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普通連桿
內(nèi)燃機(jī)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(jié)構(gòu)通常為短圓管形,用來安裝活塞銷。此外,由于柴油機(jī)噴油泵本身的性能特點,在怠速工作時不容易保持穩(wěn)定,而在高速時又容易運(yùn)轉(zhuǎn)甚至“飛車”,所以在柴油機(jī)上必須安裝調(diào)速器,以保持其怠速穩(wěn)定和防止高速時出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象。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(yīng)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(jīng)過桿身油道進(jìn)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(shù)大,00桿在輕00情況下獲得大的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)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(jīng)精加工調(diào)質(zhì)處理制成。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(chǎn)生縫隙,連桿螺栓必須具有一定的預(yù)緊力。所以各生產(chǎn)廠對螺栓的扭緊力矩都作了詳細(xì)的規(guī)定。因此,在這種柴油機(jī)(特別是直接噴射式柴油機(jī))的噴油泵上,往往裝有離心式供油提前角自動調(diào)節(jié)器。裝配時,連桿螺栓應(yīng)按一定次序、對稱均勻、分2-3次逐步擰緊,達(dá)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(dāng)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(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)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(jìn)行孔的加工。孔加工后必須通過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(cè)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。
軸頸磨損的檢驗與修理
1)軸頸磨損的原因曲軸經(jīng)長時間使用后,由于作用在連桿軸頸和曲軸軸頸的力的大小和方向周期變化而產(chǎn)生不均勻的磨損,這是自然磨損的必然結(jié)果,是正常現(xiàn)象,但由于使用不當(dāng)、潤滑不良、軸承間隙過大或過小,都會加速軸頸的磨損和軸頸磨損不勻度,磨損后的主要表現(xiàn)是軸頸的不圓(失圓)和不圓柱形(錐形)。③粉漬法將曲軸用煤油或柴油洗凈抹干后,在曲軸表面均勻涂上一層滑石粉,然后用小手錘輕敲曲軸臂,如果曲軸存在裂紋,油漬就會由裂紋內(nèi)部滲出而使曲軸表面的滑石粉變成黃褐色,即可發(fā)現(xiàn)裂紋之所在。
曲軸軸頸(又稱主軸頸)和連桿軸頸的磨損,是由于磨損不均勻而形成沿圓周的軸徑不圓和沿長度的不圓柱形磨損。連桿軸頸的磨損往往比曲軸軸頸的磨損約大1~2倍。銅皮法:用長約30mm,寬約10mm,厚度與標(biāo)準(zhǔn)間隙相同(取小值)的銅皮(四周角應(yīng)做成圓口,使用時應(yīng)涂上一薄層機(jī)油)放于軸承和軸頸間,按照規(guī)定扭力旋緊軸承蓋螺栓用手扳動曲軸或飛輪,若扳不動,表示軸瓦與軸頸的徑向間隙過小。曲軸軸頸的磨損因兩端活塞連桿組相互作用的結(jié)果,所受合力一般小于連桿軸頸,因此,其磨損也小于連桿軸頸。
不圓一一連桿軸頸磨損不圓,主要是由于:內(nèi)燃機(jī)工作時的氣體壓力、活塞連桿組運(yùn)動的慣性力以及連桿大端的離心力所形成的合力,作用在軸頸的內(nèi)側(cè)面上。因此,連桿軸頸磨損發(fā)生在各軸頸的內(nèi)側(cè)面(即靠曲軸中心線的一側(cè))。
曲軸軸頸的不圓比連桿軸頸小,也是由于在連桿軸頸離心力的牽制下各點載荷的不均勻性和連續(xù)時間的不同而造成的。其大部位是靠近連桿軸頸的一側(cè)。
不圓柱形一一連桿軸頸的不圓柱形(斜削)磨損,主要是油道中機(jī)械雜質(zhì)的偏積。因為通向連桿軸頸的油道是傾斜的,在曲軸旋轉(zhuǎn)離心力的作用下,使?jié)櫥椭械臋C(jī)械雜質(zhì),隨著潤滑油沿油道的上斜面流入連桿軸頸的一側(cè),由于雜質(zhì)的偏積,造成同一軸頸不均勻的磨損,磨損的大部位是雜質(zhì)偏積的一側(cè)。④供油開始和結(jié)束要求迅速干脆,防止供油停止后噴油器滴油或出現(xiàn)不正常噴射,影響噴油器的使用壽命。另外,由于某些內(nèi)燃機(jī)為了縮短連桿長度,將連桿大端做成不對稱,因而造成連桿軸頸沿軸線方向所受的載荷分布不均勻,形成連桿軸頸長度方向沿軸線方向的磨損不均勻。
