曲軸活塞連桿組
互聯(lián)網(wǎng) xjm82395219邢 汽車構(gòu)造維修 2008-08-17
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發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)最主要的運(yùn)動(dòng)部件就是曲軸、活塞和連桿。它由曲軸、活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及飛輪等部件組成。 (1)曲軸 它是一根拐了幾道彎的軸。曲拐數(shù)取決于發(fā)動(dòng)機(jī)有幾個(gè)氣缸以及它的排列方式，一根連桿連一個(gè)曲拐的，其曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)；兩根連桿連一個(gè)曲拐的，其曲拐數(shù)為氣缸數(shù)的一半。 曲軸要求耐沖擊、耐磨，一般都用中碳鋼或中碳合金鋼鍛造而成，也有用球墨鑄鐵鑄造成的曲軸。 帶飛輪的曲軸。位于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的主軸頸，它借助一墳軸瓦和曲軸箱相連。不在轉(zhuǎn)動(dòng)中心的軸頸叫連桿軸頸或曲柄銷，它借助于連桿軸瓦和螺栓與連桿相連。 由于曲軸要在高速下旋轉(zhuǎn)，所以它需要不間斷地用機(jī)油對(duì)磨擦表面加以潤滑。因此在曲軸的主軸頸、連桿軸頸的曲軸本體內(nèi)都鉆有油道，以便機(jī)油能通過這些油道，潤滑這些部位。 由于曲軸的形狀很不規(guī)則，轉(zhuǎn)動(dòng)起來就會(huì)晃動(dòng)，行家稱這種現(xiàn)象為不平衡。如果發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)人造棉其發(fā)展，不但會(huì)產(chǎn)生極大的噪聲，而且機(jī)件的壽命也大大地縮短。造成不平衡的主要原因是曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了不規(guī)則的離心力和離心力矩，另外還有活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力。對(duì)于氣缸數(shù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，這些力和力矩有的存在，有的不存在。因此需要根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)設(shè)置平衡塊加以平衡。有的平衡塊和曲軸制成一體，也有用螺栓固定在曲軸上的。 我們知道，一個(gè)質(zhì)量很大的輪子，一旦轉(zhuǎn)起來，如果沒有阻力，它就會(huì)一直不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。因此在曲軸的后端裝上一個(gè)用灰鑄鐵或球墨鑄鐵、鑄鋼制成的飛輪，這是一個(gè)轉(zhuǎn)起來慣性很大的圓盤，其邊緣既寬又厚。它的功能主要有貯存發(fā)動(dòng)機(jī)給的動(dòng)能、克服曲軸連桿組運(yùn)動(dòng)的阻力，克服短時(shí)間的過載，保證發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速均勻。此外它還是磨擦式離合器的驅(qū)動(dòng)件，因此它也需要和曲軸一起進(jìn)行平衡。 (2)活塞 它像一個(gè)倒扣著的杯子，杯底朝上，構(gòu)成燃燒室的一個(gè)部分，杯壁有圓孔，可穿入活塞銷。從杯口穿入連桿，通過活塞銷和活塞相連。它的主要作用是將混合氣燃燒所產(chǎn)生的爆炸力通過活塞銷傳給連桿，來推動(dòng)曲軸的曲柄，令曲軸旋轉(zhuǎn) 活塞的工作條件很苛刻，頂部和高溫燃?xì)饨佑|，承受帶沖擊性的高壓和因高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶來的慣性力，整個(gè)活塞各部分受到拉、壓、彎的綜合力和力矩，而受熱也不均勻。因此要求活塞的質(zhì)量要小，熱膨脹量小，傳熱性好，耐磨。