Korbowód silnika
Korbowód przenosi siłę generowaną w cylindrze i działającą na tłok na wał korbowy poprzez czop korbowodu (Rysunek 7-18). Koniec korbowodu połączony ze sworzniem tłokowym nazywany jest małym końcem, natomiast koniec połączony z czopem wału korbowego nazywany jest dużym końcem. Zarówno mały, jak i duży koniec mają powierzchnie nośne. W ten sposób siłę liniową działającą na tłok i doprowadzającą go do zakończenia skoku można przekształcić z obracającego się czopa wału korbowego na siłę obrotową lub moment obrotowy. Korbowód bez małego łożyska końcowego, stosowany w połączeniu z tłokiem poprzecznym, nie ma gniazda siodłowego, lecz zamiast niego ma gniazdo siodłowe przymocowane bezpośrednio do sworznia tłokowego; dlatego górne łożysko jest zapewniane przez łożysko gniazda sworznia tłokowego. Większość komercyjnych silników wysokoprężnych wykorzystuje dwuczęściowe korbowody. Korbowód jest zwykle kuty w całości, a następnie oddzielana jest duża zaślepka, powierzchnia współpracująca jest obrabiana i mocowana (skręcana) w celu obróbki.
Dzielony korbowód
Przez lata technologia dzielonych korbowodów była stosowana w zastosowaniach wyścigowych, ale obecnie stała się powszechna w silnikach wysokoprężnych. Niektórzy producenci silników wysokoprężnych nazywają to technologią korbowodów pękanych. Duży koniec dzielonego korbowodu jest obrabiany jako całość. Po obróbce duży koniec korbowodu jest dzielony. W zależności od użytego materiału proces pękania można przeprowadzić w temperaturze pokojowej lub korbowód można zamrozić do temperatury poniżej zera. Pęknięcie wymaga promieniowego oddzielenia przez duży koniec korbowodu. W ten sposób powstaje szorstki-wygląd, ale umożliwiający utworzenie idealnej powierzchni końcowej łączącej korbowód z pokrywą korbowodu. Dzięki prawidłowo zmontowanemu korbowodowi dzielone korbowód nie wymaga wykonywania procedury sprawdzania luzów bocznych korbowodu po montażu. Większość producentów silników wysokoprężnych przynajmniej w niektórych swoich silnikach stosuje dzielone korbowody (Rysunek 7-19).
Rysunek 7-19 Powierzchnia współpracująca pękniętego korbowodu: A. Stan rozłożony; B. Stan zmontowany.
Konstrukcja korbowodu
Większość korbowodów ma przekrój-w kształcie litery I-, ale stosowano również-przekroje okrągłe. Większość korbowodów ma kanały olejowe wywiercone od dużego końca do małego końca, aby przenosić olej smarowy z czopa korbowodu wału korbowego na sworzeń tłokowy w celu smarowania i chłodzenia. Korbowody trapezowe lub korbowody w kształcie klina- stały się powszechne, ponieważ zmniejszają naprężenia zginające na sworzniu tłokowym poprzez zwiększenie-powierzchni przekroju poprzecznego obciążenia, co jest idealne w przypadku silników wysokoprężnych o wysokim ciśnieniu w cylindrze. Korbowody w kształcie klina mają-mały koniec w kształcie klina. Korbowody przenoszą dwa rodzaje obciążeń: ściskające i rozciągające. Korbowody pokazane na rysunkach 7-20, 7-21 i 7-22 mają małe końce w kształcie klina. Ze względu na trudne warunki pracy, jakie wytrzymują korbowody, mają one złożone właściwości metalu. Muszą mieć pewną elastyczność, być lekkie i być w stanie przejąć obciążenia ściskające i rozciągające tłoka.
Rysunek 7-20 Demontaż tulei sworznia tłokowego.
Obciążenie ściskające
Podczas suwu sprężania i suwu mocy cyklu korbowód poddawany jest obciążeniu ściskającemu. Innym sposobem, aby to powiedzieć, jest „ściskanie”. Znając ciśnienie w cylindrze i pole przekroju-tłoka, można obliczyć stopień obciążenia ściskającego korbowodu. Korbowody dostępnych w komercyjnych silnikach wysokoprężnych rzadko ulegają awariom z powodu przeciążenia sprężania. Kiedy to nastąpi, zwykle występuje jednocześnie z innymi usterkami (takimi jak blokada hydrauliczna). Blokada hydrauliczna jest zwykle wynikiem uszkodzenia uszczelki głowicy cylindrów, powodując wyciek płynu chłodzącego do cylindra.
Obciążenie rozciągające
Obciążenie rozciągające to siła rozciągająca. Pod koniec każdego skoku tłok faktycznie zatrzymuje się w górnym martwym punkcie (TDC) lub dolnym martwym punkcie (BDC) cylindra. Gdy silnik pracuje z prędkością 2000 obr./min, odwrócenie ruchu następuje prawie 70 razy na sekundę w każdym korbowodzie. Im większa masa zespołu tłoka, tym większa siła bezwładności, a zatem wzrastają również naprężenia rozciągające na korbowodzie i czopie korbowodu. W silnikach wykorzystujących ciężkie zespoły tłoków przegubowych naprężenia te mogą być niezwykle ekstremalne. Obciążenie rozciągające korbowodu wzrasta wraz z prędkością obrotową silnika i wynikającą z niej prędkością tłoka. Kiedy silnik pracuje z nadmierną prędkością, zwiększone obciążenie rozciągające korbowodu może prowadzić do uszkodzenia przy rozciąganiu.
