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普通連桿
內(nèi)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(jié)構(gòu)通常為短圓管形,用來安裝活塞銷。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)過桿身油道進小頭襯套的摩擦表面。檢驗時,先將曲定軸和軸承的承推端面的一邊靠合,用撬棍擠曲軸后端,然后用厚薄規(guī)在一道曲軸臂與止推墊圈間的測量。
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的規(guī)定。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。因此,在這種柴油機(特別是直接噴射式柴油機)的噴油泵上,往往裝有離心式供油提前角自動調(diào)節(jié)器。所以在現(xiàn)代內(nèi)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(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。
曲軸的功用、工作條件及制造方法
曲軸的功用是將氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵觯则?qū)動與其相連的動力裝置。此外,它還要驅(qū)動內(nèi)燃機本身的配氣機構(gòu)及各種附件,如噴油泵、水泵和冷卻風(fēng)扇等。
曲軸在工作時,由于承受很高的氣體力、往復(fù)慣性力、離心力及其力矩的作用,因此曲軸內(nèi)部產(chǎn)生沖擊性的交變應(yīng)力(拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)),并易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動,從而引起曲軸的疲勞破壞。另外由于各軸頸在很高的壓力下作高速轉(zhuǎn)動,使軸頸與軸承磨損嚴重,所以,對曲軸的要求是:耐疲勞、耐沖擊;有足夠的強度和剛度;軸頸表面的耐磨性好并經(jīng)常保持良好的潤滑狀態(tài)多靜平衡與動平衡要好;在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動;安裝固定可靠并加以軸向定位或限制軸向位移。若感覺有阻力不能輕易扳動,但取出銅片后又能以輕微力量即可轉(zhuǎn)動,即表示合適。
曲軸毛坯制造采用鑄造和鍛造兩種方法。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。鍛造曲軸主要用于強化程度高的內(nèi)燃機,這類曲軸一般采用強度極限和屈服極限較高的合金鋼(如40Cr、35CrMo等)或中碳鋼(如45號鋼)制造:造曲軸廣泛應(yīng)用于中小功率內(nèi)燃機,通常采用高強度球墨鑄鐵鑄造,其優(yōu)占:過方,成本低;能夠鑄出合理的結(jié)構(gòu)形狀;對扭轉(zhuǎn)振動的阻尼作用優(yōu)于鋼材。
曲軸的分類
①白軸按各組成部分的連接情況,可分為組合式曲軸和整體式曲軸兩種。
即將曲軸分成若干部分,分別制造與加工,然后組裝成一個整體:其優(yōu)點是加工方便,便于產(chǎn)品系列化。缺點是拆裝不方便,組裝質(zhì)量不易保證,重量大,成本高,采用滾動軸承,噪聲大,難以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速。
整體式曲軸,即曲軸的各組成部分鑄(或鍛)造在一根曲軸毛坯上。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、強度及剛度好、重量輕、成本低。
②按照曲軸主軸頸數(shù)目,可分為全支承曲軸和非全支承曲軸。
全支承曲軸即是在任兩個相鄰曲拐之間都設(shè)有主軸頸的曲軸。其主軸頸總數(shù)比連桿軸數(shù)多一個。配氣機構(gòu)與進排氣系統(tǒng)的功用是按內(nèi)燃機(柴油機或油機)的工作循環(huán)和著火(或點火)順序,定時地開啟和關(guān)閉各缸的進排氣門,以保證新鮮空氣(或可燃混合氣)適時充入汽缸,并將燃燒后的廢氣即時排出。這種曲軸的優(yōu)點是曲軸的剛度大,主軸承負荷輕。其缺點是內(nèi)燃機軸向尺寸加長。非全支承曲軸的主軸頸總數(shù)等于或少于連桿軸頸數(shù),其優(yōu)點是尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。缺點是剛度和強度較差,主軸承負荷較重。柴油機因負荷較重,一般多采用全支承曲軸。非全支承曲軸多用于負荷較輕的內(nèi)燃機。
氣門導(dǎo)管
氣門導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)作往復(fù)直線運動。此外,還擔(dān)負部分傳熱的任務(wù)。
氣門導(dǎo)管在250、300℃的高溫及潤滑不良條件下工作,易磨損。氣門導(dǎo)管一般選用灰鑄鐵或球墨鑄鐵制造;近年來,我國廣泛應(yīng)用鐵基粉末冶金加工氣門導(dǎo)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(dǎo)管可能落入汽缸中,在導(dǎo)管露出汽缸蓋部分嵌有卡環(huán)。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(biāo)定工況下可使噪聲下降約為30dB(A)。氣門與氣門導(dǎo)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(xiàn)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。
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(yīng)的孔中。因此凸輪工作表面磨損較嚴重,還可能出現(xiàn)擦傷、麻點等不正常磨損情況。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(nèi)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。有的增壓內(nèi)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。在修刮時,必須根據(jù)接觸情況,以左手托連桿或瓦蓋,右手將持平,以手腕運動,使由外向內(nèi)修刮,起刀和落刀要穩(wěn),要始終保持的鋒利。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(dāng)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。
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。
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。氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)作往復(fù)直線運動。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。由此可知:要提高柴油機的輸出功率,經(jīng)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。
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。