活塞销与销座孔的技术要求
①在常温下,应有微量过盈(一般为0.0025、0.04mm),加温到75~85℃时,又有微量间隙,使活塞销能在销座孔内转动,而冷却后,活塞裙部椭圆变形即长轴缩短(与活塞硝轴线相垂直方向);如阻力矩超过输出转矩,则柴油机转速将下降,如不能达到新的稳定工况,则柴油机将停止工作。短轴伸长(活塞销轴线方向),其变化均不应超过0.04mmo这一点,是活塞销与销座孔修配的关键。若配合太紧,机油进不去,使活塞销的润滑变坏,加剧磨损,甚至会产生卡缸现象;若配合太松,会使活塞销在活塞往复运动中撞击活塞和连杆衬套,磨损加剧,严重时会出现活塞销折断或窜出,造成事故。
②接触面积不少于75%。这是因为,接触面积太小,单位面积承受载荷上升,加速磨损,影响松紧度,内燃机寿命下降。
活塞销与销座孔的配合,是通过对活塞销座孔的搪削或铰削完成的。铰削销座孔时,应选用长刃铰刀,使两个销座孔能同时进行铰削,以保证两孔的同心度。
①选择铰刀根据销座孔的实际尺寸选择铰刀,并将铰刀夹在虎钳上,使其与钳口的平面保持垂直。
②调整铰刀铰刀向上调整尺寸缩小,向下调整尺寸扩大。因一刀是试验性的微量铰削,销座孔铰削量较小,一般是调整到刀片上端露出销座孔即可,,以后各刀的调整量也不应过大,一般是旋转调整螺母60°~90°为宜,当铰削量过小时,可再旋转调整螺母30°~60°。对于多缸柴油机的喷油泵,还要求各缸的供油次序应符合选定的发动机发火次序,各缸的供油时刻、供油量和供油压力等参数尽量相同,以保证各缸工作的均匀性。
③铰削铰削时,两手握住活塞稳妥轻压,轻压的力要均匀,掌握要平正,按顺时针方向旋转铰削。为了使销座孔铰削正直,每调整一次铰刀,要从销座孔的两个方向铰一下,当转到某个位置很紧时,可稍倒转一下,再继续顺时针方向旋转,能在转不动时硬转,这样对刀片和销孔表面均有影响,而且要一直铰到底,将活塞从铰刀的另一端取出;当输出转矩大于阻力矩时,则转速将升高,如不能达到新的平衡,则转速将不断上升,会发生“飞车”事故。中途不能倒转回来,因为,这样会使活塞销孔内圆表面出现与铰刀刀片数目相同的阶梯,以致在工作过程中,活塞销和孔的配合间隙会迅速增大;为了提高粗糙度,接近铰好时,铰刀的铰削量应尽量调小
④试配铰削过程中应随时用活塞销试配,防止把活塞销座孔铰大,当铰削到用手掌的力量将活塞销推入一个销座孔的1/3左右时,应停止铰削。然后用木锤或垫以铜铳用手锤轻轻将活塞销打入一个销座孔,试配一两次检查接触情况后,再继续打入另一个座孔。出油阀在出油阀弹簧及高压柴油的共同作用下迅速下落,高压油管中的油压迅速降低。打压时,活塞销要放正,以防销子倾斜损伤销座孔的工作面,后将活塞销铳出,查看接触面情况,适当进行修刮。
⑤刮配修刮不仅能增加活塞销与销座孔的接触面积,而且还可以获得合适的配合紧度,修刮时刀刃应与销座孔的轴线成30°~40°角,以避免修刮面积过大,刮伤未接触的部位,修刮时应按从里到外,刮重留轻,刮大留小的原则进行,两端边缘处好开始少刮或不刮,以防止刮成喇叭口形,待活塞销与销座孔的松紧度和接触面接近合适时,再稍修刮两端,修刮后,使松紧度和接触面都达到要求。因为在热机状态下,由于内燃机工作时间的长短不同,其机温也有所差别,气门间隙的大小不好把握。