Przesunięta czapka na głowę
Wielu producentów przesunęło współpracujące powierzchnie dwóch połówek dużej główki (od kierunku poziomego). Dzięki temu śruby korbowodu nie muszą przenosić całego obciążenia rozciągającego korbowodu. Korbowód pokazany w uchwycie korbowodu na rysunku 7-20 ma głowicę przesuniętą.
Wskazówka techniczna
Jedną z metod sprawdzenia, czy korbowód jest lekko wygięty, jest zdjęcie głowicy cylindra i sprawdzenie wysokości każdego tłoka w cylindrze w górnym martwym położeniu. Jeśli korbowód zostanie mocno wygięty, silnik nie będzie mógł się obracać.
Kontrola korbowodu
1. Jak pokazano na Rysunek 7-20, za pomocą prasy wyjmij tuleję łożyska, następnie załóż pokrywę głowicy i dokręć ją zgodnie ze specyfikacją.
2. Użyj suwmiarki wewnętrznej lub miernika przedłużającego dopasowanego do mikrometru o średnicy zewnętrznej, aby zmierzyć otwór w dużej i małej główce. Kluczowa jest koncentryczność dużej główki, a siła rozciągająca wynika z obciążenia łożyska korbowodu.
3. Prostoliniowość i skręcenie korbowodu należy sprawdzić za pomocą mechanicznego przyrządu do kontroli korbowodu (Rysunek 7-21) lub elektronicznego przyrządu do pomiaru korbowodu.
Rysunek 7-21 Przyrząd do kontroli korbowodu / uchwyt korbowodu.
4. Za pomocą sprężonego powietrza warsztatowego przedmuchaj kanały olejowe w otworach korbowodu. W razie potrzeby do czyszczenia użyj szczotek do żyłek z- nylonowym włosiem.
5. Na koniec przeprowadź elektromagnetyczne wykrywanie defektów metodą cząstek magnetycznych na korbowodzie, aby sprawdzić, czy nie ma pęknięć. Proces ten polega na użyciu żelazka elektromagnetycznego do namagnesowania korbowodu, a następnie nałożeniu drobnego proszku magnetycznego (metoda sucha lub metoda zawiesiny w roztworze). Pęknięcia zakłócają pole magnetyczne, a proszek magnetyczny koncentruje się w miejscu defektu. Kiedy proszek magnetyczny jest zawieszony w roztworze, pokrywa się go białym pigmentem, dzięki czemu małe pęknięcia można obserwować przy użyciu światła czarnego (ultrafioletowego). Każdy element, który został poddany badaniu defektów metodą cząstek magnetycznych, powinien zostać rozmagnesowany przed ponownym użyciem.
6. Podczas wymiany tulei z małym końcem korbowodu należy dobrać wymiary i kształt nowo zainstalowanej tulei za pomocą rozwiertaka-do wytłaczania, jak pokazano na rysunku 7-22.
Rysunek 7-22 Formowana przez ściskanie tuleja sworznia tłokowego.
Podczas obchodzenia się z korbowodami należy zachować szczególną ostrożność. Podczas montażu korbowodu na tłoku należy użyć imadła stołowego z miedzianymi szczękami i lekko docisnąć. Drobne wgniecenia i zadrapania na korbowodzie mogą tworzyć punkty koncentracji naprężeń, co może prowadzić do pęknięcia. Większość producentów silników Diesla zaleca przeprowadzanie kontroli proszku elektromagnetycznego za każdym razem, gdy korbowód jest wyjmowany z silnika. W porównaniu do potencjalnych uszkodzeń spowodowanych awarią korbowodu, koszt inspekcji magnetycznej proszkowej jest znikomy. Kiedy korbowód ulegnie uszkodzeniu w pracującym silniku, zwykle skutkuje to rozproszeniem korbowodu i przebiciem odlewu bloku cylindrów. Producenci zalecają wymianę korbowodów, które nie przejdą kontroli. Podczas naprawy silnika należy pamiętać, że usunięcie materiału z korbowodu spowoduje zmianę jego masy, a tym samym zmianę równowagi dynamicznej silnika. Rysunek 7-23 przedstawia procedurę pomiaru dużego otworu w główce korbowodu za pomocą mikrometru.
Rysunek 7-23 Pomiar dużego otworu główki korbowodu za pomocą mikrometru.
