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(1)活塞
活塞的功用是承受燃?xì)獾膲毫Γ⒔?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)直線運動。由于受到周期性變化的燃?xì)鈮毫屯鶑?fù)慣性力的作用,活塞承受很大的機械負(fù)荷和熱負(fù)荷,加之溫度分布不均勻,就會引起熱應(yīng)力。因此,要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度?;钊诟邷?、高壓、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。①磁力探傷法用磁力探傷器進(jìn)行檢查,先把曲軸用磁力探傷器磁化,再用鐵粉末撒在需要檢查的部位,同時用小手錘輕輕敲擊曲軸。為減小磨損,活塞表面必須耐磨。
高速內(nèi)燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內(nèi)燃機的不斷強化,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)燃機較多采用鑄鐵活塞,其目的在于提高其強度,減小熱膨脹系數(shù)。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。顯然,當(dāng)柴油機在其他工況下運轉(zhuǎn)時,這個噴油提前角就不是最有利的。
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)動機及燃燒室的型式有關(guān)。活塞頂部的幾種不同結(jié)構(gòu)形狀。小型內(nèi)燃機大多采用平頂活塞,優(yōu)點是制造簡單,受熱面積小。大多數(shù)內(nèi)燃機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。凹坑是為了改善發(fā)動機的燃燒狀況而設(shè)置的,使可燃混合氣的形成更有利,燃燒過程更完善。曲軸裂紋、折斷的修理曲軸有了裂紋或折斷,可用“焊修”的方法進(jìn)行修復(fù),其工藝要點簡述如下。有的內(nèi)燃機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)燃機活塞所受的熱負(fù)荷大(尤其是直接噴射式內(nèi)燃機),往往會使活塞引起熱疲勞,產(chǎn)生裂紋。因此,有的內(nèi)燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油,以冷卻活塞頂內(nèi)壁。也有的內(nèi)燃機在機體里設(shè)有專門的噴油機構(gòu),也可起到同樣的作用。活塞頂部因承受燃?xì)鈮毫?,所以一般比較厚;有的活塞頂內(nèi)部還制有加強筋。凸輪軸和正時齒輪的檢驗與修理(1)凸輪軸和正時齒輪的常見失效形式①凸輪軸的常見失效形式有三種:凸輪的磨損。
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,與此同時阻止?jié)櫥透Z入燃燒室。活塞頭部加工有數(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。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。從動盤還固定有筒狀盤,其外圓面與驅(qū)動盤的內(nèi)圓面相配合,以保證驅(qū)動盤與從動盤的同心度。
