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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(lái)安裝活塞銷(xiāo)。消聲器內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣在排氣管中流動(dòng)時(shí),由于排氣門(mén)的開(kāi)閉與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的影響,氣流呈脈動(dòng)形式,并具有較大的能量。通常以半徑較大的圓弧與桿身圓滑銜接,從而減少過(guò)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(xiāo)的磨損。為了潤(rùn)滑襯套和全浮式活塞銷(xiāo)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(lái)的油霧。對(duì)采用壓力潤(rùn)滑方式的連桿,在桿身中鉆有油道,潤(rùn)滑油從曲軸連桿軸頸,經(jīng)過(guò)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?yàn)樵诓牧蠑嗝婷娣e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(guò)孔心分成兩部分,以利于拆裝,其中被分開(kāi)的小部分稱為連桿蓋(或連桿瓦蓋),裝配時(shí),這兩部分用兩個(gè)或四個(gè)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。另外還有測(cè)量法和鉛絲、銅皮法,這兩種方法已在前面講過(guò),在這里就不再重述。為使連桿軸瓦與大頭貼合良好,防止大頭剖分面在受力時(shí)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(duì)螺栓的扭緊力矩都作了詳細(xì)的規(guī)定。裝配時(shí),連桿螺栓應(yīng)按一定次序、對(duì)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(kāi)口銷(xiāo)、鐵絲、鎖緊片等鎖緊。當(dāng)螺紋確加工且合理擰緊時(shí),不加任何鎖緊裝置,連桿螺栓也不會(huì)松動(dòng)。所以在現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)中,連桿螺栓大多沒(méi)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??准庸ず蟊仨毻ㄟ^(guò)定位裝置將大頭蓋與連桿大頭之間的相對(duì)位置加以固定,以防裝配時(shí)錯(cuò)位。同時(shí)在大頭與大頭蓋的一側(cè)打上配對(duì)記號(hào),以免裝錯(cuò)。
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。
氣門(mén)組
氣門(mén)組包括氣門(mén)、氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管、氣門(mén)彈簧、彈簧座及鎖緊裝置等零件。
在壓縮和燃燒過(guò)程中,氣門(mén)必須保證嚴(yán)密的密封,不能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。否則內(nèi)燃機(jī)的功率會(huì)下降,嚴(yán)重時(shí)內(nèi)燃機(jī)由于壓縮終了溫度和壓力太低,一直不能著火(點(diǎn)火)啟動(dòng)。氣門(mén)在漏氣情況下工作,高溫燃?xì)忾L(zhǎng)時(shí)間沖刷進(jìn)氣門(mén),使氣門(mén)過(guò)熱、燒損。
氣門(mén)是在高溫、高機(jī)械負(fù)荷及冷卻潤(rùn)滑困難的條件下工作的。氣門(mén)頭部還承受氣體壓力的作用。排氣門(mén)還要受到高溫廢氣的沖刷,經(jīng)受廢氣中硫化物的腐蝕。因此,要求氣門(mén)具有足夠的強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的能力。
氣門(mén)分為進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)兩種。頂置式氣門(mén)配氣機(jī)構(gòu)有每缸二氣門(mén)(一個(gè)進(jìn)氣門(mén)、一個(gè)三氣門(mén)(兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)、一個(gè)排氣門(mén))、四氣門(mén)(兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)、兩個(gè)排氣門(mén))和五氣門(mén)(三個(gè)進(jìn)氣門(mén)、兩個(gè)排氣門(mén))之分。二氣門(mén)多用于中小功率的內(nèi)燃機(jī);后三者用于強(qiáng)化程度較高的中、大型內(nèi)燃機(jī),并以四氣門(mén)結(jié)構(gòu)的居多。為了提高氣門(mén)座表面的耐磨性,有時(shí)采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨(dú)的零件,然后壓入相應(yīng)的孔中。
