十字头组件和导板

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第四节  十字头组件和导板
一、十字头组件的功用及工况
功用：将固定于活塞上的活塞杆下端通过十字头销与连杆小端轴承联接起来，并将活塞所受的动力传给连杆，曲轴连杆机构工作过程中产生的侧推力则由十字头销两侧的滑块传递给固定于机架两侧的导板，改善了活塞与气缸套的工作条件，保证了活塞中心与气缸中心保持良好同轴度。某些柴油机还利用十字头组作上、下往复运动带动往复扫气泵等辅助机构。导板从柴油机左右方向承受十字头组传递的连杆小端侧推力，并传给机架。
十字头组件与导板的相互关系如图2-33示。十字头销因结构限制，尺寸不大。活塞顶所受的周期变化爆发压力使十字头材料极易疲劳和变形。十字头组件中的轴承是柴油机轴承中负荷较高的一种。因其比压很大，销与轴承相对摆动速度低，加之压力方向不变，故较难形成油膜。此外当十字头销与轴承变形不一致时，轴承负荷沿轴线方向不均匀分布，使轴承内侧边缘极易损坏。尤其是正车侧的滑块。
二、十字头组件结构及导板
十字头组件的结构组成可用图2-34示。活塞杆下端螺杆从垂直方向插入十字头孔，末端用螺母5紧固。活塞杆大圆柱凸销端面与十字头端面定位，并用立销圆周定位。连杆8的小端平台面紧固着两个小端轴承，它由轴承座6、盖7和内孔轴瓦及轴承螺栓等组成。十字头销左右两大圆柱与此两轴承滑配、两块十字头滑块 2分别滑套于十字头销两端的小圆柱上。轴向用端盖板3限止滑块移动，周向用固定块4限制滑块相对十字头销转动。图示结构为双侧导板式十字头，其滑块为两块，故相对应的机架两侧均有导板。
三、十字头本体
    十字头本体一般用优质碳钢（40、45号钢）锻造，有时也采用合金钢。在设计中除保证有足够的强度外，目前的趋势是增加其刚度。十字头销一般都做得粗而短（有较大的d／L），不但提高了刚度，而且可增加销表面的线速度，有利于轴承油膜的形成。十字头销的表面往往采用滚压或镀铬（镀层厚度 0.25～0.50mm）等方法来提高其耐磨性；对其表面粗糙度的要求也很高，以保证工作可靠性。十字头和活塞杆的连接方式如图2-35所示，a）、b）两种属于同一类型，活塞杆均穿过十字头上的孔用螺帽固定。但a）是用锥面定位和压紧；b）则用上螺帽支承杆身传来的压力；c）则是借活塞下部的凸缘用螺栓和十字头相接。这种连接方式可将整个十字头的下半部作为十字头轴承的承压面积，从而使轴承的比压降低，工作条件得到改善。为了提高可靠性和便于维修，有的柴油机把十字头本体设计成对称的，当十字头销表面受到某些损伤时，可将本体旋转180°继续使用。
四、十字头滑块
十字头滑块有三种结构形式：双滑块、单滑块和圆筒形滑块，如图2-36所示。
圆筒形滑块结构（图a）虽然易通过机械加工来保证工作气缸和筒形导板的对中，不需拂刮调整，但由于筒形导板要布置在连杆摆动平面上，而且前后都有，因而使柴油机其它部件的布置维修和拆装都很不方便。因此，这种结构一般只在特殊情况下出现。
单滑块结构（图b）只有一块滑块，用螺钉紧固在十字头本体上，滑块的正面与机架上的正转导板相配，背面有两条面积较小的反转工作面与反转导板相配，因此，所有的滑块和导板均布置在同一侧。特点：①布置较紧凑，受力也较合理（正转时受力大，有较大的承压面；反转时受力小，而且工作时间短，承压面可小些）；②但由于导板和滑块布置在连杆运动平面上，曲轴箱空间较小，因此，维修和拆装不如双滑块结构方便；滑块的布置和柴油机的转向有关，如不更改设计，就不能同时适应左右机的要求。
    双滑块结构(图c)是十字头销的两端套上滑块，并用压板将其定位。每一滑板的两侧工作面上都浇有减磨合金，并开设油槽，润滑用的滑油来自十字头。滑块沿着装在机架上的相应导板滑行，并把侧推力传给它们。特点：①无论是正转或反转、膨胀行程或压缩行程，滑块的承压面都是一样工作比较平稳可靠；②由于滑块布置在十字头的两侧,有较大的空间便于维修和拆装；③由于有四个滑动面，工作时应保证四个面都和气缸中心线平行，对制造、安装和校中的要求较高；⑤滑块和十字头的总重量也较大。

图2-37示为单侧导板十字头。活塞杆5用螺母紧固于十字头，滑块1用螺钉3紧固于十字头销一侧。导板的内外侧均为浇铸有减磨合金的工作面。正、倒车导板固定后从两侧包容滑块，从而承受两个方向的侧推力。单侧导板使滑块导板结构简化，但使连杆摆动平面空间显得紧凑窄小，拆装不如双侧导板形式方便。  
在RTA型机两侧导板结构中见图2-33小导板3及正、倒车导板的安装端面均有调整垫片，用以调整导板滑块间隙和活塞对中。
十字头组件轴承及导板的润滑油供应方法，目前大多数是用专用油泵将高压润滑油由铰链机构输入十字头组件。也有的是由连杆大端上行至小端的压力润滑油，先润滑轴承再润滑滑块导板摩擦面。
十字头销轴承图2-34所示的两种结构型式。图a)所示为分开支承式，图b）为全宽连续支承式。后者十字头销直径大，轴承承压面积大，十字头销变形小，工作可靠，采用日益广泛。轴瓦结构有厚壁瓦和薄壁瓦两种。在分开支承式的十字头轴承中，采用自整位轴承较多。自整位轴承原理示意如图2-38所示, 图2-38a)表示连杆小端采用分开支承轴承座时，在气体爆发压力下，十字头销的变形与连杆小端轴承座变形不一致。使得两轴承内侧边缘出现局部负荷峰值而极易破坏，图2-38b)自整位轴承示意。两轴承座均为不对称的工字形，其轴承座面的中心线M与腹板中心S向内侧偏离一个距离e。在气体爆发压力下，工字形轴承座能自动适应连杆小端及十字头销的变形，使轴承支承面的负荷能均匀分布。在检修时应对图a）示轴承内侧稍多佛刮些，即可减轻变形后的负荷不均的程度。
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