用鋁合金制的活塞兼?zhèn)湟陨闲阅埽钱?dāng)前的汽車活塞選用材料。 活塞的基本結(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部三個(gè)部分。 活塞頂部有平頂、凹頂之分，表面力求光潔。活塞頭部有幾道矩形斷面的環(huán)槽，用來安置各種活塞環(huán)，環(huán)槽底部鉆有許多徑向小孔，可使從缸壁上刮下的機(jī)油，通過這些孔流向油底殼。活塞頭部承受并傳遞混合氣燃燒后的爆發(fā)力；能傳導(dǎo)混合氣燃燒后產(chǎn)生的熱量；與活塞環(huán)一道構(gòu)成部分的燃燒室。活塞的裙部是指從活塞環(huán)槽到杯口的好個(gè)部分。它的主要功能是活塞在缸筒內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)中起著導(dǎo)向作用，以及承受缸壁給它的側(cè)壓力。 活塞在氣缸內(nèi)工作時(shí)，受熱受力是很不均勻的，因而會(huì)帶來不均勻的變形，遂使活塞與氣缸筒壁之間的縫隙有的很大，有的很小，也會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象和擦傷缸壁表面的可能。嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡死，將活塞損壞。 為了使活塞在正常的工作溫度下和氣缸筒壁有較均勻的間隙，雖然氣缸筒本身仍是圓柱形的，而活塞則制成橢圓形，令活塞在工作時(shí)能膨脹成類似的圓柱形。所以活塞在普通狀態(tài)下為上端直徑小，下端直徑大的近似圓錐形或橢圓形。 當(dāng)然，你如果留心，還會(huì)發(fā)現(xiàn)有的活塞裙部開有縱向和橫向的溝槽。開橫向槽的目的主要是阻斷從活塞頂部傳向裙部的熱量，迫使裙部的膨脹不致過大。如橫向橫位于油環(huán)槽內(nèi)，尚可起到油孔的作用。開縱向槽的作用是在活塞冷狀態(tài)下裝配時(shí)獲得盡可能小的與氣缸筒壁間的間隙；在熱狀態(tài)下，活塞不致在氣缸筒內(nèi)卡死。縱向槽的方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向不平行，斜槽可以防止活塞劃傷缸壁。 (3)活塞環(huán) 活塞必須與缸壁的配合很緊密，在活塞上嵌入活塞環(huán)正是針對(duì)這個(gè)問題所采取的措施。活塞環(huán)分氣環(huán)和油環(huán)兩種，前者防止燃燒混合氣竄入曲軸箱；后者防止合金鑄鐵制成，開有斜口，富有彈懷，套在活塞上時(shí)，有向外張緊貼在氣缸筒壁的特性。如果密封狀態(tài)被破壞出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)喪失部分動(dòng)力，燃料和機(jī)油損耗增加，活塞和燃燒室的表面出現(xiàn)嚴(yán)重積碳，并造成環(huán)境污染。 一般活塞上裝2～3道氣環(huán)，1～2道油環(huán)，在保證密封的要求下，應(yīng)盡量減少環(huán)的數(shù)量。氣環(huán)雖有好幾個(gè)，但對(duì)各個(gè)環(huán)的要求也不盡相同。離頂部最近的是第一道氣環(huán)，由于它靠近燃燒室，在溫度壓力最高及潤滑最難的環(huán)境下工作，所以在它的工作表面上一般都鍍上多孔性鉻，此舉不但提高了表面硬度，尚能貯存少量機(jī)油改善潤滑條件，提高使用壽命。其他各氣環(huán)一般只鍍錫或作磷化處理。由于第一道氣環(huán)的工作溫度高，它的切口間隙也較大。當(dāng)將各道活塞環(huán)裝在活塞上時(shí)，須將它們各自的切口相互錯(cuò)開，這對(duì)氣缸的密封是有所裨益的。 (4)活塞銷 它是活塞與連桿小頭的連接件，起著將活塞蝗受力傳給連桿的作用。因?yàn)樵诟邷貤l件下承受周期性的沖擊力，而且潤滑條件又差，所以要求它有足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性。為了減少慣性，一般將它制成空心圓柱體，以減小它的質(zhì)量。活塞銷一般用低碳鋼制成，表面滲碳，再加以珩磨和拋光，以提高其表面的硬度和整體的韌性。