发动机构造与功能.docx
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发动机构造与功能
发动机的构造和功能
第2章发动机主体
2-1概要
发动机的主要部分发动机主体是使燃料和空气的混合气在燃烧室内燃烧产生的燃烧气的压力转变为旋转运动并产生动力的部分,它由气缸、气缸体、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、凸轮轴和气门(阀)等装置构成。
图2-1所示的是直列式发动机的一个例子。
如图所示,各气缸中有活塞,它与连杆的一端连接。
另外,连杆的另一端连接输出轴的曲轴,当活塞往复运动时,曲轴则旋转运动。
安装在气缸上部的气缸盖上设有气门,它依靠与曲轴连动旋转的凸轮轴动作。
另外,气缸盖的内部构成燃烧室,由气门开闭。
发动机主体还设有混合气和燃烧废气以及油和冷却水的通路。
同时,还有各种辅机和进排气装置等附属装置。
凸轮轴
气缸盖
1.凸轮轴
2.气缸盖
气门
气缸
3.气门
4.气缸
5.气缸体
6.活塞
7.曲轴
连杆
气缸体
8.连杆
活塞
曲轴
图2-1四冲程直列四缸发动机
2-2结构和功能
2-2-1气缸、气缸体
1)气缸
气缸是一个长度约为2倍冲程的、内圆的薄壁圆筒形装置,在保持气密的状态下,活塞在其中往复运动。
它是把热能转化为机械能后产生必需动力的装置的主体部分,并与活塞和气缸盖一起形成燃烧室。
在发动机工作时,暴露在20000C以上的燃烧气体下温度极高的气缸壁,由水套内的冷却水或冷却散热片散热,使气缸的温度不会超过规定的温度。
水冷式发动机的气缸有两种。
一种是与气缸体整体铸造而成的整体式气缸,另一种是使用与气缸体不同材料制成的气缸套的拼合式。
气缸
图2-4所示的整体式气缸价格便宜,适合批量生产,所以目前大多采用这种形式。
它的材料是在FC200或相当于FC250的铸铁上添加改善耐磨性的合金成分(镍、铬和钼等)的材料。
水套
气缸体
1.气缸
2.水套
3.气缸体
机油盘
4.机油盘
图2-4整体式气缸
如图2-5所示,拼合式有干式气缸套和湿式气缸套两种。
干式气缸套是把气缸套压力或浇铸到气缸体的气缸部,气缸套的外周不直接接触冷却水。
气缸套
湿式气缸套是把气缸套插入水套组装而成,由于气缸套的外周直接接触冷却水,所以冷却性能良好。
但是,湿式气缸套需要采取冷却水防漏措施,结构复杂,价格较高,所以现在仍是干式的主流。
水套
1.气缸套
2.水套
3.气缸体
气缸体
4.支承物
5.(a)干式气缸套
支承物
6.(b)湿式气缸套
(a)干式气缸套(b)湿式气缸套
图2-5拼合式气缸
拼合式气缸大多采用铝合金制的气缸体,气缸套的材料与整体式气缸一样,同为铸铁。
另外,为了提高耐磨性而使用时的气缸套,则采用特殊铸铁制成。
另外,为了使混合气的能量在气缸中高效地转化为动力,要避免压缩的混合气和在燃烧室内燃烧过的燃烧废气从与活塞之间泄漏,同时还要求尽量减少活塞滑动时产生的摩擦和磨耗。
为此,气缸的内面要进行称为珩磨加工的精密研磨加工。
同时,为了减少磨耗,还要进行镀铬。
2)气缸体
构成发动机气缸部分的气缸体是气缸主体的骨骼部分,它的寿命左右发动机主体的寿命。
