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曲柄连杆机构



(三)活塞连杆组的装配及注意事项

(1)将连杆衬套压入连杆小头孔内。

(2)装活塞销。先将活塞置于烘箱或有机油的容器中加热至50℃-70℃,保温数分钟,然后取出活塞,迅速地将活塞销装入同一组的连杆衬套孔和活塞销座孔内。装配前,活塞销及衬套孔应先涂上15W40润滑油。活塞、连杆、连杆盖组合装配时,应注意连杆的方向也即连杆大头斜切口方向。当活塞指前记号“FRONT”向上、活塞顶面对着人、从上往下看时,连杆大头斜切口应向右,即连杆盖在右边,如图2-64所示。

(3)装活塞销锁环。将活塞销锁环装于活塞销座孔两端的环槽内,见图2-65

(4)装活塞环。用专用工具或徒手依次安装油环、第二道活塞环和第一道活塞环,见图2-66。注意有“TOP”字样或“.”标记的一面朝上,并在活塞环和活塞环槽上加适量的15W/40润滑油。

(5)装连杆轴瓦。将连杆轴瓦装于连杆体大头端和连杆盖上,轴瓦的定位凸键要与键槽对准,轴瓦内表面涂抹105润滑脂。

(6)装连杆盖。将连杆盖装于连杆体上,注意连杆盖与连杆体上的配对记号或数字必须一致。

(7)拧上连杆螺栓。不是新更换的连杆,其螺栓按原属组序拧上即可,无需拧紧至规定力矩。

(8)活塞连杆组称重。同台柴油机的活塞连杆组质量允差一般小于30g。[TOP]

二、曲轴飞轮组

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮等组成,见2-67

()曲轴

曲轴是柴油机最重要的零件之一,它的功用是将活塞连杆组传来的气体压力转变成扭矩对外输出,驱动汽车行驶。此外,还用来驱动柴油机的配气机构及其它各种辅助装置。

1.结构特点

B系列柴油机的曲轴为整体式曲轴,如2-68所示。其基本组成包括曲轴前端、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和曲轴后端等。

B系列柴油机曲轴的主要特点是材质优、强度高、工作可靠、设计合理。

(1)采用优质合金钢40CrH锻造并经调质处理,芯部组织均匀,具有很高的强度和韧性。

(2)成品曲轴的轴颈及圆角经表面淬火,耐磨性好。

(3)采用典型的1-5-3-6-2-4发火次序,6个曲拐按(16)(25)(34)互成120°角均布,使柴油机工作平稳。

(4)曲轴采用全支承结构,7个主轴颈支承在缸体上,大大提高了曲轴的抗弯强度。

(5)曲轴有8个整体式平衡块,使曲轴不会产生弯曲弯形,引起轴颈和轴承的偏磨。

(6)轴颈粗,重叠度大,强度高。曲轴主轴颈83mm,连杆轴颈69mm,曲柄半径60mm,重叠高度达16mm

(7)主轴承采用20%锡铅基合金薄壁轴瓦,上轴瓦有三个孔与缸体上的三个孔相对,中间孔与缸体主油道相通,一个相邻小孔与凸轮轴孔相通,另一侧孔与冷却活塞喷嘴相通,如2-69所示。

连杆轴承采用钢背铜铅轴瓦,表面镀有铅锡合金或铅锡铜合金。

主轴颈和主轴承孔配合间隙为0.041mm-0.119mm

连杆轴颈和连杆大头孔配合间隙为0.038mm-0.116mm

(8)曲轴止推轴颈在第6主轴颈,采用上轴瓦带有止推轴承的翻边上推瓦(K形瓦),材料与其它轴承相同。止推轴承的下轴瓦与其它主轴承轴瓦相同。曲轴的轴向窜动量为0.10mm-0.30mm

(9)曲轴前端装有扭转减振器,减振器通过4M12×1.25(12.9)的螺栓联接在曲轴前端。曲轴前端有一Φ19mm导向轴与减振器轮毂幅板中心和Φ19mm小孔相组合,以保证减振器对中。

(10)前、后油封采用整体式的钢架,以及聚四氟乙烯双刃口油封。进口原装前油封零件号为3900709,进口原装后油封零件号为3921265(最新供货),这种油封和曲轴间的摩擦系数小,封油效果好,是目前国际汽车行业采用的较为先进的曲轴油封。

(11)曲轴后端飞轮通过Φ130mm止口定位和8M12×1.25(12.9)螺栓固定在曲轴后法兰上。曲轴和飞轮必须单独进行动平衡,曲轴飞轮总成不再进行动平衡。

 

