Motorvevstång
Vevstången överför kraften som genereras i cylindern och som verkar på kolven till vevaxeln genom axeltappen (Figur 7-18). Änden av vevstaken som är ansluten till kolvtappen kallas den lilla änden, medan den ände som är ansluten till vevaxeltappen kallas den stora änden. Både den lilla änden och den stora änden har bärytor. På detta sätt kan den linjära kraft som verkar på kolven och driver den för att fullborda slaget omvandlas från den roterande vevaxeltappen till rotationskraft eller vridmoment. Vevstången utan litet ändlager som används i samband med tvärhuvudkolven har inget sadelsäte utan har istället ett sadelsäte direkt fastsatt på kolvtappen; därför tillhandahålls det övre lagret av kolvstiftets säteslager. De flesta kommersiella dieselmotorer använder tvådelade vevstakar. Vevstången är vanligtvis smidd som en helhet, och sedan separeras det stora ändlocket, den passande ytan bearbetas och fästs (bultas) för bearbetning.
Delad vevstake
I åratal har teknik med delad vevstake använts i racingapplikationer, men nu har det blivit vanligt i dieselmotorer. Vissa dieselmotortillverkare kallar det frakturvevstaketeknologi. Den stora änden av den delade vevstaken är bearbetad som en helhet. Efter bearbetning delas den stora änden av vevstaken. Beroende på vilket material som används kan brottprocessen utföras vid rumstemperatur eller så kan vevstaken frysas till en temperatur under-noll. Fraktur kräver radiell separation genom den stora änden av vevstaken. Detta ger ett grovt-utseende men kapabelt att bilda en perfekt slutlig matchande yta mellan vevstaken och vevstakeskåpan. Så länge den är korrekt monterad gör den delade vevstaken det onödigt att utföra proceduren att kontrollera vevstakens sidospel efter montering. De flesta dieselmotortillverkare använder delade vevstakar i åtminstone några av sina motorer (Figur 7-19).
Figur 7-19 Den spruckna vevstakens sammankopplingsyta: A. Nedbrutet tillstånd; B. Monterat tillstånd.
Vevstångsstruktur
De flesta vevstakar har en I-formad tvärsektionsdesign, men cirkulära-tvärsnitt har också använts. De flesta vevstakar har oljekanaler borrade från den stora änden till den lilla änden för att överföra smörjolja från vevaxelns vevstakstapp till kolvtappen för smörjning och kylning. Trapetsformade vevstakar eller kilformade -vevstakar har blivit vanliga eftersom de minskar böjspänningen på kolvtappen genom att öka lasttvärsnittsarean-, vilket är idealiskt för dieselmotorer med högt cylindertryck. Kilformade-vevstakar har en kilformad- liten ände. Vevstakar bär två typer av belastningar: tryckbelastning och dragbelastning. Vevstängerna som visas i figur 7-20, 7-21 och 7-22 har alla kilformade små ändar. På grund av de hårda driftsförhållandena som vevstakar uthärdar, har de komplexa metallegenskaper. De måste ha viss elasticitet, vara lätta och kunna absorbera kolvens tryck- och dragbelastningar.
Bild 7-20 Demontering av kolvstiftsbussningen.
Kompressionsbelastning
Under cykelns kompressionsslag och kraftslag utsätts vevstaken för kompressionsbelastning. Ett annat sätt att säga det är att "klämma". Genom att känna till cylindertrycket och kolvens tvärsnittsarea- kan graden av kompressionsbelastning på vevstaken beräknas. Kommersiella dieselmotorers vevstakar misslyckas sällan på grund av kompressionsöverbelastning. När detta inträffar inträffar det vanligtvis samtidigt med andra fel (som hydraulisk låsning). Hydraullåset är vanligtvis resultatet av fel på cylinderhuvudspackningen, vilket gör att kylvätska läcker in i cylindern.
Dragbelastning
Dragbelastning är dragkraft. Vid slutet av varje slag stannar kolven faktiskt i cylinderns övre dödpunkt (TDC) eller nedre dödpunkt (BDC). När motorn går med 2000 rpm sker denna rörelseomkastning nästan 70 gånger per sekund i varje vevstake. Ju större massa kolvaggregatet har, desto större är tröghetskraften, och därför ökar också dragspänningen på vevstaken och vevstakens axeltapp. I motorer som använder tunga ledade kolvenheter kan denna stress vara extremt extrem. Dragbelastningen på vevstaken ökar med motorvarvtalet och den resulterande kolvens hastighet. När motorn går med för högt varvtal kan den ökade dragbelastningen på vevstaken leda till dragbrott.
