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(1)活塞
活塞的功用是承受燃?xì)獾膲毫?,并?jīng)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?xì)庾饔孟?,不斷地作高速往?fù)直線運(yùn)動(dòng)。由于受到周期性變化的燃?xì)鈮毫屯鶑?fù)慣性力的作用,活塞承受很大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,加之溫度分布不均勻,就會(huì)引起熱應(yīng)力。因此,要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強(qiáng)度與剛度?;钊诟邷亍⒏邏?、高速條件下工作,其潤滑條件較差,活塞與汽缸壁摩擦嚴(yán)重。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。為減小磨損,活塞表面必須耐磨。
高速內(nèi)燃機(jī)的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內(nèi)燃機(jī)的不斷強(qiáng)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(nèi)燃機(jī)較多采用鑄鐵活塞,其目的在于提高其強(qiáng)度,減小熱膨脹系數(shù)。此外,由于柴油機(jī)噴油泵本身的性能特點(diǎn),在怠速工作時(shí)不容易保持穩(wěn)定,而在高速時(shí)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(shí)出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象。活塞的基本構(gòu)造可分為頂部、環(huán)槽部(防漏部或頭部)、活塞銷座和裙部四部分。
①頂部頂部是構(gòu)成燃燒室的一部分,其結(jié)構(gòu)形狀與發(fā)動(dòng)機(jī)及燃燒室的型式有關(guān)?;钊敳康膸追N不同結(jié)構(gòu)形狀。小型內(nèi)燃機(jī)大多采用平頂活塞,優(yōu)點(diǎn)是制造簡單,受熱面積小。大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室,其形狀比較復(fù)雜,一般都制有各種各樣的凹坑。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。凹坑是為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況而設(shè)置的,使可燃混合氣的形成更有利,燃燒過程更完善。有的內(nèi)燃機(jī)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。
內(nèi)燃機(jī)活塞所受的熱負(fù)荷大(尤其是直接噴射式內(nèi)燃機(jī)),往往會(huì)使活塞引起熱疲勞,產(chǎn)生裂紋。因此,有的內(nèi)燃機(jī)可從連桿小頭上的噴油孔噴射機(jī)油,以冷卻活塞頂內(nèi)壁。也有的內(nèi)燃機(jī)在機(jī)體里設(shè)有專門的噴油機(jī)構(gòu),也可起到同樣的作用?;钊敳恳虺惺苋?xì)鈮毫?,所以一般比較厚;有的活塞頂內(nèi)部還制有加強(qiáng)筋。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。
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?xì)饴┤肭S箱,并將活塞吸收的熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給汽缸壁,與此同時(shí)阻止?jié)櫥透Z入燃燒室?;钊^部加工有數(shù)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。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。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。
有的內(nèi)燃機(jī)在活塞頂?shù)揭画h(huán)槽之間,或者一直到以下幾道環(huán)槽處,都開有細(xì)小的隔熱溝槽。溝槽在活塞工作時(shí),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(dāng)減小活塞與汽缸間的間隙。
二道環(huán)槽的耐磨性,有的內(nèi)燃機(jī)在環(huán)槽部位上隨著內(nèi)燃機(jī)的不斷強(qiáng)化,為了提高一鑲鑄耐熱和耐磨的奧氏體鑄鐵護(hù)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(qiáng)筋,以增加剛度。銷座孔內(nèi)設(shè)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(dòng),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(duì)活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)加以導(dǎo)向,此外它還承受側(cè)壓力。