有的內(nèi)燃機在活塞頂?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,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)燃機在環(huán)槽部位上隨著內(nèi)燃機的不斷強化,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,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。其作用主要是對活塞在汽缸內(nèi)的運動加以導(dǎo)向,此外它還承受側(cè)壓力。柴油機由于燃?xì)鈮毫Ω撸瑐?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,柴油機活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機的大。為了保證柴油機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,柴油機應(yīng)具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。調(diào)整氣門間隙的方法是:先松開調(diào)整螺釘?shù)逆i緊螺母,再旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘,用規(guī)定數(shù)值的厚薄規(guī)插入氣門桿與搖臂之間進(jìn)行測量,使氣門間隙符合規(guī)定,調(diào)整好后再將鎖緊螺母擰緊,復(fù)查一次,直至氣門間隙在規(guī)定的范圍內(nèi)。
曲軸軸向間隙的檢查
曲軸軸向間隙也稱曲軸的端隙,是指軸承承推端面與軸頸定位軸肩之間的軸向間隙。它是為了適應(yīng)內(nèi)燃機在工作中機件熱膨脹時的需要而定的。如果此間隙過小,會使機件膨脹而卡死;氣門導(dǎo)管氣門導(dǎo)管的主要功用是保證氣門與氣門座有的同心度,使氣門在氣門導(dǎo)管內(nèi)作往復(fù)直線運動。如果此間隙過大'前后竄動,則給活塞連桿組的機件帶來不正常的磨損,止推墊圈表面逐漸磨損,使間隙改變,形成軸向位移。因此,在裝配曲軸時,應(yīng)進(jìn)行曲軸軸向間隙的檢驗。
檢驗時,先將曲定軸和軸承的承推端面的一邊靠合,用撬棍擠曲軸后端,然后用厚薄規(guī)在一道曲軸臂與止推墊圈間的測量。曲軸軸向間隙一般在0.05~0.25mm之間。如軸向間隙過大或過小,則應(yīng)更換或修整止推墊圈。
配氣機構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)的功用是按內(nèi)燃機(柴油機或油機)的工作循環(huán)和著火(或點火)順序,定時地開啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)排氣門,以保證新鮮空氣(或可燃混合氣)適時充入汽缸,并將燃燒后的廢氣即時排出。
配氣機構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)各機件的技術(shù)狀況在工作過程中是不斷變化的,如氣門、氣門座和凸輪軸等主要機件,在高溫高壓和沖擊負(fù)荷的作用下,會產(chǎn)生機械磨損和化學(xué)腐蝕。這樣就破壞了氣門與座的密封性和配氣定時,從而使內(nèi)燃機功率下降以及燃油消耗量增加。
4.1配氣機構(gòu)與進(jìn)排氣系統(tǒng)的構(gòu)造
發(fā)動機配氣機構(gòu)的類型有:氣門式、氣孔式和氣孔一氣門式等三種類型。四沖程內(nèi)燃機普遍采用氣門式配氣機構(gòu)。內(nèi)燃機對配氣機構(gòu)及進(jìn)排氣系統(tǒng)的要求是:進(jìn)入汽缸的新鮮氣或可燃混合氣要盡可能多,排氣要盡可能充分;進(jìn)、排氣門的開閉時刻要準(zhǔn)確,開閉時的振動和噪聲要盡量??;④石灰乳法將曲軸洗凈浸在熱油(機油)中約2h,讓油進(jìn)入裂縫,取出抹干后,用噴槍把“石灰乳液"噴到曲軸上使其干燥(石灰乳液是清潔的白堊和酒精的混合液,其比例為1:10-1:12),或用氣焊火焰將曲軸上的噴層加熱至70~80℃。另外,要工作可靠、使用壽命長和便于調(diào)整。
