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谈柴油机的平衡与平衡机构的维护

    发动机作业安稳,在每一个作业循环中传给支承的效果力的巨细和方向都不改动。而平衡性欠好的发动机会引起发动机在机架上振荡,影响驾驭的平顺性和舒适性,使驾驭员愈加疲惫,致使影响行车安全和作业质量。一起振荡引起噪音,耗费能量,下降机器功率,还会引起紧固衔接件的松动,下降机器作业的可靠性和耐久性。因而,要采纳技术措施,使发动机作业平衡。
    对发动机来说,活塞和连杆小头在汽缸内作往复运动时速度极不均匀,中心快,两端慢,在上、下止点改动运动方向的时分速度等于零(加速度最大)。也就是说活塞向下运动时,前半个行程(近似一半行程)是加速运动,往复惯性力向上;后半个行程是减速运动,往复惯性力向下。同理,当活塞向上运动时,前半个行程惯性力向下,后半个行程惯性力向上。换句话说,曲轴转一圈,活塞在汽缸上半部的惯性力是向上的,下半部的惯性力是向下的,而且活塞和连杆的小头的分量越大,曲轴转速越高,往复惯性力越大。就是这个惯性力和离心力使发动机不平衡,引起振荡。为此,在195系列柴油机上采用了双轴平衡或单轴平衡。曲柄上(连杆轴颈相反的一侧)装置平衡重块用来平衡旋转惯性力;平衡轴上装置平衡重块用来平衡往复惯性力。

    1 柴油机平衡原理
    双轴平衡原理是曲轴齿轮经中心齿轮别离驱动,各带有一平衡重块的一对平衡轴,这一对平衡轴分量相同,旋转方向相反。为了满意平衡要求,两平衡轴与曲轴转速相同,即曲轴齿轮与平衡轴齿轮齿数持平。平衡重块发生的离心力,其两个水平分力与往复惯性力平衡;两个笔直分力方向相反,相互抵消。在装置平衡块时,应使活塞处于上止点方位时平衡重块倾向最右侧,确保完成往复惯性力的平衡。
    尽管双轴平衡性好,但结构比较复杂,制作本钱较高。所以有的柴油机采用了单轴平衡组织。它是用曲轴曲柄上的平衡块和平衡轴上的平衡块来平衡往复惯性力的。曲柄上的平衡块滚动时发生的离心力分两部分:水平分力平衡往复惯性力的一半,笔直分力则构成一个新的不平衡力。因而,单靠曲柄上的平衡块不能彻底平衡往复惯性力,需另加一根平衡轴,通过一对齿轮由曲轴驱动,其转速与曲轴相同,滚动方向相反。这根平衡轴上也装有一个平衡块,它发生的离心力也分红两部分:水平分力把剩余的一半往复惯性力平衡掉了,笔直分力和曲轴平衡块发生的分力相互抵消,完成了往复惯性力的彻底平衡。可是,两个笔直分力不是效果在同一条直线上,由此发生一个不平衡的力矩。所说的部分平衡,就是没有平衡掉这个力矩,这是单轴平衡的缺陷。
    有必要留意,不管是单轴平衡仍是双轴平衡,都要使曲轴和平衡轴坚持方位上的相对联系,也就是齿轮啮合方位不能错。不然,非但不能完成平衡,还可能形成更大的不平衡。发动机出厂时,各齿轮都刻有装置记号,装置时要对准记号。

    2 运用中常见过错实例
    (1)替换零件的质量差错失大。柴油机出厂时规划部分己通过严厉计一算,平衡轴与曲轴、连杆、活塞等发生的离心力是根本平衡的。所以在替换它们中的任何一个零件时,都要严厉按原件质量进行选配,使它们之间的质量差严厉控制在发动机零件要求的规范内(活塞允差5g、连杆允差10 g,活塞连杆总成允差30 g,平衡轴允差20 g) o对一台大修后轰动反常的柴油机进行拆检时发现曲轴、平衡轴质量与原机相差200 g以上,连杆质量相差150 g以上,都大大超过了规则的规范。因而,在修补此类单缸柴油机时,要注重配件的质量联系。
    (2)装置过错。一台195型柴油机平衡齿轮损坏,替换同一类型、平等质量的平衡组织总成,发动后发生剧烈振荡。从头拆下查看发现,平衡组织总成的平衡齿轮装反。本来机手在装置时,因没找到平衡块上的配对记号,只好凭经历把平衡齿轮上的配对记号对准平衡块的缺口处装置,成果正好错失 180°,致使平衡组织不只起不到平衡效果,反而增加了离心力。
    在正常情况下,平衡组织侧重所发生的惯性力和曲柄连杆组织运动时的惯性力相抵消,然后确保了柴油机作业的平稳性。但在柴油机拆装、修理过程中,假如将平衡轴装错,不只不能起平衡效果,反而会引起更大的振荡,乃至形成平衡轴的开裂。
    (3)齿轮原啮合方位改动。一台X195型柴油机接连断了屯根平衡轴,其开裂部位是在平衡轴与平衡轴固定盘的衔接部位。起先误认为平衡轴质量差,但换上新平衡轴,装机后没多久又断了。经仔细查看,发现平衡轴与机体的衔接方位发生了改变。其原因是:因为原固定平衡轴的螺钉松动,螺钉与机体发生冲突,致使机体螺钉孔径扩展,这样,尽管紧固了螺钉,但平衡轴齿轮与曲轴齿轮原啮合方位发生了改变,形成柴油机轰动加重。
    (4)转速剧变。对柴油机而言,平衡轴侧重发生的惯性力与曲柄连杆组织的惯性力相平衡,但就平衡组织自身来说,这个惯性力仍然是由平衡轴及轴承来承当的。所以,当转速急剧改变时,离心力突然增大,极易形成平衡轴开裂。例如“飞车”事端,有不良的猛轰油门习气等,均会使平衡轴遭到比平常大若干倍的惯性力。

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