엔진 커넥팅로드
커넥팅 로드는 실린더에서 생성되어 피스톤에 작용하는 힘을 로드 저널을 통해 크랭크샤프트에 전달합니다(그림 7-18). 피스톤 핀에 연결된 커넥팅 로드의 끝을 작은 끝이라고 하고, 크랭크샤프트 저널에 연결된 끝을 큰 끝이라고 합니다. 작은 끝과 큰 끝 모두 베어링 표면이 있습니다. 이러한 방식으로 피스톤에 작용하고 스트로크를 완료하기 위해 피스톤을 구동하는 선형 힘은 회전하는 크랭크샤프트 저널에서 회전력 또는 토크로 변환될 수 있습니다. 크로스헤드 피스톤과 함께 사용되는 작은 엔드 베어링이 없는 커넥팅 로드에는 새들 시트가 없고 대신 피스톤 핀에 직접 부착된 새들 시트가 있습니다. 따라서 상부 베어링은 피스톤 핀 시트 베어링에 의해 제공됩니다. 대부분의 상업용 디젤 엔진은 2피스 커넥팅 로드를 사용합니다. 커넥팅 로드는 일반적으로 통째로 단조된 후 큰 엔드 캡을 분리하고 결합면을 가공한 후 체결(볼트 체결)하여 가공합니다.
분할 커넥팅로드
수년 동안 분할 커넥팅 로드 기술은 경주용으로 사용되어 왔지만 이제는 디젤 엔진에서도 일반화되었습니다. 일부 디젤 엔진 제조업체는 이를 파괴 커넥팅 로드 기술이라고 부릅니다. 분할 커넥팅로드의 큰 끝 부분이 전체적으로 가공됩니다. 가공 후 커넥팅 로드의 큰 끝 부분이 분할됩니다. 사용된 재료에 따라 파단 과정은 실온에서 수행되거나 커넥팅 로드가 영하의 온도로 동결될 수 있습니다.- 파손에는 커넥팅 로드의 큰 끝 부분을 통한 방사상 분리가 필요합니다. 이는 거친-외관을 생성하지만 커넥팅 로드와 커넥팅 로드 커버 사이에 완벽한 최종 결합면을 형성할 수 있습니다. 올바르게 조립된 경우 분할 커넥팅 로드를 사용하면 조립 후 커넥팅 로드의 측면 간격을 확인하는 절차를 수행할 필요가 없습니다. 대부분의 디젤 엔진 제조업체는 적어도 일부 엔진에 분할 커넥팅 로드를 사용합니다(그림 7-19).
그림 7-19 균열된 연결봉의 결합면: A. 분해된 상태; B. 조립된 상태.
커넥팅로드 구조
대부분의 커넥팅 로드는 I-자형-단면 디자인을 채택하지만 원형-단면도 사용되었습니다. 대부분의 커넥팅 로드에는 윤활 및 냉각 목적으로 크랭크샤프트 커넥팅 로드 저널에서 피스톤 핀으로 윤활유를 전달하기 위해 큰 끝에서 작은 끝으로 뚫린 오일 채널이 있습니다. 사다리꼴 커넥팅 로드 또는 쐐기- 모양의 커넥팅 로드는 부하 단면적을 늘려 피스톤 핀의 굽힘 응력을 줄이기 때문에 보편화되었으며, 이는 실린더 압력이 높은 디젤 엔진에 이상적입니다. 웨지-모양의 커넥팅 로드에는 웨지-모양의 작은 끝이 있습니다. 커넥팅 로드는 압축 하중과 인장 하중이라는 두 가지 유형의 하중을 받습니다. 그림 7-20, 7-21 및 7-22에 표시된 커넥팅 로드는 모두 쐐기 모양의 작은 끝을 가지고 있습니다. 커넥팅 로드는 가혹한 작동 조건으로 인해 복잡한 금속 특성을 가지고 있습니다. 그들은 일정한 탄력성을 갖고, 가벼워야 하며, 피스톤의 압축 및 인장 하중을 흡수할 수 있어야 합니다.
그림 7-20 피스톤 핀 부싱 분해.
