓器(壓氣機)由柴油機直接驅動的增壓方式稱為機械增壓系統(tǒng)。
有的內燃機在活塞頂到一環(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,有的內燃機在環(huán)槽部位上隨著內燃機的不斷強化,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。銷座孔內設有安裝彈性卡環(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的運動加以導向,此外它還承受側壓力。柴油機由于燃氣壓力高,側壓力大,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生敲缸現象,又不因間隙過小而刮傷汽缸壁,甚至發(fā)生咬缸現象)。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。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,柴油機應具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。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。
活塞銷的常見故障與檢修
(1)活塞銷的常見故障
1)活塞銷的磨損
①原因承受較大的交變負荷。
②后果活塞銷、活塞銷座孔及連桿襯套配合處相對磨損;活塞銷與活塞銷座孔、活塞銷與連桿襯套配合間隙增大;產生敲擊聲(銷子響)。
2)斷裂
①原因活塞銷質量不好,有裂紋。
②后果打壞汽缸體,造成事故。
(2)活塞銷的檢驗與修理
1)活塞銷磨損的測量與修復
①磨損的測量內燃機的活塞銷,應用千分尺測量。測量時要測三個部位:兩頭和中間。每一部位所測得的任意兩相互垂直的直徑之差即為該部位的失圓度;三個部位上所測得的大與小直徑之差即為錐形度;其失圓度及錐形度一般不應大于0.005mm。
②修復當徑向磨損大于0.5mm時,必須更換;當徑向磨損小于0.5mm時,可采用鍍鉻或鐓粗的方法修復(鐓:沖壓金屬板使其變形,不加熱叫冷鐓,加熱叫熱鐓)。
2)活塞銷裂紋的檢驗方法是先將活塞銷清洗干凈,然后用放大鏡觀察,必要時可用磁力探傷法檢查。如有裂紋、表面脫落或銹蝕嚴重等均應更換。
(3)活塞銷與銷座孔的修配
1)活塞銷的選配
①活塞銷除標準尺寸外,還有四級加大修理尺寸: 0.08mm、 0.12mm、 0.020mm、 025mm。
②選配時應根據銷孔磨損以后的內徑,選用近似于內徑的加大活塞銷(一般比銷孔的內徑大0.025~0.05mm),如選用大一級的加大活塞銷配合時仍感松曠,則應重選活塞。
③內燃機大修時,因選配的活塞是新的,因此,活塞銷應選配標準的,以便給以后的維修留有更換的余地。
④新選配的活塞銷錐形度和失圓度應不超過0.005mm,表面粗糙度不低于0.32,對多缸內燃機而言,各缸的活塞銷質量相差不得超過10g。
⑤活塞銷與銷座孔,在常溫(15~25℃)下,應有0.025~0.04mm的過盈量。
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。如果讓廢氣直接排入大氣中,會產生強烈的排氣噪聲。消聲器的功用是減小排氣噪聲和消除廢氣中的火星。
消聲器一般是用薄鋼板沖壓焊接而成。
它的工作原理是降低排氣的壓力波動和消耗廢氣流的能量。
一般采用以下幾種方法:
①多次改變氣流方向;
②使氣流多次通過收縮和擴大相結合的流通斷面;
③將氣流分割為很多小的支流并沿不平滑的表面流動;
④降低氣流溫度。
KTA19基本型柴油機的消聲器,它是多腔膨脹共振型(在膨脹筒圓周充填有吸聲的超細玻璃纖維),在標定工況下可使噪聲下降約為30dB(A)。
柴油機的增壓系統(tǒng)
隨著生產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,經濟性要好,而且重量要輕,體積要小。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量及熱能的有效利用率。由此可知:要提高柴油機的輸出功率,經濟有效的辦法是增加進入汽缸的空氣量。在柴油機汽缸容積保持不變的條件下,增加進入汽缸的空氣密度是提高柴油機輸出功率的主要手段。然而,空氣密度與壓力成正比,與溫度成反比,因此,增加進氣壓力,降低進氣溫度都能提高進氣密度,目前柴油機中采用增壓器來提高壓力,采用中冷器降低氣體的溫度。當采用上述旋流紙質空氣濾清器時,消聲器出口處需預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。
所謂增壓,即用增壓器(壓氣機)將柴油機的進氣在缸外壓縮后再送入汽缸,以增加柴油機的進氣量,從而提高平均有效壓力和功率。