目前,通常用于汽车的汽油发动机的水冷式的气缸体如图2-7所示,各气缸与曲轴箱部分整体铸造,它支撑着活塞、连杆和曲轴等,同时,它的上部还安装着气缸盖,下部安装着机油盘,正面和侧面安装着辅机等附属装置。
同时,还设有冷却水、油和窜漏气体的通路。
油路
气缸
窜漏气体或落油通路
1.气缸
冷却水通路
2.油路
3.窜漏气体或落油通路
4.冷却水通路
油通路
5.油通路
6.冷却水通路
7.曲轴箱
曲轴箱
冷却水通路
图2-7水冷式气缸体
2-2-2气缸盖
气缸盖带着保持气密用的密封垫被安装在气缸体上面,与气缸和活塞一起构成燃烧室的一部分,其外部装有混合气点火用的火花塞,四冲程发动机上还装有进气歧管、排气歧管和气门机构等装置。
同时,为了冷却燃烧室的周围,如图2-11所示,在水冷式发动机的燃烧室的外周装有为了给内部通冷却水的水套;在气冷式发动机的燃烧室的外周装有冷却散热片。
气缸盖
冷却
散热
片
气缸盖
1.气缸盖3.气缸4.上面
5.截面7.气缸盖
8.冷却散热片9.气缸
水套
气缸
2.水套
气缸
上面截面
图2-11水冷式气缸盖图2-12气冷式气缸盖
再者,在四冲程发动机的内部,还装有混合气的进气通路(进气口)、燃烧废气的排气通路(排气口)、油路、落油用的油孔、窜漏气体通路等。
为了提高混合气的充气效率和在燃烧室的燃烧效率,进气口的形状要考虑到气流(涡流、旋流),而排气口的形状应是燃烧废气排放效率尽量高的形状。
由于气缸盖在发动机运转时始终处于高温高压的状态下,所以应能经受住热和机械的负荷,而且要求传热性和冷却效果都要好。
因此,过去是用铸铁制造的,但最近一般采用铝合金制的。
用铝合金制造重量轻,而且冷却效果好,还有不易发生爆震的优点。
另外,气门座部分是与气门紧密接触,防止燃烧压力泄漏的部分,嵌上耐磨性和耐热性优良的垫圈。
气缸盖通常为整体铸造,但气冷式二冲程发动机是与气缸分开制造的。
2)气缸垫
图2-29所示的气缸垫安装于气缸体与气缸盖之间,是为了防止燃烧废气、冷却水和油等从装配面泄漏的,它要求具有耐热性、耐压性和适度的压缩性。
油路
气缸垫大致可以分为两类,一类是用压制材料制成的复合密封垫,另一类是用钢板制成的金属密封垫。
冷却水通路
1.油路
2.冷却水通路
3.窜漏气体或落油通路
窜漏气体或落油通路
图2-29气缸垫
(2)金属密封垫
如图2-32所示,金属密封垫(也称钢气缸垫)的结构是由单层不锈钢钢板(波纹式)或数块不锈钢钢板重叠(叠层式),在密封部形成具有弹簧效果的卷边形状,以提高它的可压缩性。
它有良好的耐热性、耐弹力减弱性和机械强度。
同时,还要对它进行全面的表面处理(硅酮橡胶系和氟化橡胶系等),以增强密合性,提高密封性能。
在汽油发动机上,金属密封垫用在两轮摩托车上,四轮车很少采用。
1.(a)单层
2.钢丝圈
钢丝圈
3.(b)叠层
(b)叠层
(a)单层
图2-32金属密封垫
2-2-3活塞、活塞销和活塞环
1)活塞
活塞的构造如图2-33所示。
所图2-34所示,活塞借助于活塞销连接在连杆上,在气缸内进行往复运动,与气缸盖一起在气缸内形成一个容积可以变化的气密室(燃烧室)。
活塞顶
气门口凹槽
