2.2　曲柄連桿機構

2.2.1　曲柄連桿機構的功用

曲柄連桿機構是將燃料燃燒所產生的熱能,經機構由活塞的直線往復運動轉變為曲軸旋轉運動而對外輸出動力的。

2.2.2　曲柄連桿機構的組成

曲柄連桿機構由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組三部分組成。

2.2.2.1　機體組

(1)氣缸蓋

① 氣缸蓋的作用。從上部密封氣缸,與活塞頂部和氣缸壁一起構成燃燒室。

② 氣缸蓋的材料?；诣T鐵或合金鑄鐵鑄成。鋁合金的導熱性好,有利于提高壓縮比,所以近年來鋁合金氣缸蓋越來越多。

③ 氣缸蓋的類型。分單體式氣缸蓋、塊狀氣缸蓋和整體式氣缸蓋三種。

單體式氣缸蓋只覆蓋一個氣缸,塊狀氣缸蓋能覆蓋部分(二個以上)氣缸,整體式氣缸蓋能覆蓋所有氣缸。

④ 氣缸蓋的結構。形狀復雜,由水套、進排氣門座和氣門導管孔、噴油器孔、凸輪軸軸承孔(頂置凸輪軸式)、燃燒室組成。

⑤ 氣缸蓋的檢修。

a.氣缸蓋裂紋

(a)產生的部位:多在進、排氣門座之間。

(b)產生的原因:氣門座或氣門導管配合過盈量過大與鑲換工藝不當。

(c)修理:出現裂紋應更換。

b.氣缸蓋的變形

(a)產生原因:拆裝時未按拆裝要求進行。比如氣缸蓋螺栓拆裝的順序、螺栓拆裝的方向以及力矩的大小等方面有誤造成氣缸蓋的變形。

(b)檢測:進行平面度檢測。

量具:厚薄規、直尺

平面度要求:在100mm長度上應不大于0.03mm,全長應不大于0.1mm。

檢測方法:將直尺放到氣缸蓋平面上,然后用厚薄規測量直尺與平面間的間隙,即為平面度的誤差值。

(2)氣缸墊

① 氣缸墊的作用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封,防止漏氣、漏水和漏油。

② 氣缸墊的結構。目前應用較多的是銅皮——石棉結構的氣缸墊,其翻邊處有三層銅皮,壓緊時不易變形。有的氣缸墊還采用在石棉中心用編織的鋼絲網或有孔鋼板為骨架,兩面用石棉及橡膠膠黏劑壓成。有的采用實心有彈性的金屬片作為氣缸墊,以適應發動機強化要求。

③ 氣缸墊的安裝要求。光滑的一面朝向氣缸體,否則容易被高壓氣體沖壞。氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊。擰緊氣缸蓋螺栓時,必須由中央對稱地向四周擴展的順序分2~3次進行,最后一次擰緊到規定的力矩。

安裝時,應注意將卷邊朝向易修整的接觸面或硬平面。氣缸蓋和氣缸體同為鑄鐵時,卷邊應朝向氣缸蓋(易修整面),而氣缸蓋為鋁合金,氣缸體為鑄鐵時,卷邊應朝向氣缸體。

④ 氣缸墊的更換。氣缸墊一經被拆卸則不能再安裝使用,應更換新的氣缸墊。

(3)氣缸體

① 氣缸體的工作條件。

a.三高一腐蝕一不良:高溫、高速、高壓、有腐蝕、潤滑不良。

b.工作條件原因。

(a)氣缸是燃燒室組成的一部分。發動機在進行工作時,氣缸內的壓力較大,溫度較高,且潤滑不良。

(b)發動機在工作時,活塞運行速度較快,活塞環與氣缸壁相互之間的運行速度較快,磨損加劇。

(c)冷卻液或防凍液對氣缸有腐蝕作用,如果成分、濃度選擇不當,會使腐蝕程度更嚴重。

② 氣缸體的結構。氣缸體由氣缸、曲軸支承孔、曲軸箱(曲軸運動的空間)、加強筋、冷卻水套、潤滑油道等組成。

③ 氣缸體的功用。氣缸體是發動機各個機構和系統的裝配基體,并由它來保持發動機各運動件相互之間的準確位置關系。

④ 氣缸體的材料。一般采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制造。有些發動機為了減輕質量、加強散熱而采用鋁合金缸體。