進(jìn)氣門(mén)山于工作溫度稍低,一般采用普通合金鋼;排氣門(mén)普遍采用耐熱合金鋼。為了節(jié)約成本,有時(shí)桿部選用一般合金鋼,而頭部采用耐熱合金鋼,然后將兩者焊接在一起。
氣門(mén)錐而是氣門(mén)與氣門(mén)座之間的配合面,氣門(mén)的密封性就是依靠?jī)蓚€(gè)表面嚴(yán)密貼合來(lái)保證的。此外,氣門(mén)接受燃?xì)獾募訜崃康?5%要通過(guò)錐面?zhèn)鞒?。從有利于傳熱的觀點(diǎn)出發(fā),氣門(mén)錐面與氣門(mén)座接觸的寬度應(yīng)愈寬愈好,但是接觸面愈寬,密封的可靠性就愈低,因?yàn)楣ぷ髅嫔系谋葔簻p小,雜物和硬粒不易被碾碎和排走。它由柴油機(jī)的曲軸通過(guò)齒輪、皮帶或鏈條等傳動(dòng)裝置帶動(dòng)增壓器旋轉(zhuǎn)。所以通常要求氣門(mén)錐面密封環(huán)帶的寬度在之間即可。
氣門(mén)頂面上有時(shí)還銑出一條較窄的凹槽,主要用于研磨氣門(mén)時(shí)能將工具插入槽中旋轉(zhuǎn)氣門(mén)。氣門(mén)和氣門(mén)座配對(duì)進(jìn)行研磨,研磨后氣門(mén)即不能互換。
氣門(mén)錐面的錐角一般為30°或45°。也有少數(shù)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)做成60°或15°錐角的。錐角愈小,單位面積上的壓力也愈小,氣門(mén)與氣門(mén)座之間的相對(duì)滑動(dòng)位移也較小,從而使氣門(mén)的磨損減輕。因此,有的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門(mén)錐面的錐角為30°。
排氣門(mén)由于高溫廢氣不斷流過(guò)錐面,廢氣中的碳煙微粒容易沉積附著在錐面上,影響密封性。因此,排氣門(mén)要求錐面上的比壓要高些,以利于積炭的排除。排氣門(mén)大多采用45°的錐角。為了制造和維修方便,不少內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣門(mén)錐角均采用45°。
氣門(mén)座的錐角有時(shí)比氣門(mén)錐角大0.5°~1°,使兩者接觸面積更小,可以提高工作面的比壓,從而提高其密封的可靠性。
氣門(mén)頭部的直徑對(duì)氣流的阻力影響較大。頭部直徑愈大,其流通截面也愈大,因而阻力減小。但直徑的大小受汽缸頂面的限制??紤]到進(jìn)氣阻力對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的影響比排氣阻力更大,所以一般都使進(jìn)氣門(mén)的直徑比排氣門(mén)稍大。有些內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣門(mén)直徑相同,以便于制造和維修。為保證氣門(mén)的密封性,必須在氣門(mén)與傳動(dòng)件之間留適當(dāng)?shù)拈g隙,習(xí)慣稱之為“氣門(mén)間隙”,并有“冷間隙"與“熱間隙”之分。但如果兩者材料不同,則必須打上標(biāo)記,以免裝錯(cuò)。
氣門(mén)頭部邊緣應(yīng)保持一定的厚度,一般為1、3mm,以防止工作時(shí),由于氣門(mén)與氣門(mén)座
之間的沖擊而損壞或被高溫氣體燒蝕。為了改善氣門(mén)頭部的耐磨性和耐腐蝕性,以增強(qiáng)密封性能,有些內(nèi)燃機(jī)在排氣門(mén)的密封錐面上,堆焊一層特種合金。
氣門(mén)導(dǎo)管
氣門(mén)導(dǎo)管的主要功用是保證氣門(mén)與氣門(mén)座有的同心度,使氣門(mén)在氣門(mén)導(dǎo)管內(nèi)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。此外,還擔(dān)負(fù)部分傳熱的任務(wù)。
氣門(mén)導(dǎo)管在250、300℃的高溫及潤(rùn)滑不良條件下工作,易磨損。氣門(mén)導(dǎo)管一般選用灰鑄鐵或球墨鑄鐵制造;近年來(lái),我國(guó)廣泛應(yīng)用鐵基粉末冶金加工氣門(mén)導(dǎo)管,它在潤(rùn)滑不良的條件下也能可靠工作,磨損很小。
為了防止氣門(mén)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)。氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間通常留有一定的間隙。間隙過(guò)小會(huì)影響氣門(mén)的運(yùn)動(dòng),在桿身受熱膨脹時(shí)還可能卡死;間隙過(guò)大則氣門(mén)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有擺動(dòng)現(xiàn)象,使氣門(mén)座磨損不均勻。同時(shí)機(jī)油也容易從間隙中漏入汽缸,造成燒機(jī)油等不良后果。當(dāng)減壓環(huán)帶的下邊緣進(jìn)入出油閥座的內(nèi)孔時(shí),柱塞上部的油腔即與高壓油管隔斷。