압축하중
사이클의 압축 행정과 동력 행정 동안 커넥팅 로드는 압축 하중을 받습니다. 또 다른 표현으로는 "압박"입니다. 실린더 압력과 피스톤 단면적 값을 알면 커넥팅 로드에 가해지는 압축 하중 정도를 계산할 수 있습니다. 상용 디젤 엔진 커넥팅 로드는 압축 과부하로 인해 거의 고장이 나지 않습니다. 이런 일이 발생하면 일반적으로 다른 결함(예: 유압 잠금 장치)과 동시에 발생합니다. 유압 잠금 장치는 일반적으로 실린더 헤드 개스킷의 고장으로 인해 발생하며 냉각수가 실린더로 누출됩니다.
인장하중
인장 하중은 인장력입니다. 각 스트로크가 끝날 때 피스톤은 실제로 실린더의 상사점(TDC) 또는 하사점(BDC)에서 정지합니다. 엔진이 2000rpm으로 작동할 때 이러한 모션 반전은 각 커넥팅 로드에서 초당 거의 70회 발생합니다. 피스톤 어셈블리의 질량이 클수록 관성력도 커지므로 커넥팅 로드와 크랭크 커넥팅 로드 저널의 인장 응력도 증가합니다. 무거운 굴절식 피스톤 어셈블리를 사용하는 엔진에서는 이러한 응력이 극도로 클 수 있습니다. 커넥팅 로드의 인장 하중은 엔진 속도와 그에 따른 피스톤 속도에 따라 증가합니다. 엔진이 과도한 속도로 작동하면 커넥팅 로드의 인장 하중이 증가하여 인장 파손이 발생할 수 있습니다.
오프셋 헤드 캡
많은 제조업체는 대형 헤드의 두 반쪽 결합 표면을 수평 방향에서 오프셋합니다. 이는 커넥팅 로드 볼트가 커넥팅 로드의 전체 인장 하중을 견딜 필요가 없도록 보장합니다. 그림 7-20의 커넥팅 로드 고정 장치에 표시된 커넥팅 로드는 오프셋 헤드를 채택합니다.
기술팁
커넥팅 로드가 약간 구부러졌는지 확인하는 방법 중 하나는 실린더 헤드를 분리한 후 실린더 내 각 피스톤의 상사점 위치를 확인하는 것입니다. 커넥팅로드가 심하게 휘어지면 엔진이 회전하지 못하게 됩니다.
커넥팅로드 검사
1. 그림 7-20과 같이 프레스를 사용하여 베어링 부싱을 제거한 후 헤드 캡을 설치하고 사양에 따라 조입니다.
2. 외경 마이크로미터와 일치하는 내부 캘리퍼 또는 확장 게이지를 사용하여 큰 헤드 구멍과 작은 헤드 구멍을 측정합니다. 대형 헤드의 동심도는 매우 중요하며 인장력은 커넥팅 로드 베어링 하중의 결과입니다.
3. 커넥팅 로드의 직진도와 비틀림은 기계식 커넥팅 로드 검사기(그림 7-21)나 전자 커넥팅 로드 측정기로 점검해야 합니다.
그림 7-21 커넥팅 로드 검사 기구 / 커넥팅 로드 고정 장치.
4. 압축된 작업장 공기를 사용하여 커넥팅 로드 구멍의 오일 채널을 불어냅니다. 필요한 경우 나일론-강모가 있는 낚싯줄 브러시를 사용하여 청소하세요.
5. 마지막으로 커넥팅 로드에 전자기 자분 탐상을 실시하여 균열 여부를 확인합니다. 이 공정에는 전자철을 사용하여 연결봉을 자화시킨 후 미세한 자성 분말을 도포하는 공정(건식 방식 또는 용액 현탁 방식)이 포함됩니다. 균열은 자기장을 방해하고 자성 분말은 결함에 집중됩니다. 자성분말을 용액에 현탁시키면 백색안료로 코팅되어 블랙라이트(자외선)를 이용하여 작은 균열을 관찰할 수 있다. 자분 결함 탐지를 거친 모든 구성 요소는 재사용하기 전에 자성을 제거해야 합니다.
