設備裝配與結構組成

康明斯柴油發電機組的連桿結構組成和加工技術要求

 

連桿機構中兩端分別與主動和從動構件鉸接以傳遞運動和力的桿件。例如在往復活塞式柴油發動機中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構成鉸接。 連桿是柴油發電機中的重要零件，它連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。

 

連桿在工作中，除承受燃燒室燃氣產生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個復雜的應力狀態下工作，既受交變的拉壓應力、又受彎曲應力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。通常疲勞斷裂的部位是在連桿上的三個高應力區域。連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能，又要求具有足夠的鋼性和韌性。

 

一、連桿主要組成

 

1、連桿軸瓦

 

在連桿大頭內安裝了兩片分開式軸瓦，這兩片軸瓦稱為連桿軸瓦。連桿軸瓦的主要作用是減少連桿大頭與連桿軸頸之間的磨損。連桿軸瓦一般由薄鋼背和減磨合金組成。薄鋼背的作用是將減磨合金所產生的熱量傳給連桿大頭。減磨合金的作用是減少連桿軸頸的磨損，提高連桿軸頸的使用壽命。薄鋼背的使用材料一般選用優質低碳鋼的鋼帶軋制，減磨合金的使用材料有多種，具體可根據柴油發電機使用性能的不同選用白合金、銅鉛合金、鋁基合金或高錫鋁合金等。如康明斯B系列柴油發電機采用銅鉛合金薄壁軸瓦，內表面鍍鉛錫合金，以提高其耐磨性，外表面鍍錫防銹。   

 

為了防止連桿軸瓦在大頭內部轉動或軸向移動，一般在兩片軸瓦上分別沖制出高出瓦背面的“定位凸耳"，個別柴油機采用定位銷定位。根據連桿小頭潤滑方式的不同、選用的連桿軸瓦也不同，在連桿桿身有油道的，要選用帶孔的軸瓦，裝配時，軸瓦的孔要與連桿桿身油道口對應。裝配連桿軸瓦時，要保持軸瓦與軸頸之間的配合間隙，若裝配的間隙過大會導致軸瓦磨損加劇，嚴重時，會引起減磨合金以剝落；若裝配的間隙過小，會使軸瓦散熱不良且容易燒壞。

 

2、連桿螺栓

 

連桿螺栓,它是柴油機所有螺栓中受力最嚴重的零件之一，它即要承受著預緊力、同時還要受到慣性力的作用。如果連桿螺栓斷裂或松脫，會導致柴油機出現嚴重事故。所以，連桿的使用材料一般要選用高強度的合金鋼制作。連桿螺栓在裝配時用力要均勻，緊度要適當，螺母若帶有開口銷或止動墊片的要鎖緊。連桿螺栓是鍍銅防松的要按規定的力矩扭緊，若出現銅層脫落時應更換新螺栓。    

 

連桿螺母示意圖

 

 

 3、連桿襯套

 

在連桿小頭孔內安裝的襯套稱為連桿襯套。連桿襯套的作用是減輕活塞銷和連桿小頭孔內的磨損。目前，在連桿小頭孔內一般都壓裝有襯套，襯套一般選用青銅或鋁合金制造。為了保證青銅或鋁合金襯套內部得到充分的潤滑，連桿小頭頂部或桿身內部一般都鉆有油孔或油道，利用飛濺下來的潤滑油或經桿身壓過來的潤滑油對襯套內壁進行潤滑。

 

連桿襯套三維建模圖

 

4、連桿桿身

 

桿身截面為工字形，可在保證強度和剛度的情況下減輕質量，并使它在承受壓力時不致扭曲。

 

連桿桿身三維建模圖

 

 

5、連桿大頭

 

連桿大頭分上下兩部，上半部與桿身鑄成 一體，下半部是連桿軸承蓋，用螺栓與上半部連接。為保證連桿大頭能從氣缸內順利抽出， 連桿大頭有平切口和斜切口兩種形式。

 

連桿大頭三維建模圖

 

二、連桿的加工技術要求

 

連桿的好壞是由連桿的加工密度來決定的，能否提升發動機活塞的性能起到決定作用，主要的參數∶

1、連桿人端中心和小端中心相對，連桿身體中心的對稱度。

2、連桿大小頭孔中心距尺寸精度。

3、連桿大小孔平面度。

4、連桿大小孔尺寸精密度和形狀。

5、連桿大頭螺母孔與結合面的垂直度。

 

6、材質要求：

為了防止連桿的變形，目前市場里面采用的都是高密度的合金鋼，傳統的連桿加工采用的材料是 45 鋼、40Cr、40Mnb 等材質的調質鋼，硬度高，目前康明斯發電機組的連桿采用的材料不是調質鋼，是采用高碳微合金非調質鋼和 SPLITASCO系列鍛鋼、FRACTIM鍛鋼和 S53CV-FS鍛鋼等，所以為了避免變形目前在選擇更高強度的材料。

 

 

 

 

 

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