2.结构参数

B系列柴油机曲轴的结构参数如下:

曲轴材料 锻钢40CrH

与飞轮联接及装后油封处法兰直径(mm) Φ130

法兰螺钉孔深(mm) 16

联接螺栓(M12×1.2512.9) 8

平衡块数量 8

曲轴全长(mm) 857

主轴径数() 7

主轴径直径(mm) φ83

连杆轴径直径(mm) φ69

主轴径宽 (mm) 37.5

连杆轴径宽(mm) 39

曲柄臂厚(mm) 21.75

曲柄臂宽(mm) 96

主轴径圆角半径(mm) R4.2

连杆轴径圆角半径(mm) R4.0

曲柄半径 (mm) 60±0.076

装正时齿轮轴径直径(mm) φ64

前油封轴径直径(mm) φ63.5

前装减振器(或皮带轮)导向轴直径(mm) φ19

3. 曲轴检修

(1)曲轴断裂的检查

曲轴的裂纹与断裂的部位,多发生在连杆轴颈端部或曲柄臂与主轴颈的结合处,如2-70所示。

发动机大修时,曲轴应进行磁力探伤检查,用磁力探伤仪进行检查,检查时,先将曲轴用磁力探伤仪进行磁化,再用铁粉撒在需要检查的部位,同时用小铁锤轻轻敲击曲轴,注意观察,如有裂纹存在,在铁粉聚积的中间就会发现有清楚的裂纹线条。磁力探伤后应退磁。

曲轴不允许有裂纹,否则应更换新曲轴。

(2)曲轴弯曲的检查

曲轴弯曲变形会影响柴油机的正常工作。曲轴弯曲变形检查方法如2-71所示,在一块平板上将曲轴用V形块支起后,用千分表进行检查。

整体式曲轴的弯曲摆动误差大于0.1mm时,应进行修磨。对于锻钢整体曲轴,可用机械方法进行校正。

通常曲轴变形超过允许范围时,应更换新曲轴。

(3)曲轴的磨损与修磨

柴油机曲轴是在高负荷交变载荷下高速旋转的部件,所以到一定的行驶里程,一般在100000km以上时,主轴颈、连杆轴颈因长时间工作而磨损,在检修柴油机时,必须检查各轴颈的磨损程度,视磨损情况进行修磨。当磨损超过极限值时,应更换新曲轴。

1)曲轴允许的磨损极限值

①主轴颈直径(min) φ82.962mm

主轴颈圆度(max) 0.025mm

②连杆轴颈直径(min) φ68.962mm

连杆轴颈圆度(max) 0.025mm

③曲轴轴向窜动量(max) 0.355mm

2)修磨等级

除第6主轴颈(为止推轴颈)外,主轴颈和连杆轴颈直径可以被修磨减小0.25mm0.50mm0.75mm1.00mm四个等级,每级差值0.25mm

3)修磨区域

a. 主轴颈(止推轴颈除外)的修磨

①允许修磨后的直径:

φ(82.750±0.013)mm

φ(82.500±0.013)mm

φ(82.250±0.013)mm

φ(82.000±0.013)mm

②修磨后所有主轴颈和第1、第7主轴颈的平行度应不大于0.03mm

③轴颈圆度不大于0.005mm

④轴颈锥度不大于0.005mm

修磨轴颈时,磨削方向应与发动机工作时曲轴的旋转方向(从曲轴前端看,顺时针方向)相反,抛光方向应与曲轴旋转方向相同。

b. 止推轴颈和止推面的修磨

c. 主轴颈圆角的修磨

d. 连杆轴颈的修磨

e. 连杆轴颈圆角的修磨

(4)曲轴油封的检查及更换

1)曲轴油封轴颈及油封检查

①油封轴颈曲轴前、后油封的轴颈如有划伤、磨损沟槽应进行修磨、镶套。镶套后,法兰直径应磨削到Φ(130.00±0.025)mm

②油封曲轴油封刃口不得有缺陷,缺陷的大小及形态以发动机工作时油封处是否漏油来判断。当油封处漏油时,应更换新油封。

2)曲轴前油封的更换

①拆下曲轴扭转减振器,见2-72

②在油封金属骨架上钻两个Φ3mm的孔,两个孔隔开180°,见2-73

③拧入螺钉取出油封,见2-74

④用布擦干净曲轴油封轴颈,见2-75

曲轴油封轴颈和油封刃口不得有任何油渍和水。

⑤如2-76所示,将油封导向套套到曲轴油封轴颈上,在油封外径上涂上乐泰(loctite)277,并将油封套到导向套上,压入正时齿轮室盖上的油封孔内,然后取下导向套。