⑤ 對氣缸體的要求。氣缸體具有足夠的強度、剛度和良好的耐熱及腐蝕性等。

⑥ 氣缸體的分類。氣缸體與油底殼組成了曲軸運動空間,這個空間稱為曲軸箱。曲軸箱的結構形式有平分式、龍門式、隧道式三種,如表2?2?1所示:

(4)氣缸

① 作用。氣缸是燃燒做功的場所。為了節省貴金屬材料,降低成本,方便維修,現代公路工程機械廣泛采用鑲入缸體內的氣缸套。

② 氣缸的排列形式。對于多缸柴油機來講,氣缸的排列形式決定了柴油機的外形結構,對氣缸的剛度和強度也有影響,并且在一定程度上關系到工程機械的總體布置情況。

工程機械柴油機的氣缸排列形式基本上有三種(圖2?2?1):

a.直列式。所謂的直列式是指直列式柴油機各個氣缸排成一列,一般是垂直布置的。為了降低柴油機的高度,有時也把氣缸布置成傾斜或水平位置。

b.V形。這種結構的柴油機縮短了機體長度和高度,增加了氣缸體的剛度,減輕了柴油機的質量,同時也加大了柴油機的寬度,且形狀較復雜,加工困難。一般情況下,V形缸體左右兩列氣缸的夾角通常為60°或90°,而且夾角越大,柴油機的高度就越小。對于柴油機而言,一般6缸以上的柴油機都是這樣布置。

c.對置式。柴油機氣缸排成兩列,左右兩列氣缸在同一水平面上。其優點是:大大減小了柴油機的高度,常應用在賽車上。

③ 對氣缸的要求。三耐:耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。

④ 氣缸的分類。

a.整體式。

(a)定義:直接在氣缸體上制出的氣缸。

(b)特點:強度、剛度好;承受載荷大;成本高。

b.鑲套式。

(a)定義:用耐磨的優質材料制成氣缸套,裝到氣缸體內的氣缸。

(b)特點:便于修理和更換,維修成本低。

(5)氣缸套

有干式氣缸套和濕式氣缸套兩類。

① 干式氣缸套。

a.定義:外壁不直接與冷水接觸,而和氣缸體的壁面直接接觸,壁厚一般是1~3mm。

b.特點:強度和剛度都較好,但加工比較復雜,內、外表面都需要進行精加工,拆裝不方便,散熱不良。

② 濕式氣缸套。

a.定義:外壁直接與冷卻水接觸,氣缸套僅在上、下各有一圓環地帶和氣缸體接觸,壁厚一般為5~9mm。

b.特點:散熱良好,冷卻均勻,加工容易,通常只需要精加工內表面,而與水接觸的外表面不需要加工,拆裝方便,但其強度、剛度不如干式氣缸套好,而且容易產生漏水現象,所以常加橡膠密封圈等防止漏水,使用和維修時應密切注意,否則將產生冷卻液漏入油底殼的嚴重后果。

2.2.2.2　活塞連桿組

活塞連桿組是曲柄連桿機構的三大組件之一,主要包括活塞、連桿、活塞銷、活塞環等,其結構如圖2?2?2所示。

(1)活塞

① 功用與工作條件。

a.功用?；钊脕矸忾]氣缸,并與氣缸蓋、氣缸壁共同構成燃燒室,承受氣缸中氣體壓力并通過活塞銷和連桿傳給曲軸。

b.工作條件。

高溫——600~700K;高壓——5~9MPa;高速——4000~6000r/min。

c.要求:活塞應有足夠的強度和剛度,質量盡可能小,導熱性要好,要有良好的耐熱性、耐磨性,溫度變化時,尺寸及形狀的變化要小。

d.材料:鋁合金。有的用高級鑄鐵或耐熱鋼。

② 活塞的結構。活塞的基本結構可分為頂部、頭部和裙部三個部分,如圖2?2?3所示。

a.活塞頂部:活塞頂部是燃燒室的組成部分,用來承受氣體壓力。

根據活塞頂部不同可分為平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞,如圖2?2?4所示。

平頂活塞頂部是一個平面,結構簡單,制造容易,受熱面積小,頂部應力分布較為均勻,一般用在汽油機上,柴油機很少采用。

凸頂活塞的頂部凸起,起導向作用,有利于改善換氣過程。二行程汽油機常采用凸頂活塞。

凹頂活塞頂部呈凹陷形,凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的形成和燃燒。凹頂的大小還可以用來調節發動機的壓縮比。凹頂通常有方形凹坑、ω形凹坑、雙渦流凹坑、球形凹坑等。