廢氣渦輪增壓器的清洗和檢查
(1)廢氣渦輪增壓器的清洗
①不允許用有腐蝕性的清洗液來清洗各零部件。
②在清洗液內(nèi)浸泡零部件上積炭及沉淀物使之松軟。其中,中間殼回油腔內(nèi)在渦輪端側(cè)壁的較厚積炭層必須徹底鏟除。
③只能用塑料或鬃毛刷清洗或鏟刮鋁質(zhì)和銅質(zhì)零部件上的積污。
④若用蒸汽沖擊清洗時應(yīng)將軸頸和其他軸承表面保護(hù)起來。
⑤應(yīng)用壓縮空氣來清潔所有零部件上潤滑油通道。
(2)廢氣渦輪增壓器的檢查
外觀檢查前各零件不要清洗以便分析損壞原因。下面列出所要檢查的主要零部件。
①浮動軸承觀察浮環(huán)端面和內(nèi)外表面的磨損情況。一般情況下,經(jīng)長期運轉(zhuǎn)后內(nèi)外表面上所鍍的鉛錫層仍存在,而在外圓表面磨損較內(nèi)圓表面大,開有油槽的端面上,稍有磨損痕跡,這些均屬正常狀況。浮環(huán)工作表面上劃出的溝槽是因潤滑油不干凈所引起,如果表面刻痕較為嚴(yán)重或經(jīng)測量超過磨損極限時建議更換新的浮環(huán)。因此,機械增壓系統(tǒng)通常只適用于增壓壓力不超過160~170kPa的低增壓小功率柴油機。
②中間殼觀察與壓氣機葉輪背部以及與渦輪葉輪背部相鄰的表面有無碰擦痕跡與積炭程度。若有噴擦現(xiàn)象、浮動軸承16有較大磨損及軸承內(nèi)孔座表面遭到破壞,則需用相應(yīng)的研磨棒研磨內(nèi)孔或用金相砂皮輕輕擦拭內(nèi)孔表面,除去黏附在內(nèi)孔表面上的銅鉛物質(zhì)的痕跡,經(jīng)測量合格后才能繼續(xù)使用,并應(yīng)分析引起上述不良情況的原因。當(dāng)采用上述旋流紙質(zhì)空氣濾清器時,消聲器出口處需預(yù)裝有與之匹配的排氣引射管,當(dāng)柴油機排氣時,高速氣流通過喉管處使廢氣氣流增大,于是便形成了真空度。
③渦輪轉(zhuǎn)子軸在轉(zhuǎn)子工作軸頸上,用手指摸其工作表面,應(yīng)該感覺不出有明顯的溝槽;觀察渦輪端密封環(huán)槽處積炭和環(huán)槽側(cè)壁的磨損情況;觀察渦輪葉片進(jìn)出口邊緣有無彎曲和斷裂;葉片出口邊緣有無裂紋和葉片部位有無因碰擦引起的卷邊毛刺;①焊修前的準(zhǔn)備先將曲軸放在堿水中煮洗清潔,除去油污,再用鑿刀沿著裂紋表面鑿成“U”形槽。渦輪葉背有無碰擦現(xiàn)象等。
④壓氣機葉輪檢查葉輪背部及葉片部分有無碰擦現(xiàn)象;檢查葉片有無彎曲和斷裂;葉片進(jìn)出口邊緣有無裂紋及被異物碰傷現(xiàn)象等。
⑤無葉渦殼及壓氣機殼檢查各殼體上圓弧部分的碰擦情況或有無被異物擦傷的現(xiàn)。注意觀察各流道表面上油污沉積程度并分析引起上述不良情況的原因。
⑥彈力密封環(huán)檢查密封環(huán)工作兩側(cè)面磨損和積炭情況;測量環(huán)的厚度及自由狀態(tài)時牙口間隙應(yīng)不小于2mm,若小于上述數(shù)值及環(huán)的厚度超過規(guī)定的磨損極限時應(yīng)更換。
⑦推力片及推力軸承13在工作面上不應(yīng)有手指感覺得出來的明顯溝槽,同時檢查軸承上進(jìn)油孔有無阻塞,并測量各件的軸向厚度,應(yīng)符合規(guī)定的尺寸范圍。若推力片工裱面有明顯磨損痕跡但又未超過磨損極限值時,則可在重裝時分別將兩片推力片的另一未的面作為工作面依次裝入。將裝、刮配好軸瓦的連桿夾穩(wěn)在虎鉗上,且按規(guī)定力矩上好連桿螺栓,用量缸表配合外徑千分尺測量出瓦孔直徑。