松紧度的要求:常温下,油机能用手掌的力量,把活塞销推进一个座孔的1/2一2/3为宜;由于新鲜气体(或可燃混合气)和废气流动惯性都很大,虽然进、排气门同时开启,但气流并不互相错位与混合。柴油机要求活塞在水中加温到75~85℃时,在活塞销上涂以机油,用手掌稍用力将其推入销座孔为合适接触面的要求:接触面75‰以上,在销座孔工作面上的印痕应星点分布均匀,轻重一致。
连杆组的功用是连接活塞与曲轴,将活塞承受的燃气压力传给曲轴,并和连杆配合,把活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。
连杆在工作时,承受有三种作用力:活塞传来的气体压力;活塞组零件及连杆本身(小头)的惯性力;连杆本身绕活塞销作变速摆动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性的变化,因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂,就可能造成整机***的重大事故。如果刚度不足,使大头孔变形失圆,大头轴承的润滑条件受到***,则轴承会发热而烧损。连杆杆身变形弯曲,则会造成汽缸与活塞的偏磨,引起漏气和窜机油。所以要求连杆在尽可能轻的情况下,保证有足够的强度和刚度。气门导管气门导管的主要功用是保证气门与气门座有的同心度,使气门在气门导管内作往复直线运动。
为保证连杆结构轻巧,且有足够的刚度和强度,一般常用中碳钢(如45号钢)模锻或滚压成形,并经调质处理。中小功率内燃机连杆有采用球墨铸铁制造的,其效果良好,且成本较低。强化程度高的内燃机采用合金钢(如40Cr、40MnB、42CrMo等)滚压制造而成。合金钢的特点是强度高,但对应力集中比较敏感,因此采用合金钢制造连杆的时候,对其外部形状、过渡圆角和表面粗糙度等都有严格要求。大多数凸轮轴做成整体式,即各缸进、排气凸轮都在同一根轴上加工而成。近年来,硼钢、可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于制造内燃机连杆,其强度接近于中碳钢,并且其切削性能很好,对应力集中不敏感,制造成本低。
凸轮轴与正时齿轮
凸轮轴是气门传动组的主要零件,气门开启和关闭的过程主要是由它来控制。凸轮轴的苴主要配置有各缸进、排气凸轮、凸轮轴轴颈以及驱动附件的螺旋齿轮或偏心齿轮。轮轴各凸轮的相、位置按发动机规定的发火次序排列。根据各凸轮的相对位置和凸轮轴的旋转方向,即可判断发动机的发火次序。当减压环带的下边缘进入出油阀座的内孔时,柱塞上部的油腔即与高压油管隔断。为保证内燃机喷讪(或点火)准时可靠,凸轮轴和曲轴必须保持一定的正时关系。
凸轮轴承受周期性冲击载荷。凸轮与挺柱之间有很高的接触应力,其相对滑动速度也很高,而润滑条件则较差。因此凸轮工作表面磨损较严重,还可能出现擦伤、麻点等不正常磨损情况。凸轮轴一般用钢模锻而成。由此可知:要提高柴油机的输出功率,经济有效的办法是增加进入汽缸的空气量。近年来广泛采用合金铸铁和球墨铸铁铸造。大多数凸轮轴做成整体式,即各缸进、排气凸轮都在同一根轴上加工而成。
凸轮轴由曲轴驱动。由于凸轮轴与曲轴间有一定距离,中间必须通过传动件来传动。前传动方式主要有齿轮式传动和链条式传动两种。由于齿轮式传动方式工作可靠,寿命较长而应用广。由于机械增压系统压气机所消耗的功率是由曲轴提供的,当增压压力较高时,所耗的驱动功率也会很大,使整机的机械效率下降。齿轮式传动方式通常在曲轴齿轮和配气正时齿轮之间加装中间齿轮,使齿轮直径减小,以免机体横向尺寸增大。
