曲轴的构造
曲轴主要由主轴颈、连杆轴颈(曲柄销)、曲柄臂、平衡重(并非所有曲轴都有)、前端(自由端)和后端(功率输出端)等组成。
主轴颈与连杆轴颈内燃机的主轴颈与连杆轴颈都是尺寸精度较高和粗糙度较低的圆柱体,它们以较大的圆弧半径与曲柄臂相连接。主轴颈是用来支承曲轴的,曲轴绕主轴颈中心高速旋转。主轴颈多为实心的,而球墨铸铁的曲轴主轴颈与连杆轴颈大多是空心的,其优点是可以减少旋转,从而减少其离心力;同时可作为润滑油离心滤清的空腔。主轴颈与连杆轴颈采用压力润滑,润滑油通过曲柄臂中的斜油道被压送至连杆轴颈空腔内,在旋转离心力的作用下,将机油中密度大的金属磨屑及其他杂质甩向空腔的外壁,内侧干净的机油通过油管流到连杆轴颈及轴承摩擦表面。
曲柄臂(简称曲柄)曲柄臂的作用是连接主轴颈与连杆轴颈,通常制成椭圆形或圆形,其厚度与宽度应使曲轴有足够的刚度和强度。
平衡重平衡重通常设在与连杆轴颈相对的一侧曲柄臂上,其形状多为扇形。平衡重的作用是平衡连杆轴颈及曲柄臂的重量、离心力及其力矩,以减轻主轴承的载荷,增加运转的平稳性。
曲轴的前端曲轴的前端制成有台肩的圆柱形。其---别装有正时齿轮、挡油圈、油封、带轮和止推片等零件。有些中小功率内燃机曲轴前端设有启动爪,另有一些高速内燃机曲轴前端装有扭转减振器,还有些工程机械用内燃机的曲轴前端设有动力输出装置。
曲轴的后端一般曲轴的后端设有油封、回油螺槽、后凸缘等结构。曲轴后端的尾部伸出机体外,以便将内燃机的功率输送给配套机具的传动装置。后端多装有飞轮,通过花键或凸缘与其相配,然后用螺栓固紧。山于飞轮尺寸大而重,因此对螺栓的紧固有一定的要求。
(4)曲轴的形状和发动机的发火次序
曲轴的形状及曲柄销间的相互位置(即曲拐的布置)与冲程数、汽缸数、汽缸排列方式和各汽缸做功行程发生的顺序(称为发火次序或工作顺序)有关。曲轴的形状要同时满足惯性力的平衡和发动机工作平稳性的要求。
就四冲程发动机而言,曲轴每转两圈(即一个工作循环),每缸都应发火做功一次。各缸的发火间隔时间(以°ca表示)应力求均匀。设发动机有个汽缸,则发火间隔应为720°/i°ca,即曲轴每转720°/i时,就应有一个缸做功,这样才能使发动机工作平稳。现就常用的4缸、6缸和v型8缸发动机说明如下。
四冲程直列4缸发动机因缸数i=4,所以发火间隔应为720°/4一180°ca。其曲柄销布置4个曲柄销布置在同一平面内,1、4缸的曲柄销朝上时,2、3缸的朝下,1、4缸与2、3缸相隔180°。
曲枘销的另种布置形式是将述一种方式的2、5缸分别与3、4缸互换。这种方式的着火次序是,只有少数进内燃机采用这种着火次序。
按发火次序看,前后两个汽缸的做功行程有60°是重叠的,这种现象是容易理解的。因为各汽缸间做功行程的间隔是120°,而每个汽缸的做功行程本身都是180°,就必然有前后两个汽缸的做功行程有60°的重叠角。在这个60°中,两个汽缸都在做功,个汽缸做功未完,后一个汽缸做功已经开始。这种做功行程重叠的现象对发动机工作的平稳性是非常有利的。
四冲程v型8缸机大多将汽缸排列成双列v形(两列汽缸的中心线夹角常取90°)。因其汽缸数i=8,所以,各缸发火间隔应为720°/8=90°ca。通常,这种发动机左右两列汽缸中相对的一对连杆共装在一个曲柄销上,所以v型8缸机只有4个曲柄销。一般情况下,将4个曲柄销布置在两个互成90°的平面内。v型8缸机常用的发火次序为1-5-4-2-6-3-7-8。
增压方法
按照驱动增压器所用能量来源的不同,基本的增压方法可分为三类:机械增压系统、废气涡轮增压系统和复合增压系统三类。除了利用上述三种方法来提高汽缸的空气压力外,还有利用进排气管内的气体动力效应来提高汽缸充气效率的惯性增压系统以及利用进排气的压力交换来提高汽缸空气压力的气波增压器。
(1)机械增压系统
增压器(压气机)由柴油机直接驱动的增压方式称为机械增压系统。它由柴油机的曲轴通过齿轮、皮带或链条等传动装置带动增压器旋转。增压器通常采用离心式压气机或罗茨压气机。空气经压缩提高其压力后,再送入汽缸。
