黃進(jìn)成

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005）

一種柴油機(jī)碗形塞片脹接裝置及方法

黃進(jìn)成

（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005）

針對目前柴油機(jī)水堵孔封堵技術(shù)上存在的一些問題，研發(fā)出一種碗形塞片脹接裝置及方法，并在車間投入生產(chǎn)使用，與傳統(tǒng)柴油機(jī)水堵孔封堵技術(shù)相比，這種脹接技術(shù)大大提高了柴油機(jī)碗形塞片的密封性能和承壓能力。

碗形塞片；脹接；彈簧夾；水堵孔；柴油機(jī)

水堵孔作為柴油機(jī)水道的重要組成部分，要求其具有高度密封可靠性，是不允許出現(xiàn)泄漏的[1]。一直以來，大部分柴油機(jī)對水堵孔的密封技術(shù)要求，僅局限于在加工過的水堵孔內(nèi)涂抹密封膠，把碗形塞片壓到水堵孔內(nèi)，以此保證水堵孔的密封性。而這種方法，在柴油機(jī)工作環(huán)境要求比較高（例如柴油機(jī)水腔壓力較大）的情況下，容易導(dǎo)致柴油機(jī)在碗形塞片處泄漏水或碗形塞片脫落的情況，有其一定局限性。目前部分設(shè)計要求較高的柴油機(jī)，在水堵孔的密封設(shè)計技術(shù)要求里，提出了新的概念，即在水堵孔內(nèi)加工一道環(huán)槽，封堵時將碗形塞片壓進(jìn)水堵孔后，將碗形塞片尾端脹接進(jìn)水堵孔凹槽內(nèi)（如圖1所示），以提高水堵孔密封牢靠性。

圖1 碗形塞片脹接狀態(tài)示意圖

現(xiàn)有技術(shù)直接使用簡單工具將碗形塞片壓進(jìn)水堵孔內(nèi)，完成密封，目前尚無成熟的工裝裝置和方法來將碗形塞片尾端脹接進(jìn)水堵孔環(huán)槽，完成后續(xù)密封要求，同時應(yīng)用于生產(chǎn)[2]。

針對以上情況，我們研制了一種碗形塞片脹接裝置及方法，可解決以上難題，滿足生產(chǎn)需要。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 基本組成

研制的柴油機(jī)碗形塞片脹接裝置，主要包括壓碗形塞片限位工裝、碗形塞片脹接彈簧夾與氣動液壓泵3個大部份，其中碗形塞片脹接彈簧夾，與氣動液壓泵連接在一起（如圖2）。

圖2 壓碗形塞片限位工裝工作示意圖

作為碗形塞片脹接裝置的核心部件，碗形塞片脹接彈簧夾主要包括漲塊、錐軸、調(diào)整螺套、鎖緊螺母、連接環(huán)、中空活塞桿油缸、氣動液壓泵、護(hù)蓋、手柄，其基本結(jié)構(gòu)如圖3。

1.2 工作原理[4,6]

用壓碗形塞片限位工裝，將碗形塞片人工打壓進(jìn)涂有密封膠水的柴油機(jī)水堵孔內(nèi)，使碗形塞片尾部端面與水堵孔環(huán)槽邊基本保持平齊，如圖2所示，氣動液壓泵控制與碗形塞片脹接彈簧夾中空活塞桿油缸連接在一起的錐軸移動，根據(jù)彈簧夾頭反拉漲開的原理，錐軸撐開漲塊，從而將碗形塞片尾端脹接進(jìn)水堵孔環(huán)槽，完成密封。

圖3 碗形塞片脹接彈簧夾結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 漲塞片液壓原理系統(tǒng)圖

2 結(jié)構(gòu)方案的確定

2.1 壓碗形塞片限位工裝[3]

柴油機(jī)水堵孔尺寸要求不同，壓碗形塞片限位工裝的尺寸要求也不同，設(shè)計時，需獲取以下關(guān)鍵尺寸（如圖2所示）：

（1）碗形塞片內(nèi)徑Φ；

（2）碗形塞片深度尺寸H；

（3）水堵孔環(huán)槽邊至水堵孔端面尺寸L。

根據(jù)以上關(guān)鍵尺寸，設(shè)計制作壓碗形塞片限位工裝，使用時將碗形塞片套進(jìn)限位工裝，用工具輕輕敲打限位工裝，將碗形塞片壓進(jìn)水堵孔內(nèi)，通過限位工裝端面與水堵孔端面接觸限位，保證尺寸L，從而保證碗形塞片尾部端面與水堵孔環(huán)槽邊保持平齊。

2.2 碗形塞片脹接彈簧夾[5,7,8]

碗形塞片脹接彈簧夾結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中：

漲塊1的頭部為片式彈簧夾頭結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部擠壓力作用下，可伸撐開來；取消作用力后，可回縮到自然狀態(tài)，漲塊頭部設(shè)計有一圈漲塊臺階（如圖3放大圖A所示），是將碗形塞片尾端脹接進(jìn)環(huán)槽的關(guān)鍵所在，漲塊臺階所處位置與碗形塞片深度尺寸L（如圖2所示）相對應(yīng)。

連接環(huán)6起過渡連接作用，連接環(huán)6與漲塊1通過內(nèi)外螺紋連接，連接環(huán)6上設(shè)有螺釘過孔，中空活塞桿油缸7上設(shè)有螺孔，通過內(nèi)六角螺釘5銜接連接環(huán)6和中空活塞桿油缸7，從而將漲塊1和中空活塞桿油缸7連接起來。

