飞机活塞发动机（精选7篇）
飞机活塞发动机 篇1
轻型飞机主要应用于飞行教学、私照培训、农垦、旅游以及遥感探测等领域, 在亚太包括整个大陆地区多数轻型飞机均装用的是Lycoming系列的活塞式发动机, 该系列发动机内部的一个主要受力和连接部件就是连杆。
1. 连杆工作原理及功用
连杆的主要功用是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。在发动机工作中, 连杆承受着巨大的交变载荷和一定的冲击载荷。若连杆出现异常磨损或失效, 将导致连杆及相连部件损伤甚至发动机失效。
2. 连杆失效机理及修理类别
连杆的功用是将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动, 传递动力和运动, 自身承受高频交变应力并做复杂运动 (平动、转动) 。连杆结构尺寸精度直接影响传递运动的准确性、灵活性, 也影响发动机动平衡。连杆与曲轴的装配关系如图1所示。
连杆的常见故障有:均匀腐蚀、缝隙腐蚀、微震磨蚀、粘着磨损、磨损腐蚀、变形、疲劳裂纹。
对连杆进行修理和检测, 需要完成以下工作:检查连杆有无裂纹、划伤等失效情况;连杆腐蚀的去除;更换大小端轴瓦;修理连杆大小端孔, 去除磨损腐蚀和粘着磨损, 恢复其孔的尺寸、形状、位置精度;打磨连杆端盖, 去除微震磨蚀;检测连杆几何尺寸。
微震磨蚀发生在连杆大端与端盖的接触面上, 该面为平面, 特点是材料硬度大 (≥HRC60) , 修理余量小 (0.05-0.15mm) , 平面度误差小 (≤0.005mm) , 表面粗糙度要求高 (≤Ra0.16) 。修理后的表面与螺栓孔应有严格的位置精度要求, 否则在连杆装配过程中, 螺栓与端盖接触面会产生装配干涉, 最终引起螺栓弯曲。
3. 连杆平面磨夹具设计
3.1 材料选用
为了使工装夹具耐磨性好、精度保持性好, 根据连杆大端孔接合面磨削技术要求, 材料选用T12 (工具钢) 。采用热处理提高材料硬度, 并经时效处理以消除残余应力, 避免使用中产生变形。
3.2 设计原理
连杆平面磨夹具是用来将连杆正确装夹于平面磨床上, 利用平面磨削去除连杆大端孔接合面的微震磨蚀。此修理工序中, 最重要的技术要求是:均匀去除表面疲劳磨损层, 修理后的表面应保持与连杆螺栓孔的垂直度、与大端轴承孔轴线的平行度。连杆平面磨夹具结构如图2所示。
1-夹具体2-连杆3-压块4-辅助定位销5-定位块
夹具设计中采用自定位设计原理, 以待磨削的平面为定位基准。预压定位块 (图2, 5) , 使定位块与夹具体顶平面压紧后, 辅助定位销 (图2, 3) 通过弹簧力作用将连杆的待磨削表面自动与定位块贴紧。通过这种定位设计, 可使磨削平面与磨削运动方向平行, 以均匀去除表面疲劳磨损层, 同时不改变磨削后的表面与连杆螺栓孔的垂直度。为了保证磨削后的表面与孔轴线的垂直度, 还须以连杆大端轴承孔端面定位。夹具设计中, 通过压块 (图2, 3) 将连杆端面与定位面紧贴, 同时以此压块作为夹紧原件, 将连杆固定在夹具中。连杆装夹完成后, 拆下定位块 (图2, 5) , 露出待磨削表面。
夹具设计中共采用2个面定位, 共限制5个自由度, 存在过定位现象。夹具采用平面定位, 定位误差为零, 夹紧误差、加工误差均很小, 可以忽略不计, 磨削表面的形状和位置精度只与夹具制造误差有关。为了提高磨削表面的形状和位置精度, 同时减小定位元件过定位的负面影响, 定位元件的形状及位置尺寸设计精度均高于等于IT6级。
4. 结论
经过实际使用验证, 设计制作的连杆平面磨夹具在连杆的修理工作中各项性能指标合格, 操作简便, 修理精度高, 整个修理过程中工作正常, 总体使用情况良好, 满足了修理的需要。连杆修理后的各项参数均在Lycoming规定的技术参数范围内, 试修后的连杆质量可靠, 可以装机使用。
参考文献
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谈发动机活塞组件的检测 篇2