活塞銷裝入活塞銷孔和連桿小頭孔內(nèi)是浮動(dòng)的，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，它可以在銷座孔內(nèi)繞自身主軸緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，以獲得較為均勻的磨損。為了防止活塞銷沿主軸方向竄動(dòng)，在活塞銷孔內(nèi)淫卡環(huán)嵌在銷座凹槽內(nèi)予以限位。 (5)連桿它以上端的小頭連接活塞銷，以下端的大頭連接曲軸，可將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它正像你騎自行車時(shí)大腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)那樣。連桿一般采用中碳鋼或合金鋼材料經(jīng)鍛造、機(jī)加工和熱處理而成。因?yàn)檫B桿工作時(shí)受到壓縮、拉伸和彎曲的周期性變化的力量，所以要求它質(zhì)量盡可能小，而又足夠的剛度和強(qiáng)度，如果剛度不夠會(huì)造成大頭孔失圓，軸瓦潤滑不良而燒毀；桿身彎由會(huì)造成氣缸漏氣、竄油等現(xiàn)象。 連桿大頭一般都制兩個(gè)半圓塊，一塊是連桿大頭的下端，另一塊叫連桿蓋，用連桿螺栓將兩者擰在一起。這兩塊是一起進(jìn)行加工(鏜孔)的，大頭孔的表面為了和軸瓦緊密配合，它的光潔度很高，其表面還銑出定位軸瓦的凹槽和小的油孔。 連桿螺栓的工作條件和連桿一樣，一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼材料，經(jīng)煅造或冷鐓而成。安裝連桿大頭時(shí)，必須按工廠規(guī)定的扭矩?cái)Q緊連桿螺栓，并采取措施防止自行松開。 連桿軸瓦和連桿大頭一樣，也是制成兩半的，軸瓦的基體是薄鋼板，內(nèi)表面澆鑄上如巴氏合金等減磨合金層。減磨合金具有減少磨擦，加速磨合，保持油膜的作用。 軸瓦與連桿大頭和連桿蓋相配合的表面要有極高的光潔度。軸瓦在未裝入前，半個(gè)軸瓦并不半圓形的，當(dāng)裝入后，因有壓量(過盈)，所以軸瓦能緊貼在大頭孔壁上。為了防止軸瓦工作中轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向位移，在軸瓦上沖壓定位凸臺(tái)分別嵌入大頭和連桿蓋的凹槽內(nèi)。軸瓦內(nèi)表面還有油槽，以保證良好的潤滑。 我們知道，進(jìn)入氣缸燃燒室混合氣量愈多，它燃燒時(shí)放出熱量愈大，爆發(fā)力也愈強(qiáng)。對(duì)于某一具體的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，它的燃燒室總?cè)莘e是一定的。要想往燃燒室內(nèi)多充混合氣，必須讓混合氣的壓力要高，溫度要低。但由于混合氣必須通過進(jìn)氣管才能進(jìn)入氣缸，在流動(dòng)過程中不免產(chǎn)生阻力使充氣壓力下降；此外由于上一循環(huán)終了后殘留氣缸內(nèi)的高溫廢氣以及相鄰部件的高溫，加熱了剛剛進(jìn)入氣缸的混合氣，所以要百分之百地達(dá)到這個(gè)要求是很困難的。 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)師們一般都從改進(jìn)結(jié)構(gòu)有利于降低進(jìn)氣和排氣阻力、進(jìn)氣和排氣門開啟和持續(xù)時(shí)間著手，使進(jìn)氣和排氣量盡可能地保持充分。氣門在發(fā)動(dòng)機(jī)上是個(gè)很重要的部件，它們必須按準(zhǔn)確的時(shí)間開啟或關(guān)閉。按氣門布置形式可分頂置式和側(cè)置式。按每個(gè)氣缸氣門數(shù)目可分有二氣門式、四氣門式甚至更多。 最常見的氣門布置形式是頂置式，它的進(jìn)氣門和排氣門吊掛在缸蓋上，大頭在下，小頭在上，由一套配氣機(jī)構(gòu)保證各氣門適時(shí)開閉。 如上所述，為了按準(zhǔn)確的時(shí)間使氣門開啟和關(guān)閉，必須有一套配氣機(jī)構(gòu)。 |
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