中空活塞桿油缸7通過液壓元件公快速接頭、母快速接頭、變徑接頭、高壓軟管，與氣動液壓泵連接（其液壓原理系統(tǒng)如圖4所示），氣動液壓泵控制油缸動作。

調(diào)整螺套3主要對錐軸2的移動進(jìn)行限位，調(diào)整螺套3與漲塊1通過內(nèi)外螺紋連接，可調(diào)節(jié)其在漲塊1內(nèi)的軸向位置，調(diào)整螺套3尾部設(shè)有鎖緊螺母4。

錐軸2穿過調(diào)整螺套3，與中空活塞桿油缸7連接，錐軸2頭部與漲塊1頭部以內(nèi)外錐面接觸配合，當(dāng)通過氣動液壓泵控制中空活塞桿油缸7往后軸向拉拔錐軸2時，錐軸2頭部通過錐面擠壓力撐開漲塊1頭部，漲塊1臺階進(jìn)而脹接碗形塞片。錐軸往后軸向移動距離越大，漲塊被撐開的幅度越大，即碗形塞片被脹接力越大，可根據(jù)柴油機(jī)水堵孔環(huán)槽深度對應(yīng)設(shè)定。

錐軸2尾部為外螺紋，通過六角薄螺母10擰緊限位，防止非工作狀態(tài)時錐軸2向前滑落。

護(hù)蓋8密封和保護(hù)中空活塞桿油缸7，防止雜物灰塵掉落，手柄11方便操作時提拿。

中空活塞桿油缸7尾部設(shè)有螺孔，護(hù)蓋8及手柄11開有螺釘過孔，通過內(nèi)六角螺釘9將中空活塞桿油缸7、護(hù)蓋8、手柄11連接在一起。

3 實施過程

（1）首先使柴油機(jī)的水堵孔垂直朝上，使用碗形塞片限位工裝將碗形塞片輕輕打進(jìn)柴油機(jī)水堵孔內(nèi)，使碗形塞片尾部端面與水堵孔環(huán)槽邊保持平齊。

圖5 碗形塞片脹接彈簧夾實物

（2）根據(jù)柴油機(jī)的設(shè)計，水堵孔內(nèi)徑尺寸不一樣，環(huán)槽凹深相應(yīng)的也不一樣，脹接前，需視環(huán)槽凹深，調(diào)節(jié)好碗形塞片脹接彈簧夾調(diào)整螺套所處的軸向位置，確定錐軸被拉拔時對漲塊撐開的幅度，即對碗形塞片的脹接深度，如圖5所示，從而更為準(zhǔn)確地完成對碗形塞片的脹接。

完成動作（1）后，手工將碗形塞片脹接彈簧夾的漲塊頭部套進(jìn)碗形塞片，此時漲塊臺階與碗形塞片尾部位置對應(yīng)，開啟氣動液壓泵，中空活塞桿油缸往后軸向拉拔錐軸，錐軸將力作用于漲塊，漲塊頭部撐開漲塊臺階，進(jìn)而脹接碗形塞片到水堵孔環(huán)槽，錐軸移動至階梯端面與調(diào)整螺套端面接觸不動，此時繼續(xù)保持此脹接狀態(tài)十余秒，松開氣動液壓泵，取出碗形塞片脹接彈簧夾，完成脹接。

圖6為碗形塞片脹接裝置實物，圖7為脹接完后的實物解剖圖。從圖7可看出，經(jīng)過脹接后的碗形塞片尾部形成均勻臺階在水孔環(huán)槽內(nèi)，碗形塞片臺階圓柱面貼緊環(huán)槽內(nèi)壁，端面頂緊環(huán)槽端面。

圖6 碗形塞片脹接裝置實物照片

圖7 碗形塞片脹接后的實物解剖圖

4 結(jié)束語

本文介紹的柴油機(jī)碗形塞片脹接裝置及方法，與現(xiàn)有封堵技術(shù)相比，利用彈簧夾頭反拉漲開的原理，通過對碗形塞片的脹接，進(jìn)一步提高了柴油機(jī)碗形塞片的密封性能及承壓能力，確保柴油機(jī)在工作環(huán)境要求較高情況下的水道密封安全性，為今后類似的研究和應(yīng)用，提供了有益的借鑒。

此裝置考慮了操作的便易性，引進(jìn)了較先進(jìn)的可腳踩式氣動液壓泵，便于工人在生產(chǎn)過程中操作，極大提高了生產(chǎn)效率。

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3]陳心昭.機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[4]王先逵.機(jī)械加工工藝手冊（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[5]邱宣懷，郭可謙，等.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2002.

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A Kind of Bow l-p lug Expansion Joint Device and Method in Diesel Engine

HUANG Jin-cheng
(Guangxi Yuchai Machinery Co.,Ltd.,Yulin Guangxi537005,China)

According to some technology problems of sealing water holes in dieselengine atpresent,a kind of bowl-plug expansion joint device and method are developed and used in the workshop.Comparing with the traditional technology of sealing water holes,this kind of bowl-plug expansion joint technology can greatly improve sealing performance and pressure of bowl-plug holes.

bowl-plug;expansion joint;spring champ;water plugging holes;dieselengine

TK423

B

1672-545X（2011）08-0150-03

2011-05-13

黃進(jìn)成（1983—），男，廣西桂平人，助理工程師，大學(xué)本科學(xué)歷，主要研究方向為柴油機(jī)制造工藝。