活塞销与销座孔的技术要求
①在常温下,应有微量过盈(一般为0.0025、0.04mm),加温到75~85℃时,又有微量间隙,使活塞销能在销座孔内转动,而冷却后,活塞裙部椭圆变形即长轴缩短(与活塞硝轴线相垂直方向);短轴伸长(活塞销轴线方向),其变化均不应超过0.04mmo这一点,是活塞销与销座孔修配的关键。若配合太紧,机油进不去,使活塞销的润滑变坏,加剧磨损,甚至会产生卡缸现象;若配合太松,会使活塞销在活塞往复运动中撞击活塞和连杆衬套,磨损加剧,严重时会出现活塞销折断或窜出,造成事故。
②接触面积不少于75%。这是因为,接触面积太小,单位面积承受载荷上升,加速磨损,影响松紧度,内燃机寿命下降。
活塞销与销座孔的配合,是通过对活塞销座孔的搪削或铰削完成的。铰削销座孔时,应选用长刃铰刀,使两个销座孔能同时进行铰削,以保证两孔的同心度。
①选择铰刀根据销座孔的实际尺寸选择铰刀,并将铰刀夹在虎钳上,使其与钳口的平面保持垂直。
②调整铰刀铰刀向上调整尺寸缩小,向下调整尺寸扩大。因一刀是试验性的微量铰削,销座孔铰削量较小,一般是调整到刀片上端露出销座孔即可,以后各刀的调整量也不应过大,一般是旋转调整螺母60°~90°为宜,当铰削量过小时,可再旋转调整螺母30°~60°。
③铰削铰削时,两手握住活塞稳妥轻压,轻压的力要均匀,掌握要平正,按顺时针方向旋转铰削。为了使销座孔铰削正直,每调整一次铰刀,要从销座孔的两个方向铰一下,当转到某个位置很紧时,可稍倒转一下,再继续顺时针方向旋转,能在转不动时硬转,这样对刀片和销孔表面均有影响,而且要一直铰到底,将活塞从铰刀的另一端取出;中途不能倒转回来,因为,这样会使活塞销孔内圆表面出现与铰刀刀片数目相同的阶梯,以致在工作过程中,活塞销和孔的配合间隙会迅速增大;为了提高粗糙度,接近铰好时,铰刀的铰削量应尽量调小
④试配铰削过程中应随时用活塞销试配,防止把活塞销座孔铰大,当铰削到用手掌的力量将活塞销推入一个销座孔的1/3左右时,应停止铰削。然后用木锤或垫以铜铳用手锤轻轻将活塞销打入一个销座孔,试配一两次检查接触情况后,再继续打入另一个座孔。打压时,活塞销要放正,以防销子倾斜损伤销座孔的工作面,后将活塞销铳出,查看接触面情况,适当进行修刮。
⑤刮配修刮不仅能增加活塞销与销座孔的接触面积,而且还可以获得合适的配合紧度,修刮时刀刃应与销座孔的轴线成30°~40°角,以避免修刮面积过大,刮伤未接触的部位,修刮时应按从里到外,刮重留轻,刮大留小的原则进行,两端边缘处好开始少刮或不刮,以防止刮成喇叭口形,待活塞销与销座孔的松紧度和接触面接近合适时,再稍修刮两端,修刮后,使松紧度和接触面都达到要求。
松紧度的要求:常温下,NTA855-G1康明斯发电机组,油机能用手掌的力量,把活塞销推进一个座孔的1/2一2/3为宜;柴油机要求活塞在水中加温到75~85℃时,在活塞销上涂以机油,用手掌稍用力将其推入销座孔为合适接触面的要求:接触面75‰以上,在销座孔工作面上的印痕应星点分布均匀,轻重一致。
连杆组的功用是连接活塞与曲轴,将活塞承受的燃气压力传给曲轴,并和连杆配合,把活塞的直线往复运动变为曲轴的旋转运动。
连杆在工作时,承受有三种作用力:活塞传来的气体压力;活塞组零件及连杆本身(小头)的惯性力;连杆本身绕活塞销作变速摆动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性的变化,因此连杆承受着压缩、拉伸和横向弯曲等交变应力。连杆或连杆螺栓一旦断裂,就可能造成整机破坏的重大事故。如果刚度不足,使大头孔变形失圆,大头轴承的润滑条件受到破坏,则轴承会发热而烧损。连杆杆身变形弯曲,则会造成汽缸与活塞的偏磨,引起漏气和窜机油。所以要求连杆在尽可能轻的情况下,保证有足够的强度和刚度。
为保证连杆结构轻巧,且有足够的刚度和强度,一般常用中碳钢(如45号钢)模锻或滚压成形,并经调质处理。中小功率内燃机连杆有采用球墨铸铁制造的,其效果良好,且成本较低。强化程度高的内燃机采用合金钢(如40Cr、40MnB、42CrMo等)滚压制造而成。合金钢的特点是强度高,但对应力集中比较敏感,因此采用合金钢制造连杆的时候,对其外部形状、过渡圆角和表面粗糙度等都有严格要求。近年来,硼钢、可锻铸铁及稀镁土球墨铸铁已广泛用于制造内燃机连杆,其强度接近于中碳钢,并且其切削性能很好,对应力集中不敏感,制造成本低。
活塞与连杆的装配与检验
①将活塞上所标记的装配方向认定准确
a.有膨胀槽的活塞,应朝向连杆喷油孔的相对面。
b.活塞顶上的箭头:指向排气管。
c.活塞顶上的凹槽:按相关位置装配。
d.活塞平顶无记号:任意装配(但不能装错缸)。