为了使齿轮啮合平顺,减少噪声,正时齿轮一般采用斜齿,其倾斜角度约为10°,曲轴上的正时齿轮多用合金钢制造,而凸轮轴上的正时齿轮多用夹布胶木或工程塑料制成。
由于斜齿轮传动产生的轴向力,或由于工程机械加速都可能使凸轮轴发生轴向窜动。轴向窜动会引起配气正时不准,因此,对凸轮轴必须加以轴向***。
常见的凸轮轴轴向***的方法有以下两种。
①止推片轴向***,凸轮轴止推片用螺钉固定在汽缸体上,止推片与正时齿轮之间应留有适当的间隙,此间隙的大小通常为0.05~0.20mm,作为零件受热膨胀时的余地。此间隙的大小可通过更换隔圈来调整。
②推力轴承轴向*** 凸轮轴的一道轴承为推力轴承,装在轴承座孔内并用螺钉固定在机体上,其端面与凸轮轴的凸缘隔圈之间应留有适当的间隙。当凸轮轴轴向移动其凸缘通过隔圈碰到推力轴承时便被挡住。6135柴油机就是采用这种凸轮轴轴向***装置。
凸轮轴通常采用齿轮驱动,齿轮装在凸轮轴前端,与曲轴上的齿轮直接或间接啮合,称为正时齿轮。对于四冲程内燃机,每完成一个工作循环,曲轴旋转两周,各缸进、排气门各开启一次,凸轮轴只旋转一周,其传动比为2:1。空气滤清器空气滤清器的功用是滤除空气中的灰尘及杂质,将清洁的空气送入汽缸内,以减少活塞连杆组、配气机构和汽缸磨损。曲轴上的正时齿轮经过一个或两个中间齿轮,再传到凸轮轴上的正时齿轮。
在装配凸轮轴时,必须对准各对齿轮的正时记号,才能保证气门按规定时刻开闭,柴油机的喷油泵按规定时刻供油(或油机的分电器按规定时刻点火)。
供油干脆
供油干脆即供油迅速开始和断然结束。在柱塞偶件的上端面上,装有另一副精密偶件(出油阀与出油阀座),称为出油阀副。出油阀的主要作用就是使喷油泵供油开始及时迅速而停油干脆利落。
出油阀上部有一圆锥面,出油阀弹簧将此锥面压紧在出油阀座上,使柱塞上部空间与高压油管隔断。锥面下部有一圆柱形的环带称为减压环带,减压环带与出油阀座的内孔精密配合,也具有密封作用。减压环带下面的阀杆上铣有四个直槽,使断面呈十字形。也就是说,柴油发动机的喷油提前角(供油时间)是通过调整喷油泵的供油提前角来实现的。十字部分在出油阀升降时起导向作用,而四个沟槽则是柴油的通路。
当柱塞开始压油至柴油压力超过出油阀弹簧弹力时,出油阀开始升起,但并不出油,当出油阀升至减压环带下边缘离开出油阀座孔时,高压柴油才通过十字槽、高压油管流向喷油器,使供油迅速开始。
当柱塞斜槽边缘与回油孔接通时,高压柴油即倒流入低压油腔内。出油阀在出油阀弹簧及高压柴油的共同作用下迅速下落,高压油管中的油压迅速降低。
当减压环带的下边缘进入出油阀座的内孔时,柱塞上部的油腔即与高压油管隔断。随着出油阀的继续下落直至圆锥面落座,出油阀上方的高压油腔让出了一部分容积,因而高压油管中的油腔容积突然增大,油压又迅速降低,喷油立即停止,这就保证了喷油后期燃油的雾化质量,同时防止出现二次喷射和滴漏现象。此外,由于出油阀锥面与阀座配合严密,使高压油管中能保留一定量的柴油和保持一定的剩余压力,使下次供油比较迅速,且供油量较为均匀稳定。如减压环带磨损或间隙过大,使密封不良,就会导致柴油机工作性能恶化。根据各凸轮的相对位置和凸轮轴的旋转方向,即可判断发动机的发火次序。出油阀副也是成对进行选配并精细研磨而成的偶件,在使用时不能随意更换。
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