有些活塞頂部打有各種記號,如圖2?2?5所示,用以顯示活塞及活塞銷的安裝和選配要求,應嚴格按要求進行。

b.活塞頭部(防漏部):活塞頭部指第一道活塞環槽到活塞銷孔以上的部分。它有數道環槽,用以安裝活塞環。為了提高第一道環槽的耐熱和耐磨性,有的在第一道環槽部位鑄入耐熱合金鋼護圈。

c.活塞裙部:活塞裙部指從油環槽下端面起至活塞最下端的部分?；钊共繉钊跉飧變鹊耐鶑瓦\動起導向作用,并承受氣體側壓力。

?為了使活塞在正常工作溫度下與氣缸壁保持比較均勻的間隙,以免在氣缸內卡死或加大局部磨損,必須在冷態下預先把活塞裙部加工成不同的形狀,如圖2?2?6所示。

(a)預先將活塞裙部加工成橢圓形,橢圓的長軸方向與銷座垂直。

(b)預先將活塞裙部做成錐形、階梯形或桶形。

(c)預先在活塞裙部開槽[圖2?2?7(a)]。在裙部開橫向的隔熱槽,可以減小活塞裙部的受熱量;在裙部開縱向膨脹槽,

可以補償裙部受熱后的變形量。槽的形狀有“T”形或“Π”形。裙部開豎槽后,會使其開槽的一側剛度變小,在裝配時應使其位于做功行程中承受側壓力較小的一側。通常柴油機活塞受力大,裙部一般不開槽。

(d)拖板式活塞[圖2?2?7(b)]。在許多高速汽油機上,為了減輕活塞重量,把裙部不受側壓力的兩邊切去一部分或開孔,以減小慣性力,減小銷座附近的熱變形量,稱拖板式活塞。該結構裙部彈性好,質量小,活塞與氣缸的配合間隙較小。

(e)裙部鑄恒范鋼[圖2?2?7(c)]。為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量,有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內鑄入熱膨脹系數低的恒范鋼片。恒范鋼為低碳鐵鎳合金,其膨脹系數僅為鋁合金的1/10,而銷座通過恒范鋼片與裙部相連,牽制了裙部的熱膨脹變形量。

(f)活塞銷孔偏置結構(圖2?2?8)。有些高速汽油機的活塞銷孔中心線偏離活塞中心線平面,向做功行程中受側壓力的一方偏移了1~2mm。這種結構可使活塞在壓縮行程到做功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過渡到壓向氣缸的另一面,以減小敲缸的聲音。在安裝時要注意,活塞銷偏置的方向不能裝反,否則換向敲擊力會增大,使裙部受損。

(2)活塞環

① 功用與工作條件?；钊h按其主要功用可分為氣環和油環兩類。

a.功用:氣環的功用是保證活塞與氣缸壁間的密封,防止氣缸中的氣體竄入曲軸箱;同時還將活塞頭部的熱量傳給氣缸,再由冷卻水或空氣帶走;另外,還起到刮油、布油的輔助作用。

油環的功用是用來將氣缸壁上多余的機油刮回油底殼,并在氣缸壁上均勻地布油,這樣既可以防止機油竄入燃燒室,又可以減小活塞、活塞環與氣缸的摩擦力和磨損;此外,油環也兼起密封作用。

b.工作條件:高溫;高壓;高速;潤滑困難。

c.要求:活塞環的材料應有良好的耐熱性、導熱性、耐磨性、磨合性、韌性和足夠的強度及彈性等。

② 活塞環的結構。

#氣環

a.氣環的密封原理(圖2?2?9):氣環開有切口,具有彈性,在自由狀態下外徑大于氣缸直徑,它與活塞一起裝入氣缸后,外表面緊貼在氣缸壁上,形成第一密封面;被封閉的氣體不能通過環周與氣缸之間,便進入了環與環槽的空隙,一方面把環壓到環槽端面形成第二密封面,另一方面,作用在環背的氣體壓力又大大加強了