1 活塞的检查
(1) 首先对活塞进行清洗, 要用煤油乳化溶液进行浸泡清洗, 要求最少浸泡30 min再进行清洗, 不允许用钢丝刷或坚硬的工具等, 以免损坏活塞表面或活塞环槽。浸泡的溶液p H值不得高于9.5, 注意溶液不得对铝有浸蚀作用, 不能含有甲酚、石碳酸、甲苯元素的氯化碳氢化合物等。
(2) 清洗后的检查内容如下:用肉眼直接观察活塞环槽。如果在活塞环槽的表面可见脊峰存在, 活塞就必须更换。清洗后, 用专用环槽检查量规检查第1道和第2道环槽。当量规的两肩没有碰到环槽岸时, 活塞可以再次使用。如果两肩碰到环槽岸时, 则应更换活塞或将第l道环槽重新加工镶套修复。如果没有专用检查量规, 则可用一个新活塞环和厚薄规检查环槽的磨损———将环由外向内塞进槽中并与环槽岸齐平, 再插入0.15 mm厚薄规, 如果不用费力即可进入环槽或很容易拉出, 则表明磨损过大, 应更换活塞或重新加工环槽镶套修复。测量环槽如果所测量的结果不在规定的范围, 应更换活塞。用千分尺测量活塞外径, 测量方向应与活塞销孔垂直。测量时, 活塞的温度应为21~32℃, 所测结果应符合规定, 超过范围应报废。如无适当量具, 可用厚薄规测量, 将活塞倒放入气缸套内, 用适当厚度的长片厚薄规插入活塞裙部 (垂直于销孔方向) 与气缸之间, 抽出厚薄规时应略有阻力, 此时厚薄规的厚度即为气缸间隙。当气缸间隙超过允许极限值 (195型柴油机气缸间隙为0.19~0.25 mm, 允许极限值为0.42 mm) 时, 应及时更换活塞和气缸套。
2 活塞环的检查
发动机的活塞环在以下情况下需要更换: (1) 在发动机的两次大修之间, 气缸体磨损约0.15 mm, 或活塞环的端隙超过2 mm。 (2) 发动机动力性能显著下降, 燃油和润滑油耗量急剧增加, 积碳严重。 (3) 活塞环折断。拆解检查时, 对活塞环是否需要更换要做如下检查:
(1) 活塞环漏气检查:相邻的两个气缸压缩压力同时下降, 排气冒黑烟, 输出功率不足;加大油门, 柴油机转速升不起来, 并伴有“噼啪、噼啪”的响声。若拆去空气滤清器, 在进气管道口上放一纸片, 能发现纸片上下跳动。这时可断定为缸垫在两缸之间烧损, 形成两缸窜气。机油温度升高, 变质较快, 且烧机油, 严重时气门摇臂衬套处向外冒气泡。这时, 缸垫烧损的部位是在气缸盖与气缸体上平面的润滑油孔相通处, 致使气缸里的气体漏入润滑系。
(2) 活塞环的端隙检查:是指把活塞环放在标准的环规里, 或放在气缸孔里的未磨损区段 (表面积碳必须清除) , 测量和检查活塞两端头之间的间隙, 这个间隙应控制在0.45 mm (第一道气环) 、0.39 mm (第二、三道气环) 和0.50 mm (油环) 。这个间隙防止活塞环因受热膨胀而卡死。
(3) 活塞环的侧隙检查:是指把活塞环放在活塞环槽内, 环侧面与环岸间的间隙就是活塞环的侧隙, 侧隙过大会影响活塞的密封, 侧隙过小, 环会卡死在环槽内。这个间隙推荐:第一气环为0.05~0.11 mm;其余气环、油环为0.03~0.09 mm。
(4) 活塞环背隙检查:活塞环的径向厚度与环槽的深度之差, 就是活塞环的背隙。背隙过大容易漏气和窜油, 过小容易使活塞环与槽底碰磨或卡死。对油环的回油尤其不利。检验背隙的方法可用游标卡尺分别测量活塞环的厚度和环槽的深度, 两值之差便是背隙。也可将活塞环放入环槽内, 知道活塞环低于环糟边缘的数值就知道背隙。气环背隙一般应为0.15~0.35 mm, 油环一般为0.35~0.7 mm。若背隙过大, 应重新选配活塞环;若背隙过小, 可采用车深环槽或将活塞环内表面均匀锉去一层金属, 使之达到规定的配合要求。
(5) 活塞环漏光度:将活塞环平整地放入缸套, 用一直径略小于缸套直径的圆板盖在活塞环上, 缸套下端放一光源, 观察活塞环与缸壁之间的漏光情况。漏光度不合要求应更换。
3 活塞销的检查