②活塞、活塞销及连杆小头的装配将铝制活塞(全浮式)活塞,放入水中加热到75~85℃,取出活塞后迅速擦净销孔,将活塞销推入孔的一端,立即在衬套内涂以少许机油,把连杆伸入活塞内与活塞销对正(注意方向:一般大头上有油匙的一边应朝向工作时的转动方向)。继续用手的腕力将活塞销推入另一销孔(或用木锤敲进)。尤其用木锤往里敲时,活塞销一定要装正,否则对销孔内表面有损伤。装好后继续放入水中加温,当温度达到90℃左右时,再从水中取出,当活塞销处于垂直地面位置时,活塞销在孔中应不能自动下移,如果下移就证明配合松;另外应摇动连杆,看活塞销是否在孔中转动,如能转动,证明配合正常。如活塞销在孔中不转动,则证明配合过紧,此时应把销子打出来,适当修刮。
③活塞销与连杆衬套装配检验在常温下,检查活塞销与衬套的配合情况时,可以手扶住活塞,另一手持连杆大头部分摆动,如果活塞销和衬套配合正常,摆动时应有一定的阻力;或用手握住活塞,使连杆大头部分稍向上,虚线位置,若衬套与活塞销配合正常,则连杆能借本身的重量徐徐下降。若配合松时,则下降很快;若配合紧了,则连杆不下降。若配合稍松,可用合适的工具在衬套两边轻轻敲击数下,这样可以使衬套内径稍变小,若紧得不多,则不必用修刮,可将活塞销装进衬套,然后将活塞销夹在虎钳上,来回搬动连杆,使衬套内表面磨得光滑些即可。
④活塞连杆装好后,在活塞销两端装入卡环一定要把卡环装在槽内,并使开口朝向活塞的上边(活塞顶端方向),这是因为活塞销端部受热膨胀的系数大,卡环长期受高温而失去弹力,开口朝上时,卡环端部回缩,不易跑出槽外,同时,开口朝上,还可以保存润卡环有两种(钢丝和钢片)。如卡环为钢片时,其卡环槽深度为0.6~0.7mm;卡环为钢丝时,槽的深度为钢丝直径的1/2、2/3,卡环装入槽内与槽的四周应接触严密。卡环与活塞销两端的间隙均应不小于0.10mm。保留此间隙的目的在于使活塞销受热后有膨胀的余地。若没有此间隙,活塞销膨胀会使活塞的变形加大,甚至顶出卡环,易造成“拉缸”事故。间隙过小或没有时,可将活塞销磨短少许即可。
⑤检查活塞连杆组的弯扭在连杆校验器上检查整套活塞连杆组是否有弯扭现象(检查时不装活塞环),检查方法:按要求将活塞连杆组装在连杆校验器上,使活塞的底部与槽块的顶部接触,通过左右间隙的测量来确定活塞连杆组的扭曲,不得超过0.10mm;通过测量活塞裙部上下与平块之间的间隙来确定活塞连杆组的弯曲,不得超过0.10mm,若超过规定就要重新对轴承、活塞销孔、连杆衬套、连杆的弯曲与扭曲进行校验。
⑥活塞连杆组的重量规定内燃机的型号不同,要求也不一样,各内燃机说明书均有具体规定,例如,135系列柴油机,新机时,在同一台柴油机中各活塞质量差不得大于5g,在同一台柴油机中各连杆组(包括连杆体、连杆盖、大小头轴承、连杆螦钉)质量差不得大于30g。一般修理时要求略低一些,例如铸铁活塞直径在150mm左右的,各缸质量差不能超过15g,连杆不能超过30、40g,活塞连杆组不超过60~80g,汽缸直径在100mm左右的铝活塞各缸质量差不超过10g,连杆不能超过25~30g,活塞连杆组不能超过40~50g。
曲轴裂纹与折断的检查曲轴裂纹多发生在连杆轴颈端部或曲轴臂与曲轴轴颈的结合处。其检查方法有以下几种。
①磁力探伤法 用磁力探伤器进行检查,先把曲轴用磁力探伤器磁化,再用铁粉末撒在需要检查的部位,同时用小手锤轻轻敲击曲轴。这时注意观察,如有裂纹,在铁粉末聚积的中间就会发现有清楚的裂纹线条。
②锤击法 先清除黏附在曲轴表面上的油污,然后用煤油或柴油浸洗整个曲轴,再取出曲轴将其抹拭干净,后将曲轴的两端支撑在木架上,用小手锤轻轻敲击每道曲轴臂。如发出“锵、锵”(连贯的尖锐金属声),则表示曲轴无裂纹;如发出“波、波”(不连贯,短促的哑金属声),则表示曲轴有裂纹。然后在这附近容易产生裂纹的部位,用眼看或用放大镜仔细观察,如发现油渍冒出或成一黑线的地方,就是裂纹之所在。
③粉渍法 将曲轴用煤油或柴油洗净抹干后,在曲轴表面均匀涂上一层滑石粉,然后用小手锤轻敲曲轴臂,如果曲轴存在裂纹,油渍就会由裂纹内部渗出而使曲轴表面的滑石粉变成黄褐色,即可发现裂纹之所在。
④石灰乳法 将曲轴洗净浸在热油(机油)中约2h,让油进入裂缝,取出抹干后,用喷把“石灰乳液"喷到曲轴上使其干燥(石灰乳液是清洁的白垩和酒精的混合液,其比例为1:10-1:12),或用气焊火焰将曲轴上的喷层加热至70~80℃。这时,白垩便吸收储存在裂缝中的油液,这部分白垩便成暗色,显示出裂纹的形状。
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