排油孔
压缩环槽
活塞裙部
油环槽
活塞销孔
加工成条痕
活塞销座
活塞
活塞环
活塞销
连杆
气缸盖
燃烧室
气缸
曲轴
图2-23活塞构造例示
图2-34活塞的装配状态
活塞的功能是通过它的运动,把混合气吸进燃烧室内,并进行压缩,当受到混合气燃烧产生的燃烧废气的高压力时活塞下降,通过连杆使曲轴旋转从而产生动力,并把燃烧废气排出至大气中。
然而,活塞不仅处在高温、高压的燃烧废气中,而且还要在气缸内高速地往复运动。
所以,要实现它的功能,在材质和结构方面有下列的要求:
①耐压、耐热性和强韧性优良。
②散热快,并且为了防止异常燃烧,要有良好的导热性。
③耐磨性优良。
④为了防止烧熔等损伤和降低噪音,热膨胀要小。
⑤为了减小惯性的影响,重量要轻。
2)活塞销
活塞销连接着活塞和连杆的小端部,把作用于活塞的力传递给连杆,为图2-25所示的中空圆筒形的形状。
图2-45活塞销
活塞销由于受到燃烧压力和活塞惯性力的反复弯曲荷载,以及它的表面与活塞或连杆小端部受到高表面压力的互相滑动,还有与活塞一起的往复运动,所以要求它具有强韧性、耐磨性和重量轻。
因而,它的材料通常采用表面硬化钢或特殊钢,并对其表面进行渗碳淬火(表面硬化钢时)或高频淬火(特殊钢时)的表面硬化处理后,再进行研磨或抛光加工。
3)活塞环
活塞环中有压缩环(气环)和油环,均安装在活塞环槽内,依靠自己的张力使之与气缸密合。
气环的作用是为了保持燃烧室的气密性,防止压缩漏损和漏气,并将活塞的热量传导给气缸壁后散热。
油环的作用是把润滑气缸内壁的多余的机油刮下来,形成适当的油膜。
在四冲程发动机上通常使用2个气环和1个油环。
但是,也有的发动机是气环、油环各1个的双环规格。
另外,与四冲程发动机供油方式不同的二冲程发动机不用油环。
活塞环在严酷的高温、高压的润滑条件下滑动,所以它要具有强韧性、热引起的张力减退少、有耐磨性和不磨损气缸等特性。
材料一般采用特殊铸铁或碳钢。
为了提高耐磨耗性,还要进行镀硬铬和氮化处理等表面处理。
另外,有时为了防锈和提高磨合性,还要进行费劳克斯(铁钡氧化物)镀层和磷酸盐被膜防锈等表面处理。
图2-47所示的是活塞环的基本形状和各部分的名称。
宽度
(B尺寸)
槽
自由时
外圆面
使用时
内圆面
开口
间隙
公称直径
厚度(T尺寸)
图2-47活塞环
(1)气环
气环除了气密作用外,还有刮掉一部分机油的作用。
具有代表性的气环的截面状况如图2-48所示,但通常大多采用鼓面形和锥面形。
平面形
鼓面形
锥面形
内锥形
根切形
斜根切形
图2-48气环
平面形为最基本的形状,气密性和导热性良好。
滑动面呈圆弧状的鼓面形气环的气密性良好,而且与气缸初期磨合时异常磨耗很少,大多用于第一道活塞环(顶环)。
滑动面呈锥状的锥形气环因与气缸是线接触,因而磨合容易,气密性也好,而且刮油作用良好,所以大多用于第二道活塞环。
内圆上面被开成坡口的内锥形气环,因为使用时只需扭转一下,它的下端就能嵌入气缸,所以与锥面形一样,有很好的刮油作用。
另外,当排气气压升高时,扭转返回,形成良好的气密性,所以用于头道环或二道环。
另外,外圆下面被开成坡口的根切形和斜根切形气环除有与内锥形相同的作用外,它还能防止机油上升,通常用于二道环。