第一密封面的密封作用。

汽油機一般采用2道氣環,柴油機一般采用3道氣環。

b.活塞環的泵油作用:由于側隙和背隙的存在,當發動機工作時,活塞環便產生了泵油作用。其原理是:活塞下行時,環靠在環槽的上方,環從缸壁上刮下來的潤滑油充入環槽下方;當活塞上行時,環又靠在環槽的下方,同時將機油擠壓到環槽上方,如圖2?2?10所示。

c.氣環的斷面形狀:氣環的斷面形狀(圖2?2?11)很多,常見的有矩形環、扭曲環、錐面環、梯形環和桶面環。

(a)矩形環:其斷面為矩形,結構簡單,制造方便,易于生產,應用最廣。但矩形環隨活塞往復運動時,會把氣缸壁面上的機油不斷送入氣缸中(圖2?2?10)。這種現象稱為“氣環的泵油作用”。

(b)錐面環[圖2?2?11(b)]:其斷面呈錐形,在外圓工作面上加工一個很小的錐面(0.5°~1.5°),減小了環與氣缸壁的接觸面,提高了表面接觸壓力,有利于磨合和密封?；钊滦袝r,便于刮油;活塞上行時,由于錐面的“油楔”作用,能在油膜上“飄浮”過去,減小磨損,安裝時,不能裝反,否則會引起機油上竄。

(c)扭曲環[圖2?2?11(c)、(d)]:扭曲環是在矩形環的內圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分,使斷面呈不對稱形狀,在環的內圓部分切槽或倒角的稱內切環,在環的外圓部分切槽或倒角的稱外切環。裝入氣缸后,由于斷面不對稱,外側作用力合力F₁[圖2?2?12(b)]與內側作用力合力F₂之間有一力臂e,產生了扭曲力矩,使活塞環發生扭曲變形。活塞上行時,扭曲環在殘余油膜上“浮過”,可以減小摩擦和磨損?；钊滦袝r,則有刮油效果,避免機油上竄。同時,由于扭曲環在環槽中上、下跳動的行程縮短,可以減輕“泵油”的副作用。目前被廣泛應用于第2道活塞環槽上,安裝時必須注意斷面形狀和方向,內切口朝上,外切口朝下,不能裝反。

(d)梯形環[圖2?2?11(e)]:其斷面呈梯形,工作時,梯形環在壓縮行程和做功行程中隨著活塞受側壓力的方向不同而不斷地改變位置,這樣會把沉積在環槽中的積炭擠出去,避免了環被粘在環槽中而折斷?？梢匝娱L環的使用壽命。缺點是加工困難,精度要求高。

(e)桶面環[圖2?2?11(f)]:桶面環的外圓為凸圓弧形。當桶面環上下運動時,均能與氣缸壁形成楔形空間,使機油容易進入摩擦面,減小磨損。由于它與氣缸呈圓弧接觸,故對氣缸表面的適應性和對活塞偏擺的適應性均較好,有利于密封,但凸圓弧表面加工較困難。

#油環:油環有普通油環和組合油環兩種(圖2?2?13)。

F₁——外側作用力合力;F₂—內側作用力合力;e—力臂;M—力矩

(a)普通油環。

(b)組合式油環:它由上下數片刮油鋼片1與中間的擴張器組成。擴張器由軸向襯環2和徑向襯環3組成,軸向襯環產生軸向彈力,徑向襯環產生徑向彈力,使刮油鋼片緊緊壓向氣缸壁和活塞環槽。刮油鋼片1表面鍍鉻,很薄,刮油效果好;而且數片刮油鋼片彼此獨立,對氣缸壁面適應性好;回油通路大,重量輕。近年來公路工程機械發動機上越來越多地采用了組合式油環,缺點主要是制造成本高。

(3)活塞銷

① 功用?；钊N的功用是連接活塞與連桿小頭,將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。

② 材料?；钊N一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造,先經表面滲碳處理,以提高表面硬度,并保證芯部具有一定的沖擊韌性;然后進行精磨和拋光。

