柴油發(fā)電機(jī)連桿在工作時(shí)承受的三種作用力
柴油發(fā)電機(jī)連桿組的功用是連接活塞與曲軸，將活塞承受的燃?xì)鈮毫鹘o曲軸，并和連桿配合，把活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
一、工作原理
連桿在工作時(shí)承受三種作用力：
（1）活塞傳來的氣體壓力；
（2）活塞組零件及連桿本身（小頭）的慣性力；
（3）連桿本身繞活塞銷作變速擺動(dòng)時(shí)的慣性力。
這些力的大小和方向都是周期性的變化，因此連桿承受著壓縮、拉伸和橫向彎曲等交變應(yīng)力。連桿或連桿螺栓一旦斷裂，就可能造成整機(jī)破壞的重大事故。如果剛度不足，使大頭孔變形失圓，大頭軸承的潤滑條件受到破壞，則軸承會(huì)發(fā)熱而燒損。連桿桿身變形彎曲，則會(huì)造成汽缸與活塞的偏磨，引起漏氣和竄機(jī)油。所以要求連桿在盡可能輕的情況下，保證有足夠的強(qiáng)度和剛度。
為保證連桿結(jié)構(gòu)輕巧，且有足夠的剛度和強(qiáng)度，一般常用優(yōu)質(zhì)中碳鋼（如45號(hào)鋼）模鍛或滾壓成形，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。中小功率內(nèi)燃機(jī)連桿有采用球墨鑄鐵制造的，其效果良好，且成本較低。強(qiáng)化程度高的內(nèi)燃機(jī)采用高級(jí)合金鋼（如40cr、40mnb、42crmo等）滾壓制造而成。合金鋼的特點(diǎn)是抗疲勞強(qiáng)度高，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，因此采用合金鋼制造連桿的時(shí)候，對(duì)其外部形狀、過渡圓角和表面粗糙度等都有嚴(yán)格要求。近年來，硼鋼、可鍛鑄鐵及稀鎂土球墨鑄鐵已廣泛用于制造內(nèi)燃機(jī)連桿，其抗疲勞強(qiáng)度接近于中碳鋼，并且其切削性能很好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感，制造成本低。
二、普通連桿
柴油發(fā)電機(jī)組的連桿組主要由連桿小頭、連桿桿身、連桿大頭、連桿蓋、連桿軸瓦、連桿襯套和連桿螺栓等部分組成。
1、連桿小頭：
連桿小頭的結(jié)構(gòu)通常為短圓管形，用來安裝活塞銷。通常以半徑較大的圓弧與桿身圓滑銜接，從而減少過渡處的應(yīng)力集中。
2、連桿桿身：
連桿桿身一般采用“工”字形斷面，這是因?yàn)樵诓牧蠑嗝婷娣e相等的條件下，其抗彎斷面模數(shù)最大，因此連桿可在最輕的情況下獲得最大的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度。
3、連桿大頭：
連桿大頭是連桿與曲軸連桿軸頸相連接的部分，亦是連桿軸頸的軸承部分。連桿大頭一般通過孔心分成兩部分，以利于拆裝，其中被分開的小部分稱為連桿蓋(或連桿瓦蓋)，裝配時(shí)，這兩部分用兩個(gè)或四個(gè)連桿螺栓連接。連桿大頭的剖分形式有平切口和斜切口兩種。剖分面垂直于連桿桿身中心線的稱為平切口。剖分面與桿身中心線傾斜成一定角度的稱為斜切口。
連桿組結(jié)構(gòu)圖
二、v型連桿
v型內(nèi)燃機(jī)左右兩側(cè)相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)汽缸的連桿，通常都裝在同一個(gè)曲柄銷上。按照兩個(gè)連桿連接方式的不同，可分為下列三種形式。
1、并列連桿：
相對(duì)應(yīng)的左右兩缸的連桿， 一前一后地裝在同一曲柄銷上，如圖3-49所示。由于連桿的結(jié)構(gòu)形式相同，因此可以通用，而且兩側(cè)汽缸的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。其缺點(diǎn)是兩側(cè)汽缸的中心線沿曲軸軸向要錯(cuò)開一段距離，因而曲軸的長度增加， 使曲軸剛度降低。
并列和主副連桿結(jié)構(gòu)圖
2、主副連桿：
主副連桿又稱關(guān)節(jié)式連桿， 一列汽缸的連桿裝在連桿軸頸上，稱為主連桿;另一列汽缸的連桿，通過一圓柱銷與主連桿的耳銷孔相連接，稱為副連桿。左右兩列對(duì)應(yīng)汽缸的主副連桿及其中心線位于同一平面內(nèi)。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是曲軸的長度不需加長，使曲軸剛度加強(qiáng)。缺點(diǎn)是連桿不能互換。副連桿對(duì)主連桿產(chǎn)生附加彎矩，以及左右兩列汽缸的活塞連桿組運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。
3、叉片式連桿：
左右兩列汽缸相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)連桿中，一個(gè)連桿的大頭做成叉形，另一個(gè)連桿的大頭插在叉形連桿的開擋內(nèi)，稱為叉片式連桿。叉形連桿桿身的工字?jǐn)嗝娴拈L軸位于垂直于擺動(dòng)平面的平面內(nèi)。其翼板伸到大頭的部分就成為叉形，這使片式連桿擺動(dòng)時(shí)，在叉形連桿桿身上開槽的高度可以減小，因而強(qiáng)度有所提高。叉形連桿的優(yōu)點(diǎn)是兩列汽缸中活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，曲軸的長度不需加長。缺點(diǎn)是叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜，大頭的剛度也不夠高。
叉片式連桿結(jié)構(gòu)圖
三、連桿軸承
柴油發(fā)電機(jī)組中的軸承以滑動(dòng)軸承(又稱軸瓦) 為多，其中受力較大且具有重要作用的是連桿軸承和曲軸主軸承。它們的工作情況對(duì)無動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性、使用壽命等有很大影響。它們的工作情況和材料要求大致相同，因此在此一并介紹。
為了使軸瓦在工作中不致轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)，在軸瓦上沖出高出背面的定位凸鍵，在軸瓦裝人大頭孔中時(shí)，兩個(gè)凸鍵應(yīng)分別嵌人連桿桿身和連桿蓋的相應(yīng)凹槽中。有些軸瓦在內(nèi)表面有淺槽，用以儲(chǔ)油以利潤滑。但實(shí)踐證明，開油槽的軸瓦承載能力顯著降低，因此受力大的軸瓦，如主軸承的下軸瓦最好不開槽。軸瓦的內(nèi)外表面都經(jīng)過精密加工，因此，不允許以任何不適當(dāng)?shù)氖止し绞郊庸?如銼連桿蓋、焊補(bǔ)合金等)。

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