气环的开口形状如图2-49所示,有竖切的平接、斜切的角接和切成阶梯的搭接等,但多为平接。
另外,在二冲程发动机中,为了防止气环旋转,通常如图2-50所示那样要用定位销止转。
开口间隙过大,会增大漏气,如果相反过小,又会使气环在高温下膨胀、顶起和碰撞。
在这种情况下会发生破损,或者刮伤气缸壁,甚至烧结。
平接
角接
搭接
图2-49气环的开口形状
截面A-A
定位销
活塞环
图2-50气环止转
气环的作用在吸气冲程如图2-51(a)所示那样进行,并随着活塞的下降刮下油环刮尺下的机油。
这时,未能刮落的少量机油形成油膜,准备用于下一个压缩冲程时的润滑。
另外,在吸气冲程中,由于活塞上部的压力低于曲轴箱内压力,所以刮落的机油会如图所示那样从气环下面的间隙旋转到气环的内侧,并从开口间隙上升到气缸上方。
因此,如果气环和气缸有磨耗或气环有损坏时会发生机油上升现象,并增大机油消耗量。
积碳
油膜
油膜
机油
机油
(a)吸气冲程
(b)压缩、燃烧冲程
(c)排气冲程
图2-51气环的作用
在压缩冲程中,由于气缸内的压缩压力作用于气环的上面和内圆面,气环被紧紧地压在气环槽的下面和气缸壁上,而且在膨胀冲程中会因燃烧废气的压力而压得更紧,所以会像图2-51(b)那样产生作用,保持燃烧室的气密。
因此,当气缸和气环磨损时,会使开口间隙变大,同时也使按压力降低而不能保持气密,导致窜漏气体增加和输出不足。
在排气冲程中,气环如图2-51(c)那样作用,除去附着在气缸壁上的积碳等,并推向气缸上方,让它们与燃烧废气一起排出。
(2)油环
气缸
活塞
油环有图2-52所示那样的组合式油环和图2-53所示那样的整体式油环,但通常大多使用组合式。
隔套扩张器
1.活塞
2.隔套扩张器
侧轨
3.气缸
4.侧轨
图2-52组合式油环
切槽型斜角切槽型
图2-53整体式气环
组合式油环由刮油的侧轨和保持表面压力的隔套扩张器构成。
通过使用隔套扩张器,可以得到较高的表面压力。
同时,由于机油排泄部的面积变大,还能防止因碳堆积等原因而发生的刮油不良。
所以,组合式的刮油性能要比其它形式的油环要好。
如图2-54所示,油环的作用是在活塞上升时把刮上来的机油通过活塞的排油孔挤到活塞的内侧,而在活塞下降时把刮下来的机油通过油环的排油部和活塞的排油孔挤到活塞的内侧。
隔套扩张器
机油排泄部
排油孔
排油孔
(a)活塞上升时(b)活塞下降时
图2-54油环的作用
2-2-4连杆
连杆的构造如图2-55所示,它连接活塞和曲轴,其功能是把作用于活塞的爆发力传递给曲轴,同时把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。
小端部
轴套
1.轴套
2.机油喷射孔
杆部
3.盖螺栓
机油喷射孔
4.小端部
5.杆部
6.大端部
大端部
7.连杆轴瓦
8.轴瓦盖
连杆轴瓦
盖螺栓
轴瓦盖
图2-55连杆
由于连杆要反复承受燃烧废气引起的压缩力、活塞惯性产生的拉力和连杆自身惯性产生的弯曲力等荷载,所以它必须具有能够充分经受得住这些荷载的强度和刚性。
因此,它的材料采用碳钢、镍铬钢和铬钼钢等特殊钢,采用模锻制造,大大提高了机械强度。