⑥用油封安装器将油封压到齿轮室盖孔内正确的深度位置。压装时,应在垂直、水平位置交替敲击油封安装器,以免损坏油封,如2-77所示。

⑦装上扭转减振器和皮带,如2-78所示。

扭转减振器螺栓的拧紧力矩为(135±5)N·m。安装好扭转减振器后,起动发动机,观察油封是否漏油,油封不允许漏油。

3)更换曲轴后油封

①拆下飞轮,见2-79

②在油封金属骨架上钻两个φ3mm小孔,两孔隔开180°,见2-80

③拧入螺钉取出油封,见2-81

④擦干净曲轴油封轴颈,见2-82

⑤将油封导向套套到曲轴油封轴颈上,在油封外径上涂上中性肥皂水,将油封套到导向套上并压入油封座孔内,然后取下导向套,见2-83

⑥用油封安装器将油封压到油封座孔内正确深度位置,见2-84

将油封压入油封座时,应在垂直、水平方向交替敲击油封安装器,以免损坏油封。

⑦装上飞轮。如2-85所示顺序对称分3-4次拧紧飞轮螺栓,拧紧力矩137N·m

⑧装上离合器、变速箱、起动发动机,观察油封是否漏油,若漏油应重新更换。

(5)轴瓦检查及更换

1)轴瓦表面质量的检查         轴瓦表面如果有拉伤、烧蚀、不正常磨损、脱层等缺陷(2-86)时,应更换新轴瓦。

2)轴瓦自由扩张量的检查         轴瓦必须有一定的自由扩张量,以保证轴瓦和轴承座的紧密配合,在曲轴旋转时不会移位。检查项目及要求如表2-11,轴瓦自由扩张量检查如2-87所示。

2-11 轴瓦检查项目及要求

项目

要求尺寸

配合

使用限度

曲轴主轴承孔(mm)

止推轴承自由弹开(mm)

 

其它主轴承自由弹开量(mm)

f 87.982-88.018

0.05-0.5(K)

0.042-0.382(对翻边瓦)

0.502-1.522

过盈

弹开量消失,轴承装入轴承孔无过盈即应更换轴瓦

连杆轴承孔连杆轴承自由弹开量(mm)

f 72.987-73.013

0.4-1.506

过盈

3)轴瓦定位凸键的检查        轴瓦定位凸键是轴瓦在轴承孔内沿圆周方向和轴向方向的定位结构,防止轴瓦在工作过程中发生转动或轴向移动。当定位凸键损坏或变形时,轴瓦会走外圆,必须予以更换。

4)轴瓦高的检查         轴瓦高是指装配时轴瓦高出轴瓦座的部分,其检查及要求见表2-12

2-12 轴瓦高的检查方法及要求

项目

标准环规尺寸(mm)

瓦高(mm)

备注

止推轴承

其余主轴承

f 88.018

f 88.018

0.039-0.077

0.039-0.09

     

轴承装入标准环规,一端顶住环规挡块,另一端施加8700N的力,测量瓦高

连杆轴承

f 73.013

0.039-0.091

轴承装入标准环规,一端顶住环规挡块,另一端施加7120N的力,测量瓦高

5)曲轴轴向窜动量的检查         曲轴轴向窜动量反映了曲轴止推面和止推轴承的磨损情况,曲轴轴向窜动量应在0.10-0.30mm范围内,当曲轴的轴向窜动量大于或等于0.355mm时,应更换止推轴承,必要时修磨曲轴止推面。

6)注意事项

①上、下轴瓦必须是同一厂家生产。

②更换主轴瓦时,应注意上、下轴瓦不能装反,因为上轴瓦有油孔,下轴瓦没有油孔,当上、下轴瓦装反时,会因机体的进油孔被堵塞,断油而烧坏轴瓦、曲轴主轴颈。

()曲轴扭转减振器

曲轴是一种扭转弹性系统,本身具有一定的自振频率。柴油机在工作过程中,经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性地变化的,这种周期性变化的激力作用在曲轴上,引起曲拐回转的瞬时角速度呈周期性变化。由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大,其瞬时角速度基本上可以看作是均匀的。这样曲拐便会忽而比飞轮转得快,忽而又比飞轮转得慢,形成相对于飞轮的扭转摆动,这就是曲轴的扭转振动。当激力频率与曲轴自振频率成整数倍关系时,曲轴扭转振动会因共振而加剧,这将使柴油机功率受到损失,正时齿轮磨损增加,严重时甚至将曲轴扭断。为了消减曲轴的扭转振动,康明斯B系列车用柴油机在曲轴前端装有扭转减振器。

