气缸

上传者: 上传时间:2018-06-07 08:56:14 浏览次数:1964


汽缸,发动机内的圆筒形空室,里面有一个由工作流体的压力或膨胀力推动的活塞,某些特殊型发动机内的类似的、但非圆筒形的部分。

汽缸种类

气压传动中将压缩气体的压力能转换为机械能的气动执行元件。汽缸有作往复直线运动的和作往复摆动的两

类。作往复直线运动的汽缸又可分为单作用、双作用、膜片式和冲击汽缸4种。

①单作用汽缸:仅一端有活塞杆,从活塞一侧供气聚能产生气压,气压推动活塞产生推力伸出,靠弹簧或自重返回。

②双作用汽缸:从活塞两侧交替供气,在一个或两个方向输出力。

③膜片式汽缸:用膜片代替活塞,只在一个方向输出力,用弹簧复位。它的密封性能好,但行程短。

④冲击汽缸:这是一种新型元件。它把压缩气体的压力能转换为活塞高速(10~20米/秒)运动的动能,借以作功。冲击汽缸增加了带有喷口和泄流口的中盖。中盖和活塞把汽缸分成储气腔、头腔和尾腔三室。它广泛用于下料、冲孔、破碎和成型等多种作业。作往复摆动的汽缸称摆动汽缸,由叶片将内腔分隔为二,向两腔交替供气,输出轴作摆动运动,摆动角小于 280°。此外,还有回转气缸、气液阻尼缸和步进汽缸等。

汽缸有2冲程和4冲程,常见2冲程汽缸用于摩托车、油锯、割草机等机器上。

工作原理

一般来说,同等排量情况下,气门越多,进排气效率越好,就像一个人跑步,累得气喘吁吁时,需要张大嘴巴呼吸。传统的发动机多是每缸一个进气门和一个排气门,这种二气门配气机构相对比较简单,制造成本低,维修起来也相对容易。对于输出功率要求不太高的普通发动机来说,两气门就能获得较为满意的发动机输出功率与扭矩性能。

排量较大、功率较大的发动机要采用多气门技术。最简单的多气门技术是三气门结构,即在一进一排的二气门结构基础上再加上一个进气门。世界各大汽车公司新开发的轿车大多采用四气门结构。四气门配气机构中,每个汽缸各有两个进气门和两个排气门。

四气门结构能大幅度提高发动机的吸气、排气效率,新款轿车大都采用四气门技术。当然,大众汽车多采用五气门技术,如老款捷达王的20V发动机,宝来1.8T发动机也是五气门。

不过,达到或超过六气门不仅使配气结构过于复杂,还会导致发动机寿命缩短,气门开启的空间帘区(气门的圆周和气门的升程)也较小,效率下降。因此,四气门技术目前使用最为普遍。

需要指出的是,汽缸和气门数可以作为判断发动机优劣的标准之一,但不是唯一标准。比如,宝马公司的直列4缸2.0升发动机,由于其独特的可变气门技术,在功率和扭矩输出上丝毫不逊于普通的6缸机,这也是宝马318轿车动力性广受好评的原因。奔驰公司长期采用每缸3气门技术,也达到了很好的功率、扭矩和环保水平。此外,配备涡轮增压技术后,宝来1.8T4缸机的功率和扭矩也能达到普通6缸机的水平。

原因分析

在汽缸运行过程中,汽缸渗漏和汽缸变形是最为常见的设备问题,汽缸结合面的严密性直接影响机组的安全经济运行,检修研刮汽缸的结合面,使其达到严密,是汽缸检修的重要工作,在处理结合面漏汽的过程中,要仔细分析形成的原因,根据变形的程度和间隙的大小,可以综合的运用各种方法,以达到结合面严密的要求。原因如下:

1.汽缸是铸造而成的,汽缸出厂后都要经过时效处理,就是要存放一些时间,使汽缸在住铸造过程中所产生的内应力完全消除。如果时效时间短,那么加工好的汽缸在以后的运行中还会变形,这就是为什么有的汽缸在第一次泄漏处理后还会在以后的运行中还有漏汽发生。因为汽缸还在不断的变形。

2.汽缸在运行时受力的情况很复杂,除了受汽缸内外气体的压力差和装在其中的各零部件的重量等静载荷外,还要承受蒸汽流出静叶时对静止部分的反作用力,以及各种连接管道冷热状态下对汽缸的作用力,在这些力的相互作用下,汽缸发生塑性变形造成泄漏。

3.汽缸的负荷增减过快,特别是快速的启动、停机和工况变化时温度变化大、暖缸的方式不正确、停机检修时打开保温层过早等,在汽缸中和发兰上产生很大的热应力和热变形。

4.汽缸在机械加工的过程中或经过补焊后产生了应力,但没有对汽缸进行回火处理加以消除,致使汽缸存在较大的残余应力,在运行中产生永久的变形。

5.在安装或检修的过程中,由于检修工艺和检修技术的原因,使内缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨胀间隙不合适,或是挂耳压板的膨胀间隙不合适,运行后产生巨大的膨胀力使汽缸变形。