同时,为了减轻重量,杆部为工字形截面。
2-2-5曲轴、飞轮和扭振减消器
1)曲轴
图2-57所示结构的曲轴是为了通过连杆把活塞的往复运动转变为旋转运动,在膨胀冲程中,把活塞得到的力转换成旋转力后产生动力,而在其它冲程则相反,运动活塞进行吸气、压缩和排气。
曲轴臂
曲轴由安装在连杆大端部的曲轴销、曲轴箱的主轴承部支撑曲轴自身的曲柄轴颈、连接它们的曲轴臂和为了消除旋转部分重量平衡而设在曲轴臂部的平衡锤等构成。
另外,在它的前端安装有驱动阀动机构(气门机构)的曲轴正时齿轮、水泵和交流发电机等辅机的曲轴皮带轮;在它的后端,设有安装飞轮或驱动盘的法兰。
另外,有的还在后端部安装了离合器轴的导向轴承。
平衡锤
曲轴销
1.曲轴臂
2.平衡锤
3.曲轴销
4.曲柄轴颈
曲柄轴颈
图2-57整体式曲轴
止推板
止推轴瓦
曲轴销
轴颈轴瓦
曲柄轴颈
轴颈轴瓦盖
油路
图2-58曲轴的油路例示
图2-59轴颈轴瓦和止推轴瓦
四冲程发动机通常使用图2-57所示的整体式曲轴。
其内部如图2-58所示,连接曲柄轴颈和曲柄销的油路由钻头加工而成,把供给曲柄轴颈的一部分机油供应给曲轴销和连杆轴瓦。
主轴承部的轴瓦称为轴颈轴瓦或主轴瓦,如图2-59所示,使用对开嵌入式轴瓦。
另外,在曲颈的一处还设有接受曲轴轴向力的止推轴瓦。
止推轴瓦如图2-59所示,有与轴颈轴瓦构成一个整体的止推轴瓦和止推板另外安装的止推轴瓦。
2)飞轮
在膨胀冲程中,飞轮能给曲轴强大的旋转力,但是在其它冲程则相反,是阻止旋转的力发挥作用。
因此,在四冲程发动机中,旋转力(转扭)是以曲轴2转为1周期,在二冲程发动机中,以1转为1周期变化的,并伴随着它变化旋转速度。
飞轮用螺栓固定在曲轴后端的法兰上,它的功能是利用其惯性把如此变化的转矩平均化。
也就是说,在转矩增大时,将该能量作为惯性能量吸收,抑制旋转速度上升。
相反,当转矩减小时,放出吸收的惯性能量,抑制旋转速度下降,以此尽量减少旋转速度的变动,保持连续平稳的运转状态。
同时,飞轮还有从曲轴向离合器传递动力的作用。
为了使飞轮旋转时的惯性要大,而自身的重量要轻,它的构造如图2-79所示,呈中心部分的壁薄、外圆部分壁厚的铸铁或钢制成的圆盘状,其外周有用热压配合方法固定上去的齿环。
齿环通常采用碳钢制造的正齿轮,它的作用是在发动机起动时与起动机的小齿轮啮合,把起动机的旋转力传递给飞轮。
飞轮的后面作为与离合器片的摩擦面使用,同时安装有大部分的离合器部件,与离合器片的摩擦面经过平滑加工。
齿环
(截面)
曲轴
(截面)
离合器片的摩擦面
用于安装离合器的螺栓孔
(A视)
(A视)
图2-79飞轮
在安装了自动变速器(无级变速)装置的车辆中,因为变矩器起到了飞轮的作用,所以发动机中没有设置飞轮。
取而代之,如图2-80所示那样的焊接有齿环的驱动盘被安装在曲轴上。
变矩器被螺栓固定在驱动盘上。
齿环
图2-80驱动盘
3)扭振减消器
减振块(皮带轮部)
由于曲轴受到燃烧压力引起的力和往复运动部分的惯性力产生的周期性变化的旋转力(转矩)的作用,会发生扭转振动。
各气缸的转矩变动越大,或者曲轴越长、刚性越小,这种扭振就越大。
同时,如果转速接近曲轴的固有振动频率时引起共振,扭振会特别加剧。