2)軸頸圓度及圓柱度誤差的檢驗曲軸軸頸和連桿軸頸圓度及圓柱度誤差的檢驗,一般用外徑千分尺在軸頸的同一橫斷面上進(jìn)行多點測量(先在軸頸油孔的兩側(cè)測量,旋轉(zhuǎn)90°,再測量),其大直徑與小直徑之差,即為圓度誤差;兩側(cè)端測得的直徑差即為圓柱度誤差。
軸頸的圓度及圓柱度公差,直徑在80mm。以下的為0.025mm,直徑在80mm以上的為0.040mm,如超過了,均應(yīng)按規(guī)定修理尺寸進(jìn)行修磨。此外,還可用眼看、手摸來發(fā)現(xiàn)軸頸的擦傷、起槽、毛糙和燒蝕等損傷。
3)軸頸的磨損、圓度及圓柱度超差的修理和磨削
①軸頸磨損傷痕的修理如果曲軸各道軸頸的圓度和圓柱度都未超過規(guī)定限度,而僅有輕微的擦傷、起槽、毛糙和燒蝕等情況,可用與軸頸寬度相同的細(xì)紗布長條纏繞在軸頸上,再用麻繩或布條在紗布上繞兩三圈,用手往復(fù)拉動繩索的兩端,進(jìn)行光磨。或用特別的磨光夾具進(jìn)行光磨。但是為了進(jìn)氣更充分,排氣更干凈,進(jìn)、排氣門要提早打開、延遲關(guān)閉。軸頸的傷痕磨去后,為了降低軸頸表面粗糙度,可將軸頸和磨夾上的磨料清洗干凈,涂上一層潤滑油,再進(jìn)行后的拋光。
②軸頸圓度及圓柱度超差的修理曲軸軸頸和連桿軸頸的圓度及圓柱度超過0.025mm或0.040mm時,即需按次一級的修理尺寸進(jìn)行磨削修整,或進(jìn)行振動推焊,鍍鉻后再磨削至規(guī)定尺寸。曲軸的磨削一般是在專用的曲軸磨床或用普通車床改制的設(shè)備上進(jìn)行。增壓方法按照驅(qū)動增壓器所用能量來源的不同,基本的增壓方法可分為三類:機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和復(fù)合增壓系統(tǒng)三類。在一般小型修配單位,有的用細(xì)銼刀將軸頸仔細(xì)地銼圓,仔細(xì)檢驗,反復(fù)進(jìn)行,再用繩索或磨夾按上述方法進(jìn)行光磨。運(yùn)用這種方法修理需要有較熟練的鉗工技術(shù),才能保證一定的修理質(zhì)量。一般修理入員不可效仿。丨
③軸頸的車磨軸頸的修理尺寸,柴油機(jī)有6級,每縮小0.25mm為一級(0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50),油機(jī)有16級,每縮小0.125mm為一級(0.125、1.250、1.125、1.000、1.625、1.750、1.875、2.000)??諝鉃V清器空氣濾清器的功用是濾除空氣中的灰塵及雜質(zhì),將清潔的空氣送入汽缸內(nèi),以減少活塞連桿組、配氣機(jī)構(gòu)和汽缸磨損。軸頸的大縮小量不得超過2mm,超過時,應(yīng)用堆焊、鍍鉻和噴鍍等方法修復(fù)。
a.確定修理尺寸上機(jī)磨削。修理尺寸是這樣確定的:曲軸軸頸修理尺寸一磨損嚴(yán)重軸頸的小直徑一加工余量×2,一般尺寸加工余量為0·05mmo所得之值對照修理尺寸表,看這個數(shù)值同哪一級修理尺寸比較近,就選擇哪一級修理尺寸。在特殊情況下,如軸瓦的修刮量太小,可以在軸瓦的背面加上適當(dāng)厚度的銅墊片,但這種方法只能在中、小修時使用,在大修時一律不得使用。修理尺寸選擇好后,就在磨床上進(jìn)行磨削。
b.注意事項。修理時要以磨損厲害的軸頸為標(biāo)準(zhǔn),把各個軸頸車磨成一樣大小。然后用磨床在焊接處進(jìn)行磨削加工,使表面光潔平整,并可在曲軸的工作表面進(jìn)行熱處理,以增加工作表面的抗磨性能。由于主軸頸和連桿軸頸的磨損程度不一樣,所以,它們的修理尺寸不一定是同一級的,而各道主軸頸或連桿軸頸的修理尺寸,在一般情況下應(yīng)采用同一級的。曲軸的圓根處保留完善,千萬不能磨小圓角的弧度,一般圓角的半徑為4~6mm。
c.車磨后的要求。其失圓度和錐形度應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于新鮮氣體(或可燃混合氣)和廢氣流動慣性都很大,雖然進(jìn)、排氣門同時開啟,但氣流并不互相錯位與混合。一般而言,當(dāng)D<80mm時,主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.015mm和0.02mm;當(dāng)D>80m,主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.02mm和0.03mm。
空氣濾清器
空氣濾清器的功用是濾除空氣中的灰塵及雜質(zhì),將清潔的空氣送入汽缸內(nèi),以減少活塞連桿組、配氣機(jī)構(gòu)和汽缸磨損。對空氣濾清器的要求是:濾清、阻力小、應(yīng)用周期長且保養(yǎng)方便。空氣濾清器的濾清方式有以下三種。