Wymień korbowód
Ze względu na to, że naprawa korbowodów przy dzisiejszych remontach silników Diesla nie jest powszechna, przegląd korbowodów należy przeprowadzać zgodnie z procedurami określonymi przez producenta. Jeśli okaże się, że nie mają odpowiednich kwalifikacji, należy je wymienić. Przy wymianie korbowodu należy dokonać dopasowania masy zgodnie z instrukcją obsługi technicznej producenta. Ponieważ większość ciężarówek i autobusów z silnikami wysokoprężnymi osiąga stosunkowo niższe prędkości w porównaniu z silnikami benzynowymi, niektórzy producenci dopuszczają w tym zakresie pewną elastyczność. Jednak wymiana korbowodu na korbowód o innej-masie (większej lub mniejszej) może spowodować brak równowagi silnika. Producenci zwykle kodują korbowody wagowo; zazwyczaj okno wynosi około 1,4 uncji (40 gramów) na klasę wagową. Podczas wymiany uszkodzonych korbowodów należy zwrócić uwagę na zgodność z kodem masy.
Większość producentów wymaga wymiany elementów mocujących pokrywy korbowodu przy każdym ponownym montażu silnika. Ponadto wymiany należy dokonać przy użyciu elementów złącznych odpowiedniego producenta, a nie-pasujących krzyżowo śrub klasy SAE. Biorąc pod uwagę konsekwencje uszkodzenia mocowania na pokrywie korbowodu, odkształcenie i rozciągnięcie gwintów powoduje, że ryzyko ponownego użycia tych śrub jest bardzo duże. Rzeczywisty wskaźnik awaryjności jest bardzo niski, należy jednak pamiętać, że konsekwencje awarii korbowodu są poważne. Jeśli wykonujesz tę pracę dla klienta, zaleca się wymianę elementów złącznych i pozostawienie decyzji o ponownym użyciu elementów złącznych klientowi. Jeśli jesteś osobą, która lubi ryzykować, w przypadku offsetowego łączenia dużej główki, bardziej korzystne jest ponowne użycie elementów złącznych.
Łożyska korbowodu
Większość producentów silników stosuje-jednoczęściowe tuleje wciskane w mały koniec korbowodu w przypadku małego końca korbowodu i dwu-częściowe płytki łożyskowe cierne w przypadku większego końca korbowodu. Łożyska korbowodu z małą końcówką należy zdemontować za pomocą odpowiedniego trzpienia lub stempla (patrz Rysunek 7-20) i prasy lub prasy hydraulicznej. Nie zaleca się używania młotka i przebijaka, które nie są dobrane do wymiarów małego otworu końcowego korbowodu, ponieważ ryzyko uszkodzenia jest bardzo duże. Nowe jednoczęściowe tuleje-należy zainstalować za pomocą prasy i trzpienia, aby upewnić się, że otwory olejowe są prawidłowo ustawione, a następnie dobrać rozmiar za pomocą rozwiertaka lub narzędzia do honowania, jak pokazano na rysunku 7-22. Podczas montażu oddzielnych łożysk wielkokołowych należy również zwrócić uwagę na położenie otworów olejowych i pomiar szczeliny pomiędzy czopem korbowodu a łożyskiem. Zarówno półosie łożyskowe, jak i tuleje małej końcówki korbowodu należy montować w czystych i suchych otworach: czyszcząc łożyska rozpuszczalnikiem, usuwając ewentualne powłoki ochronne opakowania, a następnie osuszając sprężonym powietrzem.
Wskazówka techniczna
Po dokręceniu pokrywy korbowodu do korbowodu podanym momentem obrotowym należy sprawdzić luz boczny korbowodu. Zakleszczenie pokrywy korbowodu i dopasowanie korbowodu może spowodować zablokowanie silnika i uszkodzenie wału korbowego poprzez zadrapanie ramienia korbowodu. W zastosowaniach, w których korbowód jest pęknięty, kontrola ta nie jest konieczna, ponieważ można założyć, że pokrywa korbowodu i korbowód są idealnie dopasowane. Poruszanie zespołem korbowodu w przód i w tył po czopie powinno wywołać dźwięk kliknięcia, wskazujący luz boczny.
Zdemontować i zamontować tłok
Zespół tłoka zazwyczaj odnosi się do zmontowanego tłoka, pierścieni tłokowych i korbowodu. Nazywa się to czasem pakietem tłoka. niektórzy producenci uwzględniają tuleję cylindrową w swojej definicji zespołu tłoka. Większość komercyjnych silników wysokoprężnych do użytku drogowego zaprojektowano tak, aby w razie potrzeby umożliwiały remonty w kabinie: oznacza to, że zespół tłoka można wymontować z silnika bez konieczności demontażu wału korbowego. W niektórych silnikach rozmiar główki korbowodu uniemożliwia jej wyjęcie z tulei cylindrowej; w takim przypadku zespół tłoków i tuleja cylindrowa muszą zostać zdemontowane jako całość. Przed wymontowaniem tłoka należy zapoznać się z literaturą serwisową producenta. Należy pamiętać, że w niektórych-silnikach wysokoprężnych przeznaczonych do pojazdów niedrogowych zespołu tłoka nie można zdjąć od góry, co oznacza, że remonty w kabinie nie są możliwe. Podczas montażu zespołu tłoków w otworze cylindra silnika należy zastosować odpowiednią sprężarkę do pierścieni tłokowych.