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。因此,机械增压系统通常只适用于增压压力不超过160~170kpa的低增压小功率柴油机。
废气涡轮增压是利用柴油机排出的废气能量来驱动增压器,将空气压缩后再送入汽缸的一种增压方法。柴油机采用废气涡轮增压后,可提高输出功率30%~100%以上,同时还可减少单位功率的,880kw柴油发电机型号,缩小外形尺寸,节省原材料,降低燃油消耗率,增大柴油机扭矩,提高载荷能力以及减少排气对---的污染等优点,因而得到广泛应用。尤其在高原地区,因气压低、空气稀薄,导致输出功率下降,一般当海拔高度每升高1000m,功率将下降8%~10%。若装设涡轮增压器后,可以恢复原输出功率,其经济效果尤为---。
连杆瓦的修配
修配方法
a.将曲轴抬上架,或立于飞轮上。
b.擦净连杆轴颈和轴瓦。若轴颈上有毛糙、可将00#砂布剪成与轴颈同宽并蘸上少许机油把毛糙打磨光。
c.将选好的轴瓦和连杆装在轴颈上,扭紧螺钉到转动有阻力为止,然后往复转动3~4圈,再拆下连杆轴瓦,查看与轴颈的接触情况并进行修刮。
开始修刮时,轴瓦与轴颈的接触一般都是在每片瓦的两端,经几次修刮后应注意:当接触面扩大到轴瓦长度的1/3以上时,应在轴瓦座两端面接触处垫以厚度为0.05mm的薄铜皮2~3片(注意不要将它垫在轴瓦两端的接合处),这样可以减少轴瓦的修刮量,缩短其修刮时间;在修刮时,必须根据接触情况,以左手托连杆或瓦盖,右手将持平,以手腕运动,使由外向内修刮,起刀和落刀要稳,要始终保持的锋利;开始修刮时,要求重者多刮,轻者少刮或不刮,以便迅速刮出均匀的接触面。接合面附近,开始适当重刮,刮到中途少刮或者不刮;当修刮到轴瓦接触面接近时,应以调整为主,刮重留轻,刮大留小,直至扭力上够,松紧度合适,接触面达到75%以上为止;在修刮过程中,如松紧度合适,但接触面未达到要求,可适当减少垫片后继续修刮;在一般情况下,轴瓦刮好后要保留1~2个垫片以便内燃机工作一段时间后对轴瓦的松紧度进行调整;在特殊情况下,如轴瓦的修刮量太小,可以在轴瓦的背面加上适当厚度的铜垫片,但这种方法只能在中、小修时使用,在大修时一律不得使用。
对轴瓦孔失圆度、锥形度的检查其测量方法是:按规定力矩拧紧瓦盖螺栓,然后用量缸表测量其失圆度与锥形度。在同一横截面两互相垂直的直径之差即为失圆度;在同一纵截面大与小直径之差即为锥形度。其失圆度与锥形度均应在0.02~0.04mm以内。
松紧度(轴瓦与轴颈的径向间隙)的检查
a.测量法。将装、刮配好轴瓦的连杆夹稳在虎钳上,且按规定力矩上好连杆螺栓,用量缸表配合外径千分尺测量出瓦孔直径。瓦孔直径一轴颈直径一径向间隙。其中要考虑失圆度在内,而各机型轴瓦与轴颈的径向间隙均有具体规定。
b.铅丝、铜皮法。铅丝法是在轴承与轴颈间放一直径为轴承标准间隙约2倍的铅丝,按规定力矩旋紧轴承盖后,再取出铅丝,用千分尺测量其厚度即为轴瓦与轴颈的径向间隙。铜皮法:用长约30mm,宽约10mm,厚度与标准间隙相同(取小值)的铜皮(四周角应做成圆口,使用时应涂上一薄层机油)放于轴承和轴颈间,按照规定扭力旋紧轴承盖螺栓用手扳动曲轴或飞轮,若扳不动,表示轴瓦与轴颈的径向间隙过小;若感觉有阻力不能轻易扳动,但取出铜片后又能以轻微力量即可转动,即表示合适;若无阻力或转动过松,即表示轴瓦与轴颈的径向间隙过大。如果间隙过大或过小,可以用增减垫片的方法加以调整。
c.经验检查法。其方法是:在轴瓦上涂一薄层机油,然后装在轴颈上,按规定力矩拧紧连杆螺栓,用手使劲甩动连杆,如轴瓦合金为巴氏合金即镍基合金,可依靠连杆本身的惯性转动1/2、1圈;若轴瓦合金为铜铅合金(俗称铜瓦),能转动1、2圈;若轴瓦合金为铝基合金(俗称铝瓦),能转动2、3圈,同时再握住连杆小端,沿曲轴轴线方向拨动,应没有松旷感觉即为合适。
连杆大端端隙的检查当连杆轴瓦全部刮配好以后,还要对连杆大端的端隙进行检查,连杆大端的侧面与曲轴臂之间的间隙不能过大,一般为0.1、0.35mm。如果超过0.5mm时,应在连杆大端的侧面堆焊铜或挂一层轴瓦合金予以修复。
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