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曲軸的構造
曲軸主要由主軸頸、連桿軸頸(曲柄銷)、曲柄臂、平衡重(并非所有曲軸都有)、前端(自由端)和后端(功率輸出端)等組成。
主軸頸與連桿軸頸內燃機的主軸頸與連桿軸頸都是尺寸精度較高和粗糙度較低的圓柱體,它們以較大的圓弧半徑與曲柄臂相連接。主軸頸是用來支承曲軸的,曲軸繞主軸頸中心高速旋轉。主軸頸多為實心的,而球墨鑄鐵的曲軸主軸頸與連桿軸頸大多是空心的,其優(yōu)點是可以減少旋轉,從而減少其離心力;同時可作為潤滑油離心濾清的空腔。主軸頸與連桿軸頸采用壓力潤滑,潤滑油通過曲柄臂中的斜油道被壓送至連桿軸頸空腔內,在旋轉離心力的作用下,將機油中密度大的金屬磨屑及其他雜質甩向空腔的外壁,內側干凈的機油通過油管流到連桿軸頸及軸承摩擦表面。
曲柄臂(簡稱曲柄)曲柄臂的作用是連接主軸頸與連桿軸頸,通常制成橢圓形或圓形,其厚度與寬度應使曲軸有足夠的剛度和強度。
平衡重平衡重通常設在與連桿軸頸相對的一側曲柄臂上,其形狀多為扇形。平衡重的作用是平衡連桿軸頸及曲柄臂的重量、離心力及其力矩,以減輕主軸承的載荷,增加運轉的平穩(wěn)性。
曲軸的前端曲軸的前端制成有臺肩的圓柱形。其-別裝有正時齒輪、擋油圈、油封、帶輪和止推片等零件。有些中小功率內燃機曲軸前端設有啟動爪,另有一些高速內燃機曲軸前端裝有扭轉減振器,還有些工程機械用內燃機的曲軸前端設有動力輸出裝置。
曲軸的后端一般曲軸的后端設有油封、回油螺槽、后凸緣等結構。曲軸后端的尾部伸出機體外,以便將內燃機的功率輸送給配套機具的傳動裝置。后端多裝有飛輪,通過花鍵或凸緣與其相配,然后用螺栓固緊。山于飛輪尺寸大而重,因此對螺栓的緊固有一定的要求。
(4)曲軸的形狀和發(fā)動機的發(fā)火次序
曲軸的形狀及曲柄銷間的相互位置(即曲拐的布置)與沖程數(shù)、汽缸數(shù)、汽缸排列方式和各汽缸做功行程發(fā)生的順序(稱為發(fā)火次序或工作順序)有關。曲軸的形狀要同時滿足慣性力的平衡和發(fā)動機工作平穩(wěn)性的要求。
就四沖程發(fā)動機而言,曲軸每轉兩圈(即一個工作循環(huán)),每缸都應發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時間(以°ca表示)應力求均勻。設發(fā)動機有個汽缸,則發(fā)火間隔應為720°/i°ca,即曲軸每轉720°/i時,就應有一個缸做功,這樣才能使發(fā)動機工作平穩(wěn)。現(xiàn)就常用的4缸、6缸和v型8缸發(fā)動機說明如下。
四沖程直列4缸發(fā)動機因缸數(shù)i=4,所以發(fā)火間隔應為720°/4一180°ca。其曲柄銷布置4個曲柄銷布置在同一平面內,1、4缸的曲柄銷朝上時,2、3缸的朝下,1、4缸與2、3缸相隔180°。
曲枘銷的另種布置形式是將述一種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的著火次序是,只有少數(shù)進內燃機采用這種著火次序。
按發(fā)火次序看,前后兩個汽缸的做功行程有60°是重疊的,這種現(xiàn)象是容易理解的。因為各汽缸間做功行程的間隔是120°,而每個汽缸的做功行程本身都是180°,就必然有前后兩個汽缸的做功行程有60°的重疊角。在這個60°中,兩個汽缸都在做功,-個汽缸做功未完,后一個汽缸做功已經(jīng)開始。這種做功行程重疊的現(xiàn)象對發(fā)動機工作的平穩(wěn)性是非常有利的。