③ 活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭的連接方式

一般有以下兩種形式如圖2?2?14所示:

a.全浮式:指當發動機工作時,活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動,使磨損均勻。活塞銷兩端裝有卡環5,進行軸向定位。由于鋁活塞熱膨脹量比鋼大,為了保證高溫工作時活塞銷與活塞銷座孔有正常間隙(0.01~0.02mm),在冷態時為過渡配合,裝配時,應先把鋁活塞加熱到一定程度,再把活塞銷裝入。

b.半浮式:活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接,活塞銷只能在兩端銷座內作自由擺動,而和連桿小頭沒有相對運動。活塞銷不會作軸向竄動,不需要卡環,小轎車上應用較多。

(4)連桿

① 組成與功用。

a.組成。連桿組件由桿身、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等部分組成。

b.功用。將活塞承受的力傳給曲軸,使活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。

c.工作條件。受到壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。

d.要求。在質量盡可能小的條件下有足夠的剛度和強度。

e.材料。?中碳鋼或中碳合金鋼經模鍛或輥鍛而成,然后進行機加工或熱處理。

② 連桿的結構。連桿由小頭、桿身和大頭(包括連桿蓋)三部分組成。

連桿小頭:連桿襯套(青銅)?(半浮式活塞銷沒有)。

連桿桿身:“工”字形斷面,抗彎強度好,重量輕,大圓弧過渡,且上小下大,采用壓力法潤滑的連桿,桿身中部制有連通大、小頭的油道。

連桿大頭的切口形式分為平切口和斜切口兩種。

連桿大頭:有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式,分開式又分為平分和斜分兩種,如圖2?2?15所示。

平分式——分面與連桿桿身軸線垂直,汽油機多采用這種連桿。因為一般汽油機連桿大頭的橫向尺寸都小于氣缸直徑,可以方便地通過氣缸進行拆裝。

斜分式——分面與連桿桿身軸線成30°~60°夾角。柴油機多采用這種連桿。因為,柴油機壓縮比大,受力較大,曲軸的連桿軸頸較粗,相應的連桿大頭尺寸往往超過了氣缸直徑,為了使連桿大頭能通過氣缸,便于拆裝,一般都采用斜切口。斜切口的連桿蓋安裝時應注意方向。

連桿蓋與連桿的定位:把連桿大頭分開可取下的部分叫連桿蓋,連桿與連桿蓋配對加工,加工后,在它們同一側打上配對記號,安裝時不得互相調換或變更方向。為此,在結構上采取了定位措施。平切口連桿蓋與連桿的定位多采用連桿螺栓定位,利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與經過精加工的螺栓孔來保證(圖2?2?15)。斜切口連桿常用的定位方法有鋸齒定位、圓銷定位、套筒定位和止口定位(圖2?2?15)。

③ 連桿螺栓及其鎖止。

連桿螺栓:采用優質合金鋼,并經精加工和熱處理特制而成,損壞后絕不能用其它螺栓來代替。安裝連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時,要用扭力扳手分2~3次交替均勻地擰緊到規定的扭矩,擰緊后還應可靠地鎖緊。

連桿大頭在安裝時,必須緊固可靠。連桿螺栓必須按原廠規定的力矩,分2~3次均勻地擰緊。為了可靠起見,還必須采用鎖止裝置,如防松膠、開口銷、雙螺母、自鎖螺母及其螺紋表面鍍銅等,以防工作時自動松動。

(5)連桿軸承(也叫連桿軸瓦)

連桿軸瓦(圖2?2?16):分上、下兩個半片,瓦上制有定位凸鍵。

軸瓦材料目前多采用薄壁鋼背軸瓦,在其內表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質軟、容易保持油膜、磨合性好、摩擦阻力小、不易磨損等特點。耐磨合金常采用的有巴氏合金、銅鋁合金和高錫鋁合金。

V形發動機叉形連桿有如下三種形式(圖2?2?17):