Offset huvudkåpa
Många tillverkare kompenserar de parande ytorna på de två halvorna av det stora huvudet (från horisontell riktning). Detta säkerställer att vevstakens bultar inte behöver bära hela vevstakens dragbelastning. Vevstången som visas i vevstakefixturen i figur 7-20 har ett förskjutet huvud.
Tekniskt tips
En metod för att kontrollera om vevstaken är lätt böjd är att ta bort cylinderhuvudet och kontrollera höjden på varje kolv i cylindern i det övre dödläget. Om vevstaken är kraftigt böjd kommer motorn inte att kunna rotera.
Vevstångsinspektion
1. Som visas i figur 7-20, använd en press för att ta bort lagerbussningen, installera sedan huvudkåpan och dra åt den enligt specifikationerna.
2. Använd en invändig bromsok eller förlängningsmätare som matchar ytterdiametern för att mäta det stora huvudhålet och det lilla huvudhålet. Det stora huvudets koncentricitet är avgörande, och dragkraften är resultatet av vevstakens lagerbelastning.
3. Vevstångens rakhet och vridning bör kontrolleras på ett mekaniskt vevstakeinspektionsinstrument (Figur 7-21) eller ett elektroniskt vevstångsmätinstrument.
Figur 7-21 Inspektionsinstrument för vevstake/vevstångsfixtur.
4. Använd komprimerad verkstadsluft för att blåsa ut oljekanalerna i vevstångshålen. Om det behövs, använd nylonborstar med-borstar för att rengöra.
5. Utför slutligen en elektromagnetisk magnetisk partikeldetektering på vevstaken för att kontrollera sprickor. Denna process innebär att man använder ett elektromagnetiskt järn för att magnetisera vevstaken och sedan applicerar fint magnetiskt pulver (antingen torr metod eller lösningssuspensionsmetod). Sprickor kommer att avbryta magnetfältet, och det magnetiska pulvret kommer att koncentreras vid defekten. När det magnetiska pulvret är suspenderat i lösningen beläggs det med ett vitt pigment så att små sprickor kan observeras med hjälp av svart ljus (ultraviolett ljus). Alla komponenter som har genomgått detektering av magnetiska partiklar ska avmagnetiseras innan de återanvänds.
6. När du byter ut den lilla ändbussningen på vevstaken, ska den nyinstallerade bussningen dimensioneras och formas med en strängpressad-typ brotsch, som visas i figur 7-22.
Figur 7-22 Formande kolvstiftsbussning av kompressionstyp.
Vid hantering av vevstakar måste extrem försiktighet iakttas. När du monterar vevstaken på kolven, använd ett bänkskruvstäd med kopparbackar och applicera lätt klämtryck. Mindre bucklor och repor på vevstaken kan skapa spänningskoncentrationspunkter, vilket potentiellt kan leda till brott. De flesta dieselmotortillverkare rekommenderar att man utför en elektromagnetisk magnetisk pulverinspektion varje gång vevstaken tas bort från motorn. Jämfört med den potentiella skadan som orsakas av fel på vevstaken är kostnaden för magnetisk pulverinspektion försumbar. När vevstaken går sönder i en motor i gång blir resultatet vanligtvis att vevstaken är utspridd och punkterar cylinderblockets gjutning. Tillverkare rekommenderar att byta ut vevstakar som misslyckas med inspektionen. När du reparerar motorn, kom ihåg att om du tar bort material från vevstaken kommer dess vikt att ändras, vilket förändrar motorns dynamiska balans. Figur 7-23 visar proceduren för att mäta vevstakens stora huvudhål med hjälp av en mikrometer.
Figur 7-23 Mätning av det stora hålet i vevstakehuvudet med en mikrometer.
