連桿的形位精度與內(nèi)燃機故障

楊瑞利

曲柄連桿機構是內(nèi)燃機將熱能轉變?yōu)闄C械能的主要機構，是由汽缸體、汽缸蓋、汽缸墊、活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、曲軸及飛輪組成。良好的曲柄連桿機構工作時，只發(fā)出正常的工作聲。如果制造質(zhì)量差、維護不當、使用不當或使用過久等，均會使曲軸連桿機構發(fā)生故障。在曲軸連桿機構中，連桿的小端(內(nèi)孔鑲有銅套)通過活塞銷與汽缸活塞連接,而另一端則通過連桿瓦與曲軸相連。內(nèi)燃機工作的時候,連桿起到傳遞力的作用,它負責將汽缸作功的推力傳到曲軸上,推動曲軸轉動。由于柴油機各個汽缸的工作性質(zhì)是呈周期性的,因此,連桿所承受的載荷必定也是呈周期性交替變化的。不容忽視的是,連桿的小端部分始終是工作在汽缸的熱高溫狀態(tài)中,而且這種熱高溫狀態(tài)也是隨著汽缸的工作的變化而變化。既然連桿工作在如此復雜的環(huán)境中,那么連桿加工就必須有高精度的技術要求。也就是說連桿的形位精度和內(nèi)燃機故障有著必然的聯(lián)系。

連桿的平行度和扭曲度如果超差嚴重，將造成活塞敲缸。活塞敲缸是發(fā)動機工作時，活塞與汽缸壁碰撞發(fā)出的聲響稱為活塞敲缸。其現(xiàn)象是發(fā)動機怠速運轉時，發(fā)出“當、當”有節(jié)奏的響聲。敲缸的原因?qū)B桿來說，與連桿的平行度和扭曲度 有直接的關系。一般情況下連桿的平行度不超過0.02/100mm,扭曲度不超過0.06/100mm。如果連桿的平行度誤差較大時，連桿的小端和大端兩軸線不平行，連桿大小端回轉也不在同一平面內(nèi)，這就造成連桿小端帶著活塞銷與活塞發(fā)生擺動，活塞換向時則會與氣缸壁撞擊而發(fā)出響聲，出現(xiàn)敲缸現(xiàn)象。

連桿的兩端面與連桿的對稱中心平面的對稱度也是造成內(nèi)燃機故障的一項重要的形位精度。連桿的該項對稱度要求一般來說不超過0.05mm，如果嚴重超差，將造成連桿斷裂，使內(nèi)燃機出現(xiàn)破壞性的后果。內(nèi)燃機工作時，連桿作為中間傳力部件受到來自活塞傳遞過來做功沖程的壓應力，來自負載、摩擦、慣性力等應力的綜合作用。如果對稱度嚴重超差，連桿受力方向?qū)⑵x連桿中心平面，使連桿在承受拉壓應力的同時，有增加一個彎曲力矩的作用。對于連桿來說，所受的綜合應力是一種交變應力，當內(nèi)燃機工作循環(huán)達到一定次數(shù)超過連桿的疲勞極限時，連桿就會斷裂，內(nèi)燃機就會出現(xiàn)嚴重故障。

總之，連桿的形位精度直接影響內(nèi)燃機的使用效果，因此連桿加工必須按照連桿的加工要求嚴格控制。