6.使用的汽缸密封剂质量不好、杂质过多或是型号不对;汽缸密封剂内若有坚硬的杂质颗粒就会使密封面难以紧密的结合。VIF900高温汽缸密封剂是最新汽轮机汽缸密封材料,高、中、低压缸可通用,避免了型号选择不当而造成的汽缸泄漏。

7.汽缸螺栓的紧力不足或是螺栓的材质不合格。汽缸结合面的严密性主要靠螺栓的紧力来实现的。机组的起停或是增减负荷时产生的热应力和高温会造成螺栓的应力松弛,如果应力不足,螺栓的预紧力就会逐渐减小。如果汽缸的螺栓材质不好,螺栓在长时间的运行当中,在热应力和汽缸膨胀力的作用下被拉长,发生塑性变形或断裂,紧力就会不足,使汽缸发生泄漏的现象。

8.汽缸螺栓紧固的顺序不正确。一般的汽缸螺栓在紧固时是从中间向两边同时紧固,也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固,这样就会把变形最大的处的间隙向汽缸前后的自由端转移,最后间隙渐渐消失。如果是从两边向中间紧,间隙就会集中于中部,汽缸结合面形成弓型间隙,引起蒸汽泄漏。

处理方法

汽缸结合面产生变形和泄漏的原因不同,而且出现的部位和变形泄漏的程度不也不同,首先要用长平尺和塞尺检查汽缸结合面的变形情况,在检修中要根据泄漏的原因和变形程度采取相应的检修措施。具体方法如下:

1.汽缸变形较大或漏汽严重的结合面,采用研刮结合面的方法

如果上缸结合面变形在0.05mm范围内,以上缸结合面为基准面,在下缸结合面涂红丹或是压印蓝纸,根据痕迹研刮下缸。如果上缸的结合面变形量大,在上缸涂红丹,用大平尺研出痕迹,把上缸研平。或是采取机械加工的方法把上缸结合面找平,再以上缸为基准研刮下缸结合面。汽缸结合面的研刮一般有两种方法:

(1)是不紧结合面的螺栓,用千斤顶微微推动上缸前后移动,根据下缸结合面红丹的着色情况来研刮。这种方法适合结构刚性强的高压缸。

(2)是紧结合面的螺栓,根据塞尺的检查结合面的严密性,测出数值及压出的痕迹,修刮结合面,这种方法可以排除汽缸垂弧对间隙的影响。

2.采用适当的汽缸密封材料

汽轮机汽缸密封剂产品质量参差不齐;在选择汽轮机汽缸密封剂时,就要选在行业内有口碑,产品质量有保证的正规生产厂家,以保证检修处理后汽缸的严密性。

3.局部补焊的方法

由于汽缸结合面被蒸汽冲刷或腐蚀出沟痕,选用适当的焊条把沟痕添平,用平板或平尺研出痕迹,研刮焊道和结合面在同一平面内。汽缸结合面变形较大或是漏汽严重时,在下缸的结合面补焊一条或两条10-20mm宽的密消除间隙封带,然后用平尺或是扣上缸测量,并涂红丹研刮,直到消除间隙。此操作的工艺也很简单,焊前预热汽缸至150℃,然后在室温下进行分段退焊或跳焊。选用奥氏体焊条,如A407、A412,焊后用石棉布覆盖保温缓冷。待冷却室温后进行打磨修刮。

4.汽缸结合面的涂镀或喷涂

当汽缸结合面大面积漏汽,间隙在0.50mm左右时,为了减少研刮的工作量,可用涂镀的工艺。用汽缸做阳极,涂具做阴极,在汽缸的结合面上反复涂刷电解溶液,涂层的厚度要根据汽缸结合面间隙的大小而定,涂层的种类要根据汽缸的材料和修刮的工艺而定。喷涂就是用专用的高温火焰喷枪把金属粉末加热至熔化或达到塑性状态后喷射于处理过的汽缸表面,形成一层具有所需性能的涂层方法。其特点就是设备简单,操作方便涂层牢固,喷涂后汽缸温度仅为70℃-80℃不会使汽缸产生变形,而且可获得耐热,耐磨,抗腐蚀的涂层。注意的是在涂渡和喷涂前都要对缸面进行打磨、除油、拉毛,在涂渡和喷涂后要对涂层进行研刮,保证结合面的严密。

5.结合面加垫的方法

如果结合面的局部间隙泄漏不是很大,可用80-100目的铜网经热处理使其硬度降低,然后剪成适当的形状,铺在结合面的漏汽处,再配以汽缸密封剂。如果结合面的间隙较大,泄漏严重,可在上下结合面开宽50mm深5mm的槽,中间镶嵌IGr18Ni9Ti的齿形垫,齿形垫的厚度一般比槽的深度大0.05-0.08mm左右,并可用同等形状的不锈钢垫片做以调整。

6.控制螺栓应力的方法

如果汽缸结合面的变形较小,而且很均匀,可在有间隙处更换新的螺栓,或是适当的加大螺栓的预紧力。按从中间向两边同时紧固,也就是从垂弧最大处或是受力变形最大的地方紧固螺栓。理论上来说,控制螺栓的预紧力可用公式d/L≤A来计算,但由于此计算的数据与测量的手段还在研究当中,多在螺栓的允许的最大应力内根据经验而定。

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