1.压入式橡胶阻尼扭转减振器结构

康明斯B系列车用柴油机的曲轴前端安装了压入式橡胶阻尼扭转减振器,其结构及装配示意图如2-88所示。

压入式橡胶阻尼扭转减振器主要由惯性环、轮毂、橡胶圈、皮带轮等组成,橡胶圈压入惯性环和轮毂的空腔内,惯性环外径为209mm

2.压入式橡胶阻尼扭转减振器工作原理

当柴油机曲轴发生扭转振动时,曲轴前端的角振幅最大。惯性环1则因转动惯量较大而实际上相当于一个小型飞轮,其转动瞬时角速度也就比轮毂2均匀得多。这样,惯性环1就同轮毂2有了相对角振动,而使橡胶圈3产生正反方向交替变化的扭转变形。这时,由于橡胶的内阻尼作用,当橡胶变形时而产生的橡胶内部的分子摩擦,消耗扭转振动能量,使整个曲轴的扭转振幅减小。

3.使用与维修

扭转减振器的安装方式如2-88所示,将曲轴垫块紧贴在轮毂上,用四个减振器螺栓固定,螺栓拧紧力矩为(125±5)N·m

柴油机运转时,如发现扭转减振器抖动,应检查扭转减振器是否损坏,以便及时更换。

①扭转减振器轮毂和惯性环有一条对齐的刻线A(2-88),当刻线偏移量超过2mm时,必须更换。

②当扭转减振器橡胶掉块,且深度低于金属表面3mm以上时,必须更换扭转减振器总成。

扭转减振器橡胶圈的专用配方是经试验确定的,因而更换时应遵循有关说明,购买指定厂商供应的维修备件。

 

()飞轮

1.功用

飞轮是一个转动惯量很大的圆盘,其主要功用是将在作功行程中输入于曲轴的动能的一部分贮存起来,用以在其他行程中克服阻力,带动曲柄连杆机构越过上、下死点,保证曲轴旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀,并使柴油机有可能克服短时间的超载荷。

在结构上,飞轮又用作汽车传动系中摩擦离合器的驱动件。

柴油机起动时,起动机带动飞轮齿圈旋转,使柴油机起动。

2.构造

飞轮的构造如2-89所示,飞轮是一铸铁圆盘,飞轮外缘镶有飞轮齿圈,飞轮齿圈与飞轮是过盈配合,装配时先将齿圈加热再压入飞轮。飞轮齿圈与起动机小齿轮啮合,用于起动柴油机。飞轮和飞轮齿圈总成用螺栓固定于曲轴后端突缘上。

3.结构参数

飞轮及飞轮齿圈总成的结构参数如下:

(1)飞轮

飞轮材料 球铁QT550-3

飞轮与曲轴安装定位止口直径(mm) φ130

最大直径(外径)(mm) φ444

离合器摩擦面到曲轴安装面距离(mm) 49

联结幅板厚(m) 24.5

(2)飞轮齿圈

材料 45

外径(齿顶圆)(mm) φ443.18

轴向厚度(mm) 14.3

齿数() 173

齿圈上齿的径节 10/12

分度圆直径(mm) 43.942

压力角 20°

4.检修

(1)飞轮摩擦面不得有裂纹、严重烧伤或明显沟槽,必要时可进行修磨,磨削量不得超过1mm

(2)飞轮平面修磨后,应以曲轴安装止口定位进行动平衡检查,不平衡量不得大于0.3N·cm

(3)飞轮齿圈齿面不得有变形或严重磨损等缺陷,否则应更换齿圈,齿圈和飞轮的配合为过盈配合,过盈量为0.43mm-0.72mm

(4)更换齿圈时,应将齿圈加热至127℃,保温20分钟,然后与飞轮配装。

(5)装配齿圈时,应使齿圈上倒角朝向曲轴侧。

(6)换装齿圈后,飞轮总成应以曲轴安装止口定位进行动平衡检查,不平衡量不得大于0.3N·cm

(7)将飞轮总成装上曲轴后突缘时,应与安装止口定位对齐,并将飞轮螺栓交叉分2-3次拧紧至规定力矩(137±7)N·m。[TOP]


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