常温下活塞销与座孔有微量过盈。拆解检查时, 活塞销磨损严重用手摸有二条明显的环状台阶。也可用感觉来判断间隙是否合适。检查时, 一手握住活塞, 另一手扳动连杆, 常温下, 活塞销应能在衬套内转动, 径向推拉连杆时, 应无明显径向间隙的感觉;转动连杆, 如果活塞销会在销孔中转动和能轴向移动, 说明两者磨损间隙超限, 应换加大的活塞销。
将活塞销涂少量机油, 用拇指的力应能缓慢平滑地推入衬套。然后将活塞销两头用台虎钳夹住, 沿轴向扳动连杆应无松旷感觉, 移动量不超过1 mm;或将连杆抬到水平位置, 松手后连杆能靠自身质量徐徐落下, 则认为两者配合间隙合适。
发动机活塞连杆组的装配 篇3
1. 活塞环安装
活塞环的装配质量好坏对发动机工作影响很大。如果活塞环装配不当, 会引起发动机压缩无力, 启动困难, 功率不足。同时, 也会引起曲轴箱中的机油窜烧到燃烧室被烧掉, 使燃烧恶化, 排气冒蓝烟, 机油消耗量增加。因此, 正确安装活塞环意义很大。
(1) 活塞环装配前的检查
活塞环端隙的检验:将活塞环平放于磨好的气缸内, 用活塞顶部将活塞环推平, 然后用厚薄规插入开口处进行测量。若端隙大于规定, 则应另选一组活塞环;小于规定时, 可对环口的一端加以锉削。
活塞环边隙的检验:边隙即活塞环在环槽内的上下间隙。检查时, 将环放在环槽内滚动一周, 环应能自由地滚动, 既不松动又无阻滞现象, 用厚薄规测量应符合标准规定。边隙过大, 需重新更换;边隙过小, 可将活塞环放在平板的砂布上研磨。
活塞环的漏光度 (也称漏光间隙) 检查:是指活塞环必须与气缸壁配合良好, 以保证密封。选配活塞环 (特别对不搪缸只换环的发动机) 都应进行漏光检查, 漏光周长的多少, 将直接影响发动机的技术性能 (特别是初期的) 和缸壁的非正常磨损。
(2) 使用专用工具
活塞环材料的主要成分是铸铁, 其缺点是易折断, 装配不当易变形, 所以安装活塞环最好使用专用工具—活塞环涨钳。使用活塞环涨钳还可防止装配时拉伤活塞表面。使用时, 涨钳张口略大于活塞即可, 不可过度扩大, 超过活塞过多, 否则, 活塞环即使不断裂, 也会因操作不当出现变形。若不使用活塞环涨钳, 而用手将环一道一道地装入, 力度不易掌握, 很容易造成活塞环翘曲变形。
(3) 活塞环的安装顺序
活塞环的安装顺序是由下到上, 即先装油环, 再装气环。气环也是由下到上装。有方向要求的活塞环不要装错, 有“TOP”字样或其他记号的一面朝上, 不要装反, 否则将会烧机油, 使柴油机烟度增大。扭转环安装时, 内倒角向上, 外倒角向下。没有记号的活塞环和油环装配时不分上下。
(4) 活塞环的开口方向
活塞环安装时, 应注意使各环开口相互错开120°, 第1环的开口朝向排气管侧, 油环撑簧的对口处放在油环开口的对面。
(5) 活塞环装配后的检查
装配后的活塞环应用汽油或清洗剂清洗, 将活塞及环的表面涂上少量机油, 起到预润滑的作用, 用手转动各环应灵活无阻滞感。
2. 活塞销装配
装配活塞销时, 若感觉较紧切忌敲打, 应将活塞加热至100~120℃, 使活塞销孔受热膨胀, 将活塞销依次穿入活塞销孔—连杆小头铜套—活塞销孔, 用活塞销卡簧钳将卡簧放入槽内。将连杆小头在机油中加热, 在新衬套外表面涂上机油, 压入连杆小头, 衬套油孔和连杆小头油孔要对准。
常温下, 活塞销在连杆小头衬套孔中能轻松转动和移动, 而与销座孔之间紧密配合, 工作时才能相对运动。在活塞销一侧座孔内用尖嘴钳装上卡簧。锁环嵌入环槽的深度应为锁环直径的2/3, 且贴合牢靠, 锁环与活塞销两端应有间隙。
放置连杆小头时, 应使活塞顶上的箭头与连杆杆身上的标记在同一方向, 且朝向柴油机的前端。再装入另一边的卡簧。检查卡簧与活塞销间隙是否在0.1~0.25 mm之间。
3. 活塞连杆组装入气缸方法与注意事项
(1) 方法
(1) 将缸套表面、活塞连杆组等清洗干净, 将1缸曲柄转到下止点位置, 取1缸的活塞连杆总成, 在轴瓦、活塞环处加注少许机油, 转动各环使润滑油进入环槽, 并检验各环开口是否处于规定方位。
(2) 将连杆轴瓦装入连杆和连杆盖内, 注意方向和配对记号, 并将轴瓦背面定位唇与连杆大头孔切槽相对。
