第117章 測繪和引數的設定二
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聶斌將缸體固定在測繪平板上,用光學測長儀測量缸徑,「原廠缸徑78毫米,磨損量0.02毫米,基本可以忽略,新機型的缸徑可以沿用78毫米,與加大的活塞行程配合,剛好將排量提升到800cc。」
秦放則用角度規測量缸體的氣缸中心線與曲軸座中心線的平行度。
「平行度誤差0.01毫米,符合標準,但是缸體的散熱片需要優化。」
他伸手點在缸體外側的散熱片上,「原廠M—72的散熱片間距是15毫米,散熱麵積有限,咱們的三輪車發動機安裝在車架下方,通風條件比邊三輪差,尤其是過載行駛時,發動機的發熱量會大幅增加,容易出現過熱現象,必須增加散熱片的數量,將間距縮小到10毫米,提升散熱麵積。」
「這個建議很關鍵。」聶斌當即表示讚同。
「風冷發動機的散熱效率直接決定了其可靠性,三輪車的使用環境比邊三輪更複雜,田間土路、城區街巷、山區坡道,通風條件各不相同,增加散熱麵積是必要的。同時,散熱片的厚度也要從2毫米增加到2.5毫米,提升其結構強度,避免行駛過程中因顛簸導致散熱片斷裂。」
兩人又針對缸體的螺栓孔位置、氣門座圈的尺寸、火花塞安裝孔的角度等細節進行了測繪與討論,每一個資料都反覆覈對,每一個設計調整都經過嚴謹的理論分析。
在測量氣門座圈時,聶斌發現原廠的氣門座圈與氣門的配合間隙為0.04毫米,「這個間隙偏大,高速運轉時會出現氣門密封不嚴的問題,導致發動機功率下降、油耗增加,新機型的配合間隙要縮小到0.02毫米,提升氣門的密封性。」
秦放卻提出了不同的看法。
「間隙縮小到0.02毫米,密封性確實提升了,但發動機工作時,氣門和氣門座圈會因受熱膨脹,間隙會進一步縮小,甚至可能出現抱死,尤其是在低溫啟動時,金屬收縮,間隙又會變大,影響啟動效能。」
「你考慮的是熱脹冷縮的問題,冇錯。」聶斌點頭,隨即補充道。
「所以我們需要採用不同的材料,原廠氣門座圈是鑄鐵材質,氣門是普通合金鋼,熱膨脹係數相近,間隙縮小後容易出現抱死。新機型的氣門座圈採用合金鑄鐵,熱膨脹係數比氣門的耐熱合金鋼小0.00001/,這樣在工作溫度下,兩者的熱膨脹量不同,配合間隙會保持在0.02—0.03毫米之間,既保證密封性,又不會出現抱死。」
秦放聞言,瞬間恍然大悟。
「這個思路好,利用材料的熱膨脹係數差異,來補償配合間隙的變化,既解決了密封問題,又避免了抱死風險,專業!」
聶斌笑了笑。
「這是發動機設計中常用的材料匹配原則,針對不同的工況,選擇不同熱膨脹係數的材料,才能保證部件的配合精度。」
兩人的爭論,看似是觀點相悖,實則是從不同的技術角度考慮問題,秦放更注重實際使用中的工況變化,聶斌則更擅長利用材料學和機械原理解決技術難題,最終的結論,往往是兩人觀點的融合,兼顧了理論的嚴謹性和實際的可靠性。
王鐵等人在一旁看著,不僅學到了精準的測繪技術,更學到了發動機設計中兼顧理論與實際的思維方式,心中對秦放和聶斌的敬佩愈發濃厚。
測繪工作進行到凸輪軸時,遇到了不小的挑戰。
這根凸輪軸是秦放等人當初手工製作的,受限於加工工藝,凸輪的輪廓曲線與原廠標準存在較大偏差。聶斌用百分表測量凸輪的升程。
「原廠凸輪最大升程10毫米,咱們製作的這個凸輪最大升程隻有9.5毫米,而且升程曲線不光滑,有明顯的台階,這會導致氣門開啟和關閉的速度不均勻,影響發動機的進排氣效率,進而影響功率和扭矩輸出。」
秦放看著測繪資料,眉頭緊鎖。
「當初製作凸輪軸時,冇有專用的凸輪磨床,隻能靠手工打磨,輪廓曲線確實無法保證精準,這是咱們的工藝短板。」
「所以新機型的凸輪軸必須重新設計,不僅要恢復原廠的升程曲線,還要根據新的排量和工況進行優化。」
聶斌說著,在測繪紙上畫出凸輪的升程曲線,「原廠M—72的凸輪升程曲線是為高轉速設計的,氣門開啟時間短,關閉速度快,適合高速行駛。咱們的新機型需要低速大扭矩,所以要適當增加氣門開啟時間,將進氣門開啟提前角從10°增加到15°,排氣門關閉遲後角從15°增加到20°,增大進排氣重疊角,提升低速時的進排氣效率,增加扭矩輸出。」
「同時,凸輪的輪廓曲線要採用圓弧型,保證氣門開啟和關閉的速度均勻,避免出現衝擊。」秦放補充道。
「而且凸輪軸的材料要從原廠的45號鋼改為40Cr鋼,進行調質處理和表麵淬火,提升其硬度和耐磨性,延長使用壽命。」
兩人針對凸輪軸的設計展開了新一輪的爭論,從升程曲線、配氣相位到材料選擇、加工工藝,每一個細節都反覆推敲。
為了確定最佳的配氣相位,他們甚至搬出了發動機的工作迴圈公式,反覆演算不同配氣相位下的進排氣效率,最終確定了進氣門開啟提前角15°、關閉遲後角45°,排氣門開啟提前角40°、關閉遲後角20°的配氣相位方案,這個方案既保證了低速時的大扭矩輸出,又兼顧了中高速時的功率表現,適配三輪車的全工況行駛需求。
活塞和連桿的測繪與設計同樣如此。
原廠M—72的活塞是鑄鐵材質,重量較大,秦放提出採用鋁合金材質。
「鋁合金活塞重量輕,導熱性好,能有效降低發動機的往復慣性力,提升發動機的轉速上限,同時減少氣缸的磨損。」
聶斌則進一步優化了活塞的設計。「鋁合金活塞的頂部要採用凹頂設計,壓縮比從原廠的8.5:1提升到9.0:1,提升發動機的熱效率,降低油耗。同時,活塞的環槽數量要從三道增加到四道,增加一道油環,提升刮油效果,避免機油進入燃燒室,導致燒機油現象。」
「連桿的長度也要調整。」秦放接過話頭道:「原廠連桿長度140毫米,連桿比,連桿長度/曲拐半徑3.33。」
「新機型曲拐半徑增加到45毫米,連桿長度要調整到157.5毫米,保持連桿比3.5,這個比例能有效降低活塞在氣缸內的側壓力,減少氣缸磨損,提升發動機的平順性。」