⑧壓氣機端氣封板及中間殼在渦輪端的彈力密封環(huán)座孔彈力密封環(huán)與接觸部位有無磨損現(xiàn)象。
目前,中小功率柴油機常采用閉式噴油器。閉式噴油器在不噴油時,噴孔被一個受強力油的霧化質(zhì)量,能夠迅速切斷燃油的供給,不發(fā)生燃油滴漏現(xiàn)象。這對于低速小負(fù)荷運轉(zhuǎn)時尤為重要。其主要類型有孔式和軸針式兩種。
(1)孔式噴油器
孔式噴油器主要用于直接噴射式柴油機中。由于噴孔數(shù)可有幾個且孔徑小,因此,它能噴出幾個錐角不大、射程較遠(yuǎn)的噴柱。一般噴油孔的數(shù)目為2~8個,噴孔直徑為0.15~0.50mm噴孔數(shù)目與方向取決于各種燃燒室對于霧化質(zhì)量的要求與噴油器在燃燒室內(nèi)的布置。例如6135G型柴油機的燃燒室是仞形,混合氣的形成主要是將燃油直接噴射在燃燒室空間而實現(xiàn)的,故采用孔閉式噴油器。噴孔直徑為0.35mm,噴射角為150°,針閥開啟壓力為17.5MPa,噴柱形狀與仞形燃燒室相適應(yīng)。③取出壓氣機葉輪后,用手托住渦輪葉輪,把附有渦輪轉(zhuǎn)子軸的中間殼從臺虎鉗上取下置于工作臺上。
孔式噴油器的結(jié)構(gòu)主要由針閥、針閥體、挺桿、調(diào)壓彈簧、調(diào)整螺釘和噴油器體等零件組成。
噴油器的主要零件是用合金鋼制成的針閥和針閥體,兩者合稱為針閥偶件(又稱噴油嘴偶件)。針閥上部的圓柱表面與針閥體相應(yīng)的內(nèi)圓柱表面作的滑動配合,配合間隙約為0.001~0.0025mm。此間隙必須在規(guī)定的范圍內(nèi)。若間隙過大,則可能產(chǎn)生漏油而使油壓下降,影響噴霧質(zhì)量;由于供油提前角便于檢查調(diào)整,所以在生產(chǎn)單位和使用部門采用較多。若間隙過小,則針閥不能自山滑動。針閥中下部的錐面全部露出在針閥體的環(huán)形油腔中,其作用是承受由油壓造成的軸向推力而使針閥上升,所以此錐面稱為承壓錐面。針閥下端的錐面與針閥體上相應(yīng)的內(nèi)錐面配合,以實現(xiàn)噴油器內(nèi)腔的密封,裝在噴油器體上部的調(diào)壓彈簧通過挺桿使針閥緊壓在針閥體的密封錐面上,使其噴孔關(guān)閉。只有當(dāng)油壓上升到足以克服調(diào)壓彈簧的彈力時,針閥才能升起而開始噴油。噴射開始射的噴油壓力取決于調(diào)壓彈簧的彈力,它可用調(diào)壓螺釘調(diào)節(jié)。
高壓燃油從進(jìn)油管接頭經(jīng)濾芯、噴油器體中的油道進(jìn)入針閥體上端的環(huán)形槽內(nèi)。此槽與針閥體下部的環(huán)狀空間用兩個斜孔連通。流經(jīng)下部空腔的高壓柴油對針閥錐面產(chǎn)生向上的軸向推力,當(dāng)此力克服了調(diào)壓彈簧和針閥與針閥體間的摩擦力(此力很?。┖螅橀y上移,開啟噴孔,于是高壓燃油便從針閥體下端的噴孔噴入燃燒室內(nèi)。針閥的升程受到噴油器體下端面的限制,這樣有利于很快地切斷燃油。當(dāng)噴油泵停止供油時,由于高壓油管內(nèi)油壓急劇下降,針閥在調(diào)壓彈簧的作用下迅速將噴孔關(guān)閉,停止供油。氣門座是與氣門密封錐面相配合的支承面,它與氣門共同保證密封性能,同時它還要把氣門頭部的熱量傳遞出去。
在噴油器工作期間會有少量燃油從針閥和針閥體的配合面間的間隙漏出。這部分燃油對針閥可起潤滑作用,并沿著挺桿周圍的空隙上升,通過回油管螺栓1上的孔進(jìn)入回油管,流回到燃油箱中。為防止細(xì)小雜物堵塞噴孔,在高壓油管接頭上裝有縫隙式濾芯。
噴油器用兩個固定螺釘固定在汽缸蓋上的噴油器座孔內(nèi),用銅錐體密封,防止漏氣。安裝時,噴油器頭部應(yīng)伸出汽缸體平面一段距離(各種機器均有具體規(guī)定)。為此,可在銅錐體與噴油器間加墊片或用更換銅錐體的方法來調(diào)整。