Byt ut vevstaken
På grund av att reparation av vevstakar inte är vanligt vid dagens dieselmotoröversyn, bör vevstakar inspekteras enligt de rutiner som tillverkaren beskriver. Om de visar sig vara okvalificerade bör de bytas ut. Vid byte av vevstaken ska viktmatchning utföras enligt tillverkarens tekniska serviceanvisningar. Eftersom de flesta lastbilar och bussar med dieselmotorer har relativt lägre varvtal jämfört med bensinmotorer tillåter vissa tillverkare viss flexibilitet i detta avseende. Men att byta ut vevstaken med olika-vikt (större eller mindre) vevstakar kan resultera i motorobalans. Tillverkare kodar vanligtvis vevstängerna efter vikt; vanligtvis finns det ett fönster på cirka 1,4 ounce (40 gram) per viktklass. Vid byte av defekta vevstakar, se till att matcha viktkoden.
De flesta tillverkare kräver byte av vevstakeshattfästen varje gång motorn sätts ihop igen. Dessutom bör bytet göras med hjälp av rätt tillverkarens fästelement istället för korsade-bultar av SAE-kvalitet. Med tanke på konsekvenserna av att fästelementen går sönder vid vevstakeshöljet, gör deformationen och sträckningen av gängorna risken för återanvändning av dessa bultar mycket stor. Den faktiska felfrekvensen är mycket låg, men kom ihåg att konsekvenserna av vevstaksbrott är allvarliga. Om du utför detta arbete åt en kund rekommenderas det att byta ut fästelementen och överlåta beslutet att återanvända fästelementen till kunden. Om du är någon som gillar att chansa, för fallet med förskjuten parning av det stora huvudet, är återanvändning av fästelementen mer fördelaktigt.
Vevstakslager
De flesta motortillverkare använder en--bussningar som pressas in i den lilla änden av vevstaken för den lilla änden av vevstaken och två-friktionslagerskivor för den stora änden av vevstaken. De små vevstakslagren ska tas bort med en lämplig dorn eller stans (se figur 7-20) och en press eller hydraulisk press. Det rekommenderas inte att använda en hammare och någon stans som inte är dimensionerad för vevstakens lilla ändhål, eftersom risken för skador är mycket stor. Nya bussningar i ett stycke ska installeras med hjälp av en press och dorn för att säkerställa att oljehålen är korrekt inriktade, och sedan dimensioneras med en brotsch eller honningsverktyg, som visas i figur 7-22. Vid montering av de separata storändlagren bör man också vara uppmärksam på placeringen av oljehålen och mätningen av gapet mellan vevstakstappen och lagret. Både lagerskivorna och vevstakens små ändbussningar bör installeras i rena och torra hål: genom att rengöra lagren med ett lösningsmedel, ta bort eventuell förpackningsskyddande beläggning och sedan torka med tryckluft.
Tekniskt tips
Efter att vevstångslocket är åtdraget till vevstaken enligt det specificerade vridmomentet, bör vevstakens sidoavstånd kontrolleras. Klämningen av vevstakeshöljet och vevstakens passning kan göra att motorn fastnar och skada vevaxeln genom att skrapa vevaxeln. I applikationer där vevstaken spricker är denna kontroll onödig eftersom man kan anta att vevstakeshöljet och vevstaken passar perfekt. Att flytta vevstakeenheten fram och tillbaka på axeltappen bör ge ett klickljud, vilket indikerar sidospel.
Demontera och installera kolven
Kolvaggregatet hänvisar typiskt till den sammansatta kolven, kolvringarna och vevstaken. Detta kallas ibland kolvpaketet. vissa tillverkare inkluderar cylinderfodret i sin definition av kolvpaketet. De flesta kommersiella dieselmotorer för vägbruk är konstruerade för att möjliggöra översyner i hyttens läge när det behövs: detta innebär att kolvenheten kan tas bort från motorn utan att ta bort vevaxeln. I vissa motorer förhindrar storleken på vevstångshuvudet att det tas bort från cylinderfodret; i detta fall måste kolvpaketet och cylinderfodret tas bort som en enhet. Innan du tar bort kolven, se till att konsultera tillverkarens servicelitteratur. Observera att i vissa icke-vägdieselmotorer kan kolvenheten inte tas bort från toppen, vilket innebär att översyner i hyttläget inte är möjliga. När du installerar kolvpaketet i motorns cylinderlopp, använd lämplig kolvringskompressor.