(3) 用夹具收紧各环, 将活塞连杆组装入气缸时, 使活塞顶部燃烧室凹坑或箭头对着喷油器方向, 用手引导连杆使其对准曲轴轴颈, 用木棰柄将活塞推入。
(2) 注意事项
(1) 同一台柴油机, 应装用同一质量组别的活塞和同一质量组别的连杆。当活塞损坏需要更换时, 除了零件图号要完全正确外, 还应注意活塞的质量分组标记, 其中有A、B、C、D、E 5种。此标记也在活塞顶部, 更换时应采用同一标记质量组别的活塞。
(2) 对于装有活塞冷却喷嘴的机型, 拆装活塞连杆组时, 不要撞击活塞冷却喷嘴。装好活塞环, 使各环开口错开120°, 并使开口错开活塞销座方向。
(3) 在安装连杆大头盖时, 应注意使连杆体与盖的相同标记位于同一侧, 并在定位面上涂上干净机油。
(4) 连杆螺栓拧入前, 应在螺纹部位涂上少许机油, 两只螺栓交替拧紧, 当力矩达不到规定时应更换螺栓。
航空活塞式发动机的燃油管理 篇4
1 航空汽油的概念
目前, 所使用的航空燃料主要有两大类:航空汽油和航空煤油, 分别适用不同类型的飞机发动机, 航空汽油是用在活塞式航空发动机的燃料。
1.1 航空汽油的辛烷值
燃料当中, 有一种抗爆性很强的燃料, 叫异辛烷, 将它的辛烷值规定为100, 还有一种抗爆性很弱的燃料, 叫正庚烷, 辛烷值规定为0。将这两种燃料按不同的容积比例混合, 这些燃料就具有不同的抗爆性。辛烷数是指混合燃料中异辛烷所占容积的百分数。
航空汽油的辛烷值是由试验比较法确定的。将被测定的汽油和上述按某种比例混合燃料的余气系数调整到1, 如果它们都使用同一台发动机在相同的压缩比下发生爆震, 就说明两种燃料的抗震性相同, 混合燃料的辛烷数就定为被测定汽油的辛烷值。余气系数为1的混合气相对于发动机来说, 是相对贫油的范围, 因此, 辛烷值可以表示发动机贫油时的抗爆性。
1.2 航空汽油的级数
航空汽油富油时燃料的抗爆性是用级数来表示的。将被测定汽油和纯异辛烷分别作为同一台增压发动机的燃料, 将两种燃料混合气的余气系数都调整到0.6, 增加进气压力, 直到发动机刚发生爆震时记下汽缸的平均指示压力。若发动机用纯异辛烷工作, 记得的平均指示压力为20kgf/cm2;若发动机用被测汽油工作时, 平均指示压力为26kgf/cm2, 那么该汽油的级数为:26/20×100=130。
从以上介绍中, 可以看出辛烷数和级数越高的航空汽油抗爆性越好。但我们在使用中必按发动机的要求加相应标号的燃油, 以保证正常工作。
2 活塞式发动机飞行过程中的燃油管理
2.1 飞机启动
对于冷发启动的发动机, 由于温度低, 燃油的汽化质量较差, 启动前注油时应当适当地多注一些燃油。在热发下, 发动机机舱温度较高, 管路中的燃油易汽化并进入进气总管。因此, 可能需要稍微“加注”一些燃油以便使喷嘴管路有油, 并使发动机在开始转动后能够继续运转。
2.2 地面滑行
在地面小转速滑行时, 我们一般采用适当将混合比调贫油的办法, 以避免火花塞被污染。
2.3 起飞
发动机大转速工作状态, 一般用于飞机起飞、爬升和复飞。此时, 余气系数应为最大功率余气系数, 一般设置为0.85左右。既可以保证发动机输出较大功率, 同时较为富油的混合气也可防止发动机过热。
当发动机在最大功率状态下工作时, 单位时间产生热量最多, 发动机温度很高;同时发动机各机件承受的负荷也最大。因此, 起飞工作状态连续工作时间一般不能超过5分钟。
2.4 爬升
飞机爬升阶段一般采用最大连续工作状态。下面, 以赛斯纳 (CESSNA) 172为例, 介绍活塞式发动机飞机在爬升过程中如何获取最好的爬升性能。
为了获得性能、对外可视度以及发动机冷却的最佳组合, 正常的航路爬升应以襟翼收上位、全油门以及大于最佳爬升率速度5~10节的速度进行。密度高度低于3000英尺, 混合比应使用全富油, 密度高度超过3000英尺时应调贫油, 以获得更平稳的运转或最大转速。要获得最大爬升率, 使用最佳爬升率速度。速度低于最大爬升率速度的爬升应在短时间内进行, 以便改善发动机的冷却。
2.5 巡航