一旦扭转振动变大,就会使乘车舒适度下降,或者造成曲轴和正时齿轮损坏。
因此,在曲轴较长的发动机上,通常如图2-81所示那样,会把吸收、衰减扭转振动的扭振减消器组合到曲轴前端的曲轴皮带轮上去。
弹性橡胶
皮带轮轮毂
曲轴
图2-81扭振减消器
图中的扭振减消器是用弹性橡胶(经过加硫处理的特殊橡胶把减振块(皮带轮)连接到皮带轮轮毂上的,由弹性橡胶吸收振动。
在曲轴保持一定转速时,减振块与曲轴整体旋转。
但是,当曲轴发生扭转振动(相对于旋转方向正的或负的大的加速度)时,由于减振块仍然继续按照一定的速度旋转,所以中间的弹性橡胶就会变形,从而起到衰减的作用。
除此之外,扭振减消器还有利用摩擦盘和螺旋弹簧的张力或者利用硅油的粘性进行衰减扭振的。
但是,由于图2-81所示那样利用橡胶的内部摩擦的扭振减消器的体积小、价格低,所以被广泛采用。
2-2-6发动机轴瓦
如上所述,在发动机上,连杆大端部和曲轴的轴颈部等处都装有轴瓦,这些轴瓦通常大多采用滑动轴瓦(平轴瓦)。
下述介绍一下它的特性和种类。
在凸轮轴的轴颈部原来也是装有滑动轴瓦(平轴瓦)的。
但是,在最近采用了OHC型的气门传动机构(阀动机构)和铝合金制的气缸盖的汽油发动机上已不安装轴瓦,而是由气缸盖自身承担轴瓦的功能了。
1)轴瓦所要求的特性
连杆轴瓦和曲颈轴瓦(主轴瓦)要通过油膜支撑旋转轴受到的惯性力和爆发力产生的巨大荷载和冲击,同时还要使轴能平滑旋转,防止接触面的磨损,减少输出损失。
因此,轴与轴瓦之间为了形成适当油膜的间隙(称为储油膜间隙)是不可缺少的,同时还要具有下列的特性。
①具有非烧结性。
所谓非烧结性就是指轴瓦与轴发生金属接触时不易烧结的性质,它是决定轴瓦可靠性的特性。
②密合性和埋藏性良好。
所谓密合性是指即使在装配轴瓦时,与轴的接触稍有不良也能很快与轴磨合的性质。
所谓埋藏性是指即使有异物进入也能埋入轴瓦表面的性质。
埋藏性好,就不易损伤轴和轴瓦。
③耐蚀性和耐磨性良好。
耐蚀性是指不易被发动机油中的酸等腐蚀的性质。
发动机油被窜漏气体等氧化,而使氧化物逐渐增加。
当它们附着在轴瓦上时就会发生腐蚀。
在高温时,腐蚀更会加剧。
另外,在不易形成油膜的发动机起动时和异物进入时,由于金属接触会产生磨损。
发生腐蚀又会加快磨损。
④耐疲劳性强。
所谓疲劳性是指即使轴承反复受到荷载也不易改变其机械特性的性质,它是决定轴瓦寿命的特性。
对于连杆轴瓦之类的承载巨大负荷,且力的方向又会变化的轴瓦,耐疲劳性尤为重要。
2)轴瓦的构造和要素
连杆轴瓦和轴颈轴瓦通常采用图2-82和图2-83所示形状的对开嵌入式轴瓦。
连杆轴瓦上设有为了向连杆的机油喷射孔加油的油孔。
轴颈轴瓦上有油孔和油槽,它是为了能让压送到气缸体的油路上的油能充足地供应到曲轴和轴瓦之间而设置的。
机油通过曲轴的油路,从该油槽供应给曲柄销。
这时,为了能够始终得到机油的充足供应,至少要在一侧轴瓦的全周设置油槽,有的甚至在上下两面轴瓦的全周都有油槽。
另外,在对开嵌入式轴瓦上还设置了卡爪,用于轴瓦轴方向的固定和止转。
这时,为了不使偏离任何一个旋转方向,如图2-83所示,上下两面轴瓦上的卡爪设置为同一方向。
卡爪
轴瓦合金
油孔
2.轴瓦合金
3.轴瓦里衬金属
