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,发电机出租多少度电,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。
喷油泵
喷油泵(又称高压油泵)是柴油机燃油供给系中重要的部件之一,其作用是根据柴油机的工作要求,在规定的时刻将定量的柴油以一定的高压送往喷油器。对喷油泵的基本要求
主要有以下几个方面。
严格按照规定的供油时刻开始供油,并有一定的供油延续时间。
根据柴油机负荷的大小供给相应的油量。负荷大时,供油量增多;负荷小时,供油量应相应地减少。
根据柴油机燃烧室的形式和混合气形成方式的不同,喷油泵必须向喷油器供给一定压力的柴油,以获得---的喷雾。
供油开始和结束要求迅速干脆,防止供油停止后喷油器滴油或出现不正常喷射,影响喷油器的使用寿命。
对于多缸柴油机的喷油泵,还要求各缸的供油次序应符合选定的发动机发火次序,各缸的供油时刻、供油量和供油压力等参数尽量相同,以---各缸工作的均匀性。
喷油泵的结构形式很多,按作用原理的不同,大体可分为四类:柱塞式喷油泵、分配式喷油泵、泵一喷嘴和pt泵。目前,在柴油发电机组中应用广泛的是柱塞式喷油泵。这种喷油泵结构简单紧凑、便于维修、使用---、供油量调节。
曲轴的工作条件及常见故障
曲轴的工作条件
a.承受燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转的离心力;
b.燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转的离心力产生的力矩;
c.油膜脉动的挤压应力;
d.旋转运动速度高;
e.巳润滑条件较好,但受到较多杂质的冲刷作用。
曲轴的常见故障
a.曲轴弯、扭;
b.轴颈磨损;
c.裂纹、折断。
(2)曲轴弯扭的原因、检验与校正
1)曲轴弯、扭的原因
内燃机工作不平稳,各轴颈受力不均衡;
内燃机突然超负荷工作,使曲轴过分受振;
内燃机经常发生“突爆”燃烧;
曲轴轴承和连杆轴承间隙过大,工作时受到冲击;
曲轴轴承松紧不一,中心线不在一直线上;
各缸活塞重量不一致;
曲轴端隙过大,运转时前后移动。
当曲轴弯、扭超过一定值后,将加速曲轴和轴承的磨损,---时会使曲轴出现裂纹甚至折断,同时还会加速活塞连杆组和汽缸的磨损。
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