为了保证巡航飞机的航程和续航时间, 此时发动机功率通常选择较小, 一般为额定功率的30%~75%。对具体发动机而言, 在巡航功率设置上, 发动机制造商都有其推荐的进气压力和转速值。
在实际巡航时, 当发动机的巡航功率设置好后, 根据飞行的实际需要, 还可通过发动机混合比杆设置发动机的最佳功率状态或最佳经济状态, 以进一步发挥发动机的性能, 具体方法见各飞机的《飞行手册》。
除了功率设定以外, 恰当的调贫油技巧也有助于增大航程。为了实现所推荐的燃油消耗, 应使用排气温度 (EGT) 指示器来对混合比调贫油, 在最高排气温度时, 可以提供最佳燃油经济性。
2.6 下降阶段与进近着陆阶段
飞机的下降阶段与进近着陆阶段一般都采用小转速或慢车状态。
发动机小转速或慢车状态工作时, 混合气较为富油, 发动机温度较低, 电嘴容易积炭;同时发动机工作的稳定性较差。所以, 应适当调贫油或尽可能缩短该状态的使用时间。
2.7 关于转换油箱供油
对于无交输供油装置的燃油系统, 巡航飞行时应交叉左、右油箱的燃油, 不能在一侧油箱的燃油用完后再转换到另一侧的油箱, 这样极易造成供油中断。装有电动增压泵的还应将打开以保证供油稳定。在起飞、着陆阶段或低空飞行时, 不要进行不必要的油箱转换, 转换时, 有电动泵的应该打开电动泵。
3 常见的不正常燃烧和工作情况以及处置方法
3.1 爆震
在一定条件下, 汽缸内混合气的正常燃烧遭到破坏而在未燃混合气的局部出现具有爆炸性的燃烧, 叫做爆震燃烧, 简称爆震。
我们可以通过以下现象来判断爆震的产生:
A.发动机内出现不规则的金属敲击声, 这是由爆震冲击气缸内部组件所致。
B.排气总管周期性的冒黑烟。
C.发动机剧烈振动工作不稳定。
D.发动机功率显著减小, 转速下降。
E.缸局部温度急剧升高, 活塞气门等机件过热或烧毁。
如果发动机一旦发生爆震, 应果断采取措施。首先, 把变矩杆前推, 使其变小矩, 减轻螺旋桨负荷, 加大发动机转速, 其次, 后拉油门杆, 减小进气压力, 这样混合气的充填量减小, 降低了压缩气体的温度与压力;再次, 加强发动机散热, 通过这些措施可减弱或消除爆震。如果发动机被严重损害, 不能继续正常工作时, 应果断进行迫降。
3.2 早燃
压缩过程中, 如果在电嘴跳火以前, 混合气的温度已达到着火温度, 混合气就会自行燃烧。这种发生在点火以前的自燃现象, 叫做早燃。引起发动机早燃的原因主要是汽缸头温度过高和汽缸内部积炭。早燃发生后, 发动机功率减小, 经济型性变差。对多气缸发动机, 如果某些汽缸发生早燃, 因曲拐机构受力不均匀, 会引起发动机强烈振动。若发动机在小转速时发生早燃, 此时曲轴转动惯性较小, 过大的燃气压力将会引起曲轴倒转, 损坏机件。
从早燃发生的特点来看, 对于刚停车的热发动机, 不能随意扳动螺旋桨。因为此时发动机汽缸头温度还很高, 如果扳动螺旋桨, 汽缸中残余的混合气受压缩后可能自燃, 使螺旋桨转动起来, 有伤人的危险。
3.3 过贫油燃烧
如果混合气的余气系数a>1.1, 则为过贫油燃烧。
过贫油燃烧时的现象:
A.发动机功率减小, 经济性变差。
B.汽缸头温度降低。
C.发动机振动。
D.排气管发出短促而尖锐的声音。
E.汽化器回火。
防止过贫油燃烧, 除了正确调整贫富油设置以外, 还应注意发动机在低温条件下启动时, 由于温度低, 汽油不易汽化, 混合气容易过贫油, 易回火, 所以发动机低温启动注油应稍多些。一旦发生汽化器回火, 应立即前推油门杆开大节气门, 使进气气体流速增加, 将火焰吸入汽缸, 消除回火。
3.4 过富油燃烧
如果混合气的余气系数a<0.6, 则为过富油燃烧。
混合气过富油燃烧的现象是发动机功率减小, 经济性变差, 汽缸头温度降低。过富油混合气也存在混合不均, 富油程度不一致。最终使汽缸内燃气压力大小不等, 也会引起发动机振动。
但过富油燃烧与过贫油燃烧比较, 过富油燃烧也有其不同的现象:
A.汽缸内部积炭, 使发动机功率减小, 经济性变差, 严重时还会导致发动机故障。
B.排气管冒黑烟和“放炮”。