① 并列式:相對應的左右兩缸連桿并列安裝在同一連桿軸頸上。

② 主副式:一列氣缸為主連桿,直接安裝在連桿軸頸上,另一列連桿為副連桿,鉸接在主連桿大頭(或連桿蓋)上的兩個凸耳之間。

③ 叉式:左右對應的兩列氣缸連桿中,一個連桿大頭做成叉形,跨于另一個連桿厚度較小的大頭兩端。

2.2.2.3　曲軸飛輪組

曲軸飛輪組的組成如圖2?2?18所示。

(1)曲軸

曲軸是發動機最重要的機件之一。

① 功用:將連桿傳來的力變為旋轉的動力(扭矩),并向外輸出。

② 工作條件:承受周期性變化的氣體壓力、往復慣性力、離心力以及由它們產生的彎曲和扭轉載荷的作用。

③ 對其要求:足夠的剛度和強度,耐磨損且潤滑良好,并有很好的平衡性能。

④ 材料及加工:一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。軸頸表面經高頻淬火或氮化處理,并經精磨加工。

⑤ 構造:由曲軸前端(自由端)、曲拐及曲軸后端(功率輸出端)三部分組成。

a.曲拐:由一個連桿軸頸和它兩端曲柄以及主軸頸構成。

曲軸的曲拐數取決于氣缸的數目和排列方式。直列式發動機曲軸的曲拐數目等于氣缸數;V形發動機曲軸的曲拐數目等于氣缸數的一半。

(a)主軸頸:主軸頸是曲軸的支承部分,通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。按主軸頸的數目,曲軸可分為全支承曲軸和非全支承曲軸,如圖2?2?19所示,特點如表2?2?2所示。

全支承曲軸:曲軸的主軸頸數比氣缸數目多一個,即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。

非全支承曲軸:曲軸的主軸頸數比氣缸數目少或與氣缸數目相等。主軸承載荷較大,但縮短了曲軸的總長度,使發動機的總體長度有所減小。

(b)曲柄銷(連桿軸頸):曲軸與連桿的連接部分,通過曲柄與主軸頸相連?。直列發動機的曲柄銷數目和氣缸數相等。V形發動機的曲柄銷數等于氣缸數的一半。

(c)曲柄:主軸頸和連桿軸頸的連接部分。為了平衡慣性力,有的曲柄處有平衡塊。

(d)主軸瓦:為了減小摩擦阻力和曲軸主軸頸的磨損,主軸承座孔內裝有瓦片式滑動軸承,簡稱主軸瓦(大瓦)。

b.曲軸前端(圖2?2?20):裝有定時齒輪、驅動風扇和水泵的帶輪以及起動爪、甩油盤等。甩油盤外斜面向后,安裝時應注意,否則會產生相反效果。在齒輪室蓋上裝有油封,防止機油外漏。

曲軸軸向定位:由于曲軸經常受到離合器施加于飛輪的軸向力作用,有的曲軸前端采用斜齒傳動,使曲軸產生前后竄動,影響了曲柄連桿機構各零件的正確位置,增大了發動機磨損、異響和振動,故必須進行曲軸軸向定位。另外,曲軸工作時會受熱膨脹,還必須留有膨脹的余地。在曲軸受熱膨脹時,應能自由伸長,所以曲軸上只能有一個地方設置軸向定位裝置。

曲軸定位一般采用滑動止推軸承,安裝在曲軸前端或中后部主軸承上。止推軸承有兩種形式:翻邊主軸瓦的翻邊部分或具有減摩合金層的止推片,磨損后可更換。

c.曲軸的后端:安裝飛輪,在后軸頸與飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋,以阻止機油向后竄漏。

⑥ 曲軸的潤滑(圖2?2?21):為了潤滑主軸承和連桿軸承,曲軸上鉆有連接主軸頸和連桿軸頸的油道。一般都是壓力潤滑的,曲軸中間會有油道和各個軸瓦相通,發動機運轉以后靠機油泵提供壓力供油進行潤滑、降溫。

⑦ 曲軸的平衡:在一些高檔發動機上,還采用加裝平衡軸的方法進行慣性力的平衡,使發動機運轉更加平穩,如圖2?2?22所示。

F₁,F₂,F₃,F₄—曲拐和活塞連桿組的慣性力;M₁?₂,M₃?₄—力矩

⑧ 曲拐的布置取決于氣缸數、氣缸排列和發動機的發火順序。

安排多缸發動機的發火順序應注意使連續做功的兩缸相距盡可能遠,多缸發動機的點火順序應均勻分布在720°曲軸轉角內,以減輕主軸承的載荷,同時避免可能發生的進氣重疊現象。做功間隔應力求均勻。