四沖程v型8缸機大多將汽缸排列成雙列v形(兩列汽缸的中心線夾角常取90°)。因其汽缸數(shù)i=8,所以,各缸發(fā)火間隔應為720°/8=90°ca。通常,這種發(fā)動機左右兩列汽缸中相對的一對連桿共裝在一個曲柄銷上,所以v型8缸機只有4個曲柄銷。一般情況下,將4個曲柄銷布置在兩個互成90°的平面內。v型8缸機常用的發(fā)火次序為1-5-4-2-6-3-7-8。
汽缸體
多缸內燃機的各汽缸通常鑄成一個整體,稱為汽缸體。汽缸體是內燃機的主體,是安裝其他零部件和附件的支承骨架。汽缸體應-內燃機在運行中所需的強度,結構要緊湊。同時應盡可能提高其剛性,使內燃機各部分變形小,并-主要運動件安裝位置正確,運轉正常。為了使汽缸體在重量輕的條件下具有大的剛度和強度,通常在汽缸體受力較大的地
普通式(平分式),其特點是:上曲軸箱的底平面與曲軸中心線在同一平面上,這種形式的優(yōu)點是加工和拆裝方便,但剛度差。主要用于車用油機,柴油機用得不多。
龍門式,其結構特點是曲軸箱接合面低于曲軸中心水平面,整個主軸承位于上曲軸箱內。其優(yōu)點是結構剛度較好,缺點是加工不方便。中小功率柴油機多采用這種結構。
隧道式,其結構特點是主軸承孔為整圓式,軸承采用滾動軸承。因此,這種機體結構緊湊,剛度好。其缺點是機體顯得笨重,結構較復雜。在小型單、雙缸機中,柴油發(fā)電機組零配件(柴油濾清器),為便于曲軸安裝,采用這種結構為宜。對于多缸機而言,則需采用盤形滾動軸承作主軸承,較少采用這種結構。國產135系列柴油機的機體屬于這種形式。
底座式,這種缸體的上曲軸箱內無主軸承,曲軸在下曲軸箱上安裝,并承受主要負荷,底座式汽缸體適用于大型柴油機。
汽缸體的材料一般采用灰鑄鐵。對于重量有特殊要求的發(fā)動機,有采用鋁合金鑄造機體的。鋁合金機體的強度和剛度較差,而成本較高。
風冷式內燃機通常采用單體汽缸結構,其汽缸體與曲軸箱分開制造,并通過螺栓將二者連接在一起。為使內燃機得到充分冷卻,在汽缸體和汽缸蓋外表面鑄有許多散熱片。由發(fā)動機本身驅動的冷卻風扇將空氣流吹向汽缸蓋和汽缸體。因散熱片多而密,所以散熱面積較大,使零件能夠得到適當冷卻。
風冷式單缸內燃機的汽缸體比較簡單,汽缸周圍除散熱片外,沒有其他零件。風冷式多缸內燃機的汽缸蓋和汽缸體大多各缸分開制造,以便于鑄造和加工。由于同一種零件可以相互通用,因而有利于實現(xiàn)產品的系列化。
推桿和搖臂的檢驗與修理
(1)推桿
推桿的常見失效形式有以下兩種。
桿身彎曲:用鐵錘打直。
上端凹坑及下端球頭磨損:一般采用堆焊或更換的方法修復。
(2)搖臂
搖臂的常見失效形式也有兩種。
搖臂壓頭磨損成凹坑形狀一般而言,氣門搖臂的撞擊表面應凸出4.2mm,磨損后,也不得低于3.2mm,如果過低,則應進行堆焊,并對其進行-的表面熱處理。
搖臂孔襯套及軸磨損搖臂孔襯套和搖臂軸的配合間隙一般在0.025、0.065mm范圍內。如果磨損過大,配合間隙超過使用-,則應將軸鍍鉻加粗,并磨至標準尺寸,然后重新配襯套。若軸頸沒有明顯磨損而襯套磨損較-時,可以不磨軸頸,而更換新襯套,然后按軸的尺寸搪孔或鉸孔至相應尺寸,得到合適的配合間隙。
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