防止过富油燃烧, 除了正确调整贫富油设置以外, 还应注意在飞行中, 若收油门过猛, 此时节气门迅速关小, 空气量骤然减少, 而燃油量因系统惯性使其减小滞后, 容易造成暂时的混合气过富油, 而发生排气管“放炮”现象。所以操纵油门要柔和。
4 结语
发动机活塞环技术状态检测 篇5
关键词：发动机,活塞环,技术状态,检测
活塞环是既简单又便宜的零件, 但在发动机工作中却扮演着重要的作用。在发动机工作中, 燃烧室必须尽可能地密封气体, 这样快速燃烧的油气混合物才能推动气缸的活塞向下运动带动曲轴转动。密封燃烧室的工作就由活塞环来完成, 保证燃烧室高温燃气不泄漏。活塞环另一个重要作用是刮去缸壁上多余的机油, 使机油不会上窜到燃烧室烧掉。活塞环还有导热的作用, 燃气产生的热量, 通过活塞环传递给气缸壁, 经由气缸壁散发出去, 以保证气缸组件处于一定的工作温度下, 不至于过热而损毁。一般活塞环散出的热量可达活塞顶部受热量的70%~80%。此外活塞环还有支承作用, 活塞略小于气缸内径, 要保证活塞正常运动, 防止活塞与气缸套直接接触, 活塞环要支承活塞。所以说, 活塞环技术状态的好坏直接影响到发动机的动力性和经济性及排放性能。
因活塞环工作条件恶劣, 它既要承受燃烧室燃气燃烧所产生的机械负荷和热负荷, 又要因上下高变速运动而与气缸壁、活塞环槽发生相对的摩擦运动, 活塞环的磨损、弹力逐渐减弱都是无法避免的。活塞环技术状态的变坏必然会影响其工作性能。因此, 我们要及时发现活塞环技术状态的恶化, 以提高发动机的工作性能。活塞环技术状态可通过以下几项检测来确定。
1.检查活塞环端隙
活塞环的端隙 (或开口间隙) 是指活塞环装入气缸后, 在活塞环开口处两端面之间的间隙, 用以防止活塞环受热膨胀后卡死在气缸内。
测量活塞环端隙时, 对于标准新气缸, 测量气缸内壁的上中下部位都可确定活塞环的开口间隙。对于使用过、未经加工的气缸, 用量缸表检测气缸的锥度和椭圆度是否超限, 如无量缸表可用活塞来检测。若气缸不超限选配活塞环开口间隙, 按活塞环在气缸内行程的最下端的部位选配最标准。
测量时, 将选配的活塞环平整放入镗磨后的气缸中, 用规定的厚薄规插入活塞环开口, 一般规定的间隙标准为每100 mm缸径间隙为0.25~0.45 mm。如间隙过大, 易使气缸漏气不能使用。如间隙过小, 活塞环受热后膨胀会卡死在气缸中或造成拉缸现象, 需用锉刀锉削端面, 而后将端口倒角, 以免锋口刮伤气缸。
2.检查活塞环背隙
活塞环背隙是指活塞与活塞环装入气缸后, 在活塞环背部与活塞环槽之间的间隙。为了测量方便, 通常只测量槽深与环宽度之差加以推算。汽油机气环一般若低于岸边0.35 mm, 即认为符合背隙的规定。为防止环在气缸内卡住, 如背隙过小, 可车削活塞环槽。
3.检查活塞环侧隙
活塞环侧隙是指活塞环与活塞环槽平面间的间隙。侧隙过大将影响密封作用, 如侧隙过小容易被卡死。测量侧隙时, 把活塞环装在环槽内。围绕环槽滚动时不松不涩滞为宜。然后用厚薄规测量环与槽间的间隙。活塞环侧隙过小时, 可将活塞环平放研磨, 使之达到规定侧隙。
4.检查活塞环弹力
(1) 有条件的, 最好在弹力检查仪上进行测定。活塞环的开口处于水平位置, 当压缩到标准开口间隙时, 弹力应在规定值范围内。
(2) 用手试验其开口方向和扭转方向的弹性。开口方向试验是:用适当的力压缩活塞环, 使环的开口两端相碰 (或把环的开口张开, 扩大为原开口的一倍) , 然后放松。若弹性好不变形, 说明该活塞环的弹力合格;若该环塑性变形量大于原来开口的15%, 则说明该环为劣质产品, 不能使用。扭转方向试验是:用力将环的开口两端错开一段距离, 放松后若能自动还原, 则说明该活塞环的弹力良好, 可以使用。注意检查时不要用力过猛, 变形也不要过大, 否则易使活塞环折断。
(3) 用对比法。将被测的活塞环和新活塞环直立在一起, 环口向侧面且处于水平位置, 用手从上面往下压。若被测活塞环的环口端面已闭合接触, 而新活塞环口端面还有一段距离 (或一定间隙) , 则说明被测的活塞环弹力已经减弱。两者开口间隙差别越大, 说明被测的活塞环的弹力越弱。