柴油機(jī)由于燃?xì)鈮毫Ω?,?cè)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(jī)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(chǎn)生敲缸現(xiàn)象,又不因間隙過小而刮傷汽缸壁,甚至發(fā)生咬缸現(xiàn)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(jī)活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機(jī)的大。如果焊接折斷的曲軸,需按曲軸折斷的原痕找出中心縫,用電焊在斷縫兩側(cè)先點(diǎn)焊幾點(diǎn),再在裂縫未電焊的兩面開槽后焊接。為了保證柴油機(jī)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(jī)應(yīng)具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。
曲軸裂紋和折斷的原因、檢驗(yàn)及修理
1)原因其原因除與曲軸彎、扭大致相同外,還有以下幾個(gè)方面。
①光磨軸頸時(shí),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。
②軸承的間隙過大或合金脫落,引起沖擊載荷的增大。
③曲軸長期工作后發(fā)生疲勞損傷。
④曲軸經(jīng)常在臨界轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
⑤汽缸體變形,曲軸軸承座不正,修配曲軸軸承時(shí),各曲軸軸承座孔不在一軸線上。
⑥潤滑油道不暢通,曲軸處于半干摩擦狀態(tài),導(dǎo)致曲軸裂斷。
⑦曲軸材質(zhì)不佳,或制造時(shí)存有缺陷。
⑧曲軸平衡遭到破壞,曲軸受到很大的慣性沖擊,使曲軸疲勞而裂斷。
主軸瓦的修配
主軸瓦(曲軸軸承)的修配的基本工藝與軸頸接觸面積的要求,以及松緊度與接觸面積之間關(guān)系的處理等'同連桿瓦(連桿軸承)基本一致。但連桿軸承是單個(gè)配合,而曲軸軸承是幾道曲軸軸承支持著一根曲軸'這就要求修配后的各道曲軸軸承中心線必須一致,因此首先應(yīng)進(jìn)行水平線的校正,而后再研合各軸承。廢氣渦輪增壓是利用柴油機(jī)排出的廢氣能量來驅(qū)動(dòng)增壓器,將空氣壓縮后再送入汽缸的一種增壓方法。
1)水平線的校正在修刮前,首先檢查當(dāng)軸瓦裝入座孔時(shí),各道軸瓦是否在一條水平線上。
檢查方法:在曲軸軸頸上涂上一層紅油,并把曲軸放在裝有軸瓦的汽缸體上,裝上軸瓦蓋適當(dāng)擰緊螺栓(用約60cm長的撬棍能以臂力撬動(dòng)曲軸為宜),撬動(dòng)曲軸數(shù)圈,然后取下瓦蓋,抬下曲軸,查看各道軸瓦的接觸情況。
若各道軸瓦接觸面積相差很大或個(gè)別軸瓦根本不接觸,一般應(yīng)另行選配軸瓦。若各道軸瓦雖然不一致,但相差不多,可把下瓦接觸重的部分刮去,直至達(dá)到接觸面積為75%以上為止,此時(shí),下軸瓦的水平線即校好(曲軸箱有三種常見結(jié)構(gòu)形式:底座式、隧道式和懸掛式。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(shí)使用,在大修時(shí)一律不得使用。在校正水平線時(shí),者校下瓦,后者校上瓦)。在校正水平線的過程中,因各道軸瓦的水平線是很不相同的,并且它們之間相互影響,因此,要經(jīng)常而準(zhǔn)確地觀察與分析各道軸瓦的變化情況及其原因,并注意以下兩占
①在水平線未校正好前,不要刮削上瓦,否則可能會(huì)造成當(dāng)水平線尚未校好時(shí),扭力已達(dá)到規(guī)定值,而上瓦接觸仍很差,松緊度也過松等不良現(xiàn)象。
②當(dāng)水平線校好后,除下瓦的個(gè)別較重部分適當(dāng)刮去外,不用刮削下瓦的方法來達(dá)到松緊度適當(dāng)?shù)哪康?,否則,可能使校好的水平線又遭到破壞。
2)刮配各道軸瓦水平線校好后,抬上曲軸,并按記號(hào)裝上主軸瓦蓋,以一定次序逐道擰緊螺栓,每擰緊一道,轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸數(shù)圈,松開該道螺栓,再擰緊另一道,全部這樣做完后,取下主軸瓦蓋,根據(jù)接觸面情況修刮軸瓦合金。
修刮方法同連桿瓦的修刮方法。
擰瓦蓋的順序:3道軸瓦:2、1、3
4道軸瓦:2、3、1、4
5道軸瓦:3、2、4、1、5
7道軸瓦:4、2、6、3、7、1、5
柴油機(jī)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(duì)柴油機(jī)的要求也越來越高,既要求柴油機(jī)輸出功率要大,經(jīng)濟(jì)性要好,而且重量要輕,體積要小。柴油機(jī)輸出功率的大小,取決于進(jìn)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(jī)的輸出功率,經(jīng)濟(jì)有效的辦法是增加進(jìn)入汽缸的空氣量。在柴油機(jī)汽缸容積保持不變的條件下,增加進(jìn)入汽缸的空氣密度是提高柴油機(jī)輸出功率的主要手段。噴油器的作用是將燃料霧化成細(xì)粒,并使它們適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵抑校纬闪己玫目扇蓟旌蠚?。然而,空氣密度與壓力成正比,與溫度成反比,因此,增加進(jìn)氣壓力,降低進(jìn)氣溫度都能提高進(jìn)氣密度,目前柴油機(jī)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(jī))將柴油機(jī)的進(jìn)氣在缸外壓縮后再送入汽缸,以增加柴油機(jī)的進(jìn)氣量,從而提高平均有效壓力和功率。