①慣性式(離心式):利用灰塵和雜質(zhì)在空氣成分中密度大的特點,通過引導(dǎo)氣流急劇旋轉(zhuǎn)或拐彎,從而在離心力的作用下,將灰塵和雜質(zhì)從空氣中分離出來。
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。
③過濾式(干式):引導(dǎo)氣流通過濾芯,使灰塵和雜質(zhì)被黏附在濾芯上。
為獲得較好的濾清效果,可采用上述兩種或三種方式的綜合濾清。空氣濾清器由濾清器殼和濾芯等組成,濾清器殼由薄鋼板沖壓而成。濾芯有金屬絲濾芯和紙質(zhì)濾芯等。
135系列4、6缸直列柴油機(jī)用空濾器,這種紙質(zhì)濾芯(金屬絲濾芯)濾清器目前應(yīng)用廣泛,濾芯普遍采用樹脂處理的微孔濾紙制成,濾芯上下兩端由塑料密封墊圈密封。柴油機(jī)工作時,空氣經(jīng)紙質(zhì)濾芯濾清后,從接管沿進(jìn)氣管被吸入汽缸。這種濾清器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護(hù)方便;出油閥副也是成對進(jìn)行選配并精細(xì)研磨而成的偶件,在使用時不能隨意更換。但用于塵粒量大的環(huán)境時,工作壽命較短,且不甚可靠。
國產(chǎn)135系列增壓柴油機(jī)用的旋流紙質(zhì)空氣濾清器。它主要由旋流粗濾器(內(nèi)部豎置有旋流管)、紙質(zhì)主精濾芯和安全濾芯三部分組成。空氣經(jīng)旋流管離心力的作用,使空氣中的絕大部分塵粒落入旋流管下端的集塵室,塵粒再經(jīng)排氣引射管(安裝在消聲器出口處)隨柴油機(jī)廢氣一起排出。粗濾后較清潔的空氣通過紙質(zhì)精濾及安全濾芯濾清,后進(jìn)入發(fā)動機(jī)汽缸。有的發(fā)動機(jī)只規(guī)定了冷間隙,此時的冷間隙數(shù)值能保證發(fā)動機(jī)在熱機(jī)狀態(tài)下仍有一定的氣門間隙。
當(dāng)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(dāng)柴油機(jī)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。利用此真空度將空濾器集塵室中的塵粒經(jīng)橡膠管吸入排氣引射管內(nèi),并與柴油機(jī)廢氣一起排出。
調(diào)速器的功用
調(diào)速器的功用是在柴油機(jī)所要求的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),能隨著柴油機(jī)外界負(fù)荷的變化而自動調(diào)節(jié)供油量,以保持柴油機(jī)轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。
對于柴油機(jī)而言,改變供油量只需轉(zhuǎn)動噴油泵的柱塞即可。隨著供油量加大,柴油機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩都相應(yīng)增大,反之則減少。
柴油機(jī)驅(qū)動其他工作機(jī)械(如發(fā)電機(jī)、水泵等)時,如其輸出轉(zhuǎn)矩與工作機(jī)械克服工作阻力所需的轉(zhuǎn)矩(阻力矩)相等,則工作處于穩(wěn)定狀態(tài)(轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定)。如阻力矩超過輸出轉(zhuǎn)矩,則柴油機(jī)轉(zhuǎn)速將下降,如不能達(dá)到新的穩(wěn)定工況,則柴油機(jī)將停止工作。當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩大于阻力矩時,則轉(zhuǎn)速將升高,如不能達(dá)到新的平衡,則轉(zhuǎn)速將不斷上升,會發(fā)生“飛車”事故。由于工作機(jī)械的阻力矩會隨著工作情況的變化而頻繁變化,操作入員是不可能及時靈敏地調(diào)節(jié)供油量,使柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與外界阻力相適應(yīng)的,這樣,柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速就會出現(xiàn)劇烈的波動,從而影響工作機(jī)械的正常工作。因此,工程機(jī)械(如發(fā)電)用柴油機(jī)必須設(shè)置調(diào)速器。此外,由于柴油機(jī)噴油泵本身的性能特點,在怠速工作時不容易保持穩(wěn)定,而在高速時又容易運(yùn)轉(zhuǎn)甚至“飛車”,所以在柴油機(jī)上必須安裝調(diào)速器,以保持其怠速穩(wěn)定和防止高速時出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象。噴油泵的結(jié)構(gòu)形式很多,按作用原理的不同,大體可分為四類:柱塞式噴油泵、分配式噴油泵、泵一噴嘴和PT泵。