5.活塞环漏光度的检查
将被测的活塞环平放在标准的气缸套内, 在缸套孔内底部装好带灯座和开关的灯头, 把遮光板盖在活塞环上, 接通电路, 观察环与缸壁之间漏光缝隙。一般柴油机活塞环漏光度的要求:整个圆周上的漏光处不得超过两处;距离环的开口两侧30°范围内不允许有漏光;漏光处的光隙宽度不超过0.03 mm, 光隙弧长所对的圆心角不得超过30°。
6.端面翘曲度检验
发动机修理中活塞环的检测 篇6
一、活塞环质量检测
活塞环是活塞组件中磨损最严重的零件, 也是柴油机的易损件之一。活塞环的磨损主要是外圆面磨损和环上、下平面的磨损, 有时活塞环还可能发生胶结、断裂等现象。
1. 已磨损的活塞环要更换
活塞环磨损后一般不进行修理, 而是采用更换的办法, 以恢复其与气缸套和活塞环槽的配合要求。更换活塞环时, 为了确保活塞环与环槽、气缸套的良好配合, 必须选用与气缸套、活塞环槽同级修理尺寸的活塞环, 并进行检验和修理。
2. 活塞环的弹力检查
活塞环是否要更换可以通过活塞环的弹力检查来确定。为了确保活塞环外表面与气缸套内壁紧密贴合, 活塞环应有一定的弹力。若弹力过小, 则贴向气缸壁不够紧密, 将产生漏气、传热不良等;若弹力过大, 则加速气缸壁与活塞环的磨损。活塞环弹力的检查有条件的可在弹力检验仪上进行检验。没有弹力检验仪的, 可按下述方法检查:
(1) 用力将环的自由开口闭合 (或把开口扩大为原自由开口的一倍) 之后放松, 其塑性变形量应不大于原自由开口的10%, 说明活塞环的弹力合格。
(2) 将新旧环的自由开口间隙相比较, 若旧环自由开口间隙小, 则有塑性变形, 弹力下降。也可将被检验的旧环和新环上下侧立在一起, 用手在环上施加力, 如果旧环的开口相碰, 而新环的开口还有相当的间隙, 就表示旧环弹力不够, 应更换。
二、活塞环装配后检测
1. 防止活塞环走对口的办法
发动机一般要求各活塞环的开口应避开活塞销轴线, 并相互错开90°～120°, 以减少漏气。各环的开口重叠在同一方向时, 称为活塞环走对口。活塞环走对口, 发动机将突然出现曲轴箱通气口冒气等排气不正常现象, 以及烧排机油、功率下降、压缩无力、起动困难等故障。一般旧缸套、旧活塞换新活塞环后比较容易发生走对口。这是因为:在旧活塞、旧缸套装上新活塞环, 由于其形状不符, 发动机运转一段时间后, 在高温高压作用下, 新活塞环特别是第一道气环和旧缸套的磨损较快, 以致使开口部分弹力迅速下降, 保持原始位置的能力减弱, 开口位置容易发生转动。为避免发生活塞环走对口, 在成套更换活塞环时, 如果旧缸套和旧活塞的磨损量和圆柱度超过极限, 应同时更换旧缸套和旧活塞;如果旧缸套和旧活塞的磨损量和圆柱度未超过极限, 根据气缸套的磨损特征, 建议将第一、二道活塞环的开口调整在旧缸套椭圆长轴 (即垂直于销座孔中心线) 附近, 第三、四道活塞环的开口调整在椭圆短轴附近。
2. 开口间隙的测量
活塞环在气缸内, 开口处应有一定的间隙, 以防止活塞环受热膨胀后卡死在气缸内。开口间隙过大, 环的密封性差, 造成漏气窜油, 功率下降。开口间隙过小, 受热膨胀后会使开口间隙消失, 环两端顶在一起, 严重时则会导致拉缸, 以及活塞环过热、折断和卡死等现象发生。因此在柴油机维修中, 必须检查活塞环在气缸内的开口间隙。
检查时, 先把活塞环清洁干净放入气缸套未磨损处, 用活塞顶部把它推平, 然后用塞尺进行测量。活塞环开口间隙, 柴油机说明书中有明确规定。对开口间隙大于规定值的应进行更换, 小于规定值的可用钳工修锉。
3. 活塞环侧隙的测量
发动机异型面活塞加工新技术 篇7
活塞外圆中凸变椭圆加工技术