轴瓦里衬金属
4.油孔
图2-82连杆轴瓦
轴瓦里衬金属
油孔
轴瓦合金
油槽
卡爪
1.轴瓦里衬金属
2.轴瓦合金
3.油孔
4.油槽
5.卡爪
图2-83轴颈轴瓦
为了曲轴的定位和承受轴方向上的力,在曲轴曲柄轴颈的一处设置的止推轴瓦有图2-84所示的与轴颈轴瓦构成一个整体的(带有法兰的轴瓦)和图2-85所示形状的作为止推板另外安装的两种。
为了能充分的供给,在其轴承部均有油槽。
止推板设置在轴瓦外壳的两个侧面。
但是,有的发动机只设置的气缸体一侧,有的发动机还设置在轴颈轴瓦盖一侧。
轴瓦里
衬金属
轴瓦里
衬金属
轴瓦合金
轴瓦合金
油槽
油槽
止推轴瓦
油
槽
图2-84带有法兰的轴瓦图2-85止推板
在轴瓦所要求的性质中,耐疲劳性和非烧结性、密合性和埋藏性都是相反的特性,单一的轴瓦材料很难满足这些条件。
因此,如图2-82~85所示,它们的结构都是在钢制的里衬内面熔敷轴瓦合金,两者并存。
对开嵌入式轴瓦的特点是合金层薄,内面加工良好,受反复荷载的影响小,尺寸加工精密,有互换性,装配时不需要磨合等加工,以及装配容易等。
要使其充分地发挥功能,以下的要素十分重要。
(1)紧压量
所谓紧压量是指轴瓦外圆的尺寸与轴瓦外壳内圆尺寸的差,它是成为轴瓦过盈量的要素。
如果紧压量达大,会对轴瓦产生挠曲,给局部加载负荷,是轴瓦早期疲劳和损坏的原因。
相反,如果过小,会使轴瓦体与轴瓦的里衬密合不良,是造成导热降低和引起烧结的原因。
紧压量要如图2-86所示那样在把轴瓦组装到轴瓦保持架(轴瓦体)上后,要把给予一定荷载压的越程,设定在10~50μm。
测定载荷
加压盘
固定端
轴瓦体凹部直径
紧压量
基准
测量夹具
轴瓦
图2-86紧压量及其测量法
(2)壁厚
轴瓦的壁厚通常如图2-87所示,相对于中央部分(上下方向)而言,接合面(水平方向)做得薄一些。
其理由如下。
接合面壁厚
中央部壁厚
图2-87
①轴瓦和轴的装配比较容易。
当装配一组轴瓦时,因为紧压量而互相紧挨着,在对接面附近会向储油膜间隙小的方向变形。
当水平方向的壁厚变薄而使内径变大的,这种变形就会与外壳的偏移一起被吸收,使组装比较容易。
②防止油膜中断,提高润滑作用。
作用于轴瓦上的力上下方向比较大。
但是,为了防止冲击产生的爆震声,储油膜间隙还不能过大。
因此,把水平方向的内径做大,即使轴瓦荷载过大使上下方向变形也不会失去水平方向的储油膜间隙,这样不仅能防止油膜中断,而且还易于机油的排出,确保机油的循环,提高润滑作用。
(3)张力
所谓轴瓦的张力是指图2-88所示的自由状态的轴瓦的外径尺寸P要做得比轴瓦体的内径尺寸D要大一些。
这是为了防止装配轴瓦时因紧压量而向内侧弯曲的需要,也是为了与轴瓦体更好密合的需要。
张力
图2-88轴瓦的张力
3)轴瓦的种类
发动机用的轴瓦材料目前使用的有如下几种:
(1)白色合金(巴氏合金)
白色合金是锡、铅和锑中加入少量铜的合金,有以锡为主要成分的锡基白色合金和以铅为主要成分的铅基合金。
白色合金耐蚀性优良,而且柔软,所以密合性和埋藏性也好。
但是,它随着温度的上升,硬度会显著降低,耐疲劳性差,所以容易发生剥落的龟裂。
为了防止上述情况,最近采取了减薄合金层的厚度(0.1~