發火間隔角——各缸發火的間隔時間以曲軸轉角表示。發火間隔角為720°/i,i為氣缸數。

常見的集中多缸發動機曲拐的布置和工作順序如下:

a.四缸四行程發動機的發火順序和曲拐布置。

四缸四行程發動機的發火間隔角為720°/4=180°。

4個曲拐布置在同一平面內(圖2?2?23)。1、4缸與2、3缸互相錯開180°。

發火順序的排列只有兩種可能,即為1—3—4—2或為1—2—4—3。其工作循環分別見表2?2?3和表2?2?4。

b.四行程直列六缸發動機的發火順序和曲拐布置。

四行程直列六缸發動機發火間隔角為 720°/6=120°,6個曲拐分別布置在三個平面內(圖2?2?24),有兩種點火順序, 1—5—3—6—2—4和1—4—2—6—3—5,國產公路工程機械都采用前一種,其工作循環見表2?2?5。

　　c.四行程V形八缸發動機的發火順序。

四行程V形八缸發動機的發火間隔角為720°/8=90°,V形發動機左右兩列中對應的一對連桿共用一個曲拐,所以V形八缸發動機只有四個曲拐(圖2?2?25)。曲拐布置可以與四缸發動機相同,四個曲拐布置在同一平面內,也可以布置在兩個互相錯開90°的平面內,使發動機得到更好的平衡。點火順序為1—8—4—3—6—5—7—2。其工作循環見表2?2?6。

(2)飛輪

飛輪大而重,具有很大的轉動慣量,如圖2?2?26所示。

① 主要功用——用來貯存做功行程的能量,用于克服進氣、壓縮和排氣行程的阻力和其它阻力,使曲軸能均勻地旋轉。

a.貯存能量,保證發動機運轉平衡;

b.作為其它機構和系統檢查調整的定位基準;

c.起動元件;

d.動力輸出。

② 飛輪外緣壓有齒圈,與起動電機的驅動齒輪嚙合,供起動發動機用。

③ 公路工程機械離合器也裝在飛輪上,利用飛輪后端面作為驅動件的摩擦面,用來對外傳遞動力。

④ 在飛輪輪緣上做有記號(刻線或銷孔)供找壓縮上止點用。當飛輪上的記號與外殼上的記號對正時,正好是壓縮上止點。有的還有進排氣相位記號、供油(柴油機)或點火(汽油機)記號供安裝和修理用。

⑤ 飛輪與曲軸在制造時一起進行過動平衡實驗,在拆裝時應嚴格按相對位置安裝。飛輪緊固螺釘承受作用力大,應按規定力矩和正確方法擰緊。

⑥ 飛輪一般由灰鑄鐵、球墨鑄鐵或鑄鋼制造。

(3)扭轉減振器

① 作用:吸收曲軸扭轉振動的能量,消減扭轉振動,避免發生強烈的共振及其引起的嚴重惡果。(曲軸是一種扭轉彈性系統,各曲柄的旋轉速度忽快忽慢呈周期性變化。安裝在曲軸后端的飛輪轉動慣量最大,可以認為是勻速旋轉,由此造成曲軸各曲柄的轉動比飛輪時快時慢,這種現象稱之為曲軸的扭轉振動。當振動強烈時甚至會扭斷曲軸。)

② 結構原理:目前用得較多的是橡膠式曲軸扭轉減振器,皮帶輪轂固定在曲軸前端,通過橡膠墊和橡膠體分別與皮帶輪(前慣性盤)和后慣性盤連接。當曲軸轉動發生扭轉時,因后慣性盤及皮帶輪慣性盤轉動慣量大,角速度均勻,從而使橡膠體和橡膠墊產生很大的交變剪切變形,消耗了曲軸扭轉能量,減輕了共振。

另外,硅油?橡膠扭轉減振器中的橡膠環主要作為彈性體,并用來密封硅油和支承慣性質量。在封閉腔內注滿高黏度硅油。硅油?橡膠扭轉減振器集中了硅油扭轉減振器和橡膠扭轉減振器二者的優點,即體積小、質量輕和減振性能穩定等。