因发动机运行时由燃气压力、气缸压力造成的活塞变形以及活塞本身的热变形, 目前活塞裙部广泛采用的是中凸变椭圆异型面。这种型面具有如下特点:横截面为椭圆或类椭圆, 且其椭圆度沿活塞轴向变化, 我们称之为变椭圆;纵截面的型线为一条中部外凸的曲线;椭圆度精度达±0.005mm;活塞纵剖面的外轮廓为高次函数的拟合曲线, 轮廓精度为0.005～0.01mm。可以将活塞工作时由热膨胀等因素产生的变形沿活塞销轴方向扩展, 使得裙部横截面变成近似圆形, 从而在活塞工作时可以获得更宽、更均匀的承载面, 同时还使得活塞的裙部与气缸壁更好地贴合, 减小了配缸气隙, 有利于降低活塞裙部比压, 减小活塞对气缸壁的冲击, 降低发动机运行时的噪声。另外中凸的裙部与气缸壁之间的楔形油隙又可以起改善润滑的作用, 并且可以提高活塞的对中性, 这就大大地减少了零件的磨损, 提高了活塞的工作性能和使用寿命。目前, 中凸变椭圆型面已经作为一种公认的活塞裙部优良型面而被广泛采用。
活塞外圆的加工由20世纪70年代的磨削加工、90年代的立体靠模仿形加工到21世纪的数控无靠模加工技术的开发和应用, 使得生产效率和加工精度均达到新的水平, 生产效率由立体靠模仿形加工时的主轴转速800r/min提高到数控无靠模加工的2000r/min, 由于数控加工排除了传统的立体靠模仿形加工时仿形失真的因素, 加工精度也大幅度提高。由于这种加工技术的突破性进展, 使得21世纪以来开发设计的轿车均采用了异型外圆复合型面的低摩擦式活塞。
由于活塞特有的加工工艺特点, 单靠一般的通用机床难以满足活塞的高精度要求。目前, 国内活塞制造行业通常是由通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成切削加工生产线, 因此, 专用设备就成为活塞切削加工的关键设备, 其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标。
活塞中凸变椭圆的加工方法有立体靠模仿形加工 (硬靠模) 和采用数控高频直线刀架加工 (软靠模) 两种形式:
(1) 仿形加工 仿形加工就是活塞与活塞形状相同的母靠模同轴装上机床主轴, 然后利用仿形装置制造出与母靠模相同形状的活塞。其优点是仿形车床成本相对较低, 加工稳定性好, 设备投资较少;缺点是靠模制作精度要求高, 制造困难、加工周期长、成本昂贵。同时, 机械结构动特性使得机床主轴转速受到限制, 对活塞生产效率的提高有较大的影响。
(2) 数控高频直线刀架加工技术 数控高频直线刀架加工技术是国际上新兴的非圆加工技术, 是根据活塞的型面进行编程, 并以所编制的程序作为靠模, 采用计算机控制刀具的高频微位移进给机构来进行活塞的加工。其优点是加工功能强大, 无需靠模, 设备柔性较强, 适合于多品种生产, 缺点是目前该类设备造价较高, 设备投资大且在控制系统和直线刀架的寿命方面仍需进一步改进。
活塞异形销孔微增量加工技术
为提高活塞的承载能力, 以提高发动机的升功率, 根据活塞工作时的受力变形情况, 通常将高负荷活塞的销孔设计成微内锥型或正应力曲面型 (异形销孔) , 销孔尺寸精度达IT4级, 轮廓精度为±0.003mm。
活塞销孔的加工精度为微米级, 用于加工异形销孔的径向微增量进刀加工技术是活塞加工的关键技术之一。该技术是最新开发的一项新技术, 可用于加工椭圆形销孔、微内锥形销孔、应力曲面形销孔等, 有效避免活塞销座在高负荷状态下因应力集中而引起销座裂纹和断裂, 与圆柱形销孔相比, 异形销孔的疲劳强度可提高30%以上。因其具有显著的技术经济效益, 有力地拉动了异形销孔微增量加工技术的发展, 其控制精度已由0.001mm/脉冲提高到了30nm/脉冲。
数控柔性化活塞加工生产线
21世纪初, 工业发达国家对加工技术及设备进行了大规模改造, 将原来的靠液压气动实现自动化的机床发展为数控自动化机床, 再由这些机床组成数控柔性生产线。汽车零部件制造业应密切关注汽车行业的前沿技术, 以产品开发带动加工技术的研发工作, 超前开展单项关键技术的开发, 在此基础上, 运用数控技术和网络技术整合各单项技术, 开发出适用于汽车零部件专业化、多品种生产特点的数控化、清洁化、柔性化的技术装备。
结语
在汽车零部件切削加工技术方面, 应从零件的关键特性和工艺特点入手, 找出关键技术加以突破, 然后整合各单项关键技术, 形成产品的先进制造技术。