氣門(mén)座是與氣門(mén)密封錐面相配合的支承面,它與氣門(mén)共同保證密封性能,同時(shí)它還要把氣門(mén)頭部的熱量傳遞出去。
氣門(mén)座可以直接在汽缸蓋或汽缸體上加工而成。為了提高氣門(mén)座表面的耐磨性,有時(shí)采用耐熱鋼、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制成單獨(dú)的零件,然后壓入相應(yīng)的孔中。這個(gè)零件即稱為氣門(mén)座圈。鋁制汽缸蓋或汽缸體進(jìn)、排氣門(mén)座都必須采用氣門(mén)座圈。對(duì)于強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī),排氣門(mén)熱負(fù)荷高、磨損嚴(yán)重,所以排氣門(mén)座通常都采用氣門(mén)座圈。但一般說(shuō)來(lái),由于凸輪軸的受力不大,它的磨損速度是緩慢的,通常在內(nèi)燃機(jī)兩三個(gè)大修周期(甚至更長(zhǎng)時(shí)間)才達(dá)到允許使用極限。有的增壓內(nèi)燃機(jī),由于進(jìn)氣管中無(wú)真空度,所以進(jìn)氣門(mén)處得不到機(jī)油的潤(rùn)滑,而排氣門(mén)處由于有廢氣中的油煙可起到潤(rùn)滑作用,所以進(jìn)氣門(mén)座有座圈,而排氣門(mén)座則沒(méi)有。
采用氣門(mén)座圈的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是傳熱條件差,加工要求高,氣門(mén)座圈如工作時(shí)松脫則會(huì)造成事故。
氣門(mén)座圈的外表面有制成圓錐形或圓柱形兩種。錐形表面壓入座圈孔時(shí),必須按規(guī)定的沖力將其壓緊。氣門(mén)座圈如壓入鋁合金汽缸蓋中時(shí),其配合表面常制成溝槽,當(dāng)氣門(mén)座圈壓入后,少量鋁金屬會(huì)擠入溝槽中,在對(duì)氣門(mén)座孔擴(kuò)口時(shí)也會(huì)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。若軸頸上有毛糙、可將00#砂布剪成與軸頸同寬并蘸上少許機(jī)油把毛糙打磨光。
氣門(mén)座緊壓在汽缸蓋的座孔中,磨損后可以更換。氣門(mén)錐面是氣門(mén)與氣門(mén)座之間的配合面,氣門(mén)的密封性就是依靠?jī)蓚€(gè)表面嚴(yán)密貼合來(lái)保證的。為了保證密封,每個(gè)氣門(mén)和氣門(mén)座都要配對(duì)研磨,研磨后氣門(mén)不能互換。
凸輪軸的修理
①凸輪軸軸頸的修理凸輪軸軸頸磨損有兩種修理方法。一種是壓入在汽缸體承孔內(nèi)的圖可拆換的凸輪軸承,而且,這種凸輪軸比較普遍,可用磨小軸頸尺寸和配用相應(yīng)尺寸的凸輪軸承,其修理尺寸一般分為四級(jí):每級(jí)縮?。?.25、o.50、0.75、1.00),通常在磨床上進(jìn)行。另一種是凸輪軸直接在汽缸體承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn),則修理軸頸時(shí),應(yīng)用鍍鉻加粗,然后磨削至標(biāo)準(zhǔn)尺寸或修理尺寸再凸輪的修理鬥輪的表面如有擊痕、毛糙及不均勻的磨損時(shí),應(yīng)用凸輪軸專用磨床進(jìn)行修整,或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣板予以細(xì)致的修理。凸輪高度因磨損減少至一定限度時(shí)(它的允許限度決定于凸輪滲碳層的厚度,一般不超過(guò)0.50、0.8mm),應(yīng)在專用的靠模車(chē)床或凸輪軸專用磨床上進(jìn)行光磨。如果磨損過(guò)大,可進(jìn)行合金焊條堆焊(如系采用普通焊條時(shí),焊后需進(jìn)行滲碳并經(jīng)熱處理),然后按樣板進(jìn)行光磨,恢復(fù)原來(lái)的幾何形狀。正時(shí)齒輪的檢驗(yàn)與修理凸輪軸上的正時(shí)齒輪工作過(guò)久會(huì)磨損,使齒隙變大,在工作中會(huì)產(chǎn)生噪聲。在堆焊時(shí)為了避免受熱變形,可將凸輪軸置于水中,僅將施焊部分露出水面。凸輪頂端具有錐度的,如錐度消失或不符合規(guī)定時(shí),應(yīng)予以修復(fù)。
③其他部位的修理 凸輪軸裝正時(shí)齒輪固定螺母的螺紋如有損傷,應(yīng)堆焊修復(fù)或更換新件。正時(shí)齒輪鍵與鍵槽需吻合,如有磨損應(yīng)換新鍵。機(jī)油泵驅(qū)動(dòng)齒輪的輪齒磨損,其齒損超過(guò)0.50mm時(shí),應(yīng)予以堆焊修復(fù)。偏心輪表面磨損超過(guò)0.50mm時(shí),應(yīng)予以修復(fù)。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(kāi)槽后焊接。驅(qū)動(dòng)齒輪及凸輪因磨損過(guò)大或有斷裂等情況時(shí),則應(yīng)更換凸輪軸。