6. 커넥팅 로드의 소형 엔드 부싱을 교체할 때 그림 7-22에 표시된 대로 새로 설치된 부싱의 크기와 모양을 압출-형 리머를 사용하여 조정해야 합니다.
그림 7-22 압축형 성형 피스톤 핀 부싱.
커넥팅 로드를 취급할 때는 각별한 주의가 필요합니다. 커넥팅 로드를 피스톤에 조립할 때 구리 조가 있는 벤치 바이스를 사용하고 가벼운 클램핑 압력을 가하십시오. 커넥팅 로드의 작은 찌그러짐과 긁힘은 응력 집중 지점을 생성하여 잠재적으로 파손 실패로 이어질 수 있습니다. 대부분의 디젤 엔진 제조업체는 커넥팅 로드를 엔진에서 제거할 때마다 전자기 자기 분말 검사를 수행할 것을 권장합니다. 커넥팅로드의 고장으로 인한 잠재적인 손상에 비하면 자분말 검사 비용은 무시할 수 있습니다. 작동 중인 엔진에서 커넥팅 로드가 고장 나면 일반적으로 커넥팅 로드가 흩어지고 실린더 블록 주조물에 구멍이 뚫립니다. 제조업체는 검사에 실패한 커넥팅로드를 교체할 것을 권장합니다. 엔진을 수리할 때 커넥팅 로드에서 재료를 제거하면 무게가 변하여 엔진의 동적 균형이 변경된다는 점을 기억하십시오. 그림 7-23은 마이크로미터를 사용하여 커넥팅 로드의 큰 헤드 구멍을 측정하는 절차를 보여줍니다.
그림 7-23 마이크로미터를 사용하여 커넥팅 로드 헤드의 큰 구멍을 측정합니다.
커넥팅로드를 교체하세요
오늘날의 디젤 엔진 정비에서는 커넥팅 로드 수리가 일반적이지 않기 때문에 커넥팅 로드는 제조업체가 명시한 절차에 따라 검사해야 합니다. 자격이 없는 것으로 확인되면 교체해야 합니다. 커넥팅 로드를 교체할 때 제조업체의 기술 서비스 지침에 따라 중량 일치를 수행해야 합니다. 디젤 엔진을 장착한 대부분의 트럭과 버스는 가솔린 엔진에 비해 속도가 상대적으로 낮기 때문에 일부 제조업체에서는 이와 관련하여 어느 정도 유연성을 허용합니다. 그러나 커넥팅 로드를 다른-중량(더 크거나 작은) 커넥팅 로드로 교체하면 엔진 불균형이 발생할 수 있습니다. 제조업체는 일반적으로 커넥팅 로드를 무게로 분류합니다. 일반적으로 체중 등급당 약 1.4온스(40그램)의 창이 있습니다. 결함이 있는 커넥팅 로드를 교체할 때는 중량 코드를 반드시 일치시키십시오.
대부분의 제조업체에서는 엔진을 재조립할 때마다 커넥팅 로드 캡 패스너를 교체해야 합니다. 또한 교체는 SAE 등급 볼트와 일치하는 -대신 올바른 제조업체의 패스너를 사용하여 수행해야 합니다. 커넥팅 로드 캡의 패스너 파손으로 인한 결과를 고려할 때 나사산의 변형과 늘어남으로 인해 이러한 볼트를 재사용할 위험이 매우 높습니다. 실제 고장률은 매우 낮지만, 커넥팅로드 고장으로 인한 후유증은 심각하다는 점을 기억하시기 바랍니다. 고객을 위해 이 작업을 수행하는 경우 패스너를 교체하고 패스너 재사용 결정은 고객에게 맡기는 것이 좋습니다. 모험을 좋아하는 사람이라면 대형 헤드의 오프셋 결합의 경우 패스너를 재사용하는 것이 더 유리합니다.
커넥팅 로드 베어링
대부분의 엔진 제조업체는 커넥팅 로드의 작은 단부에 커넥팅 로드의 작은 단부에 압착된 단일-피스 부싱을 사용하고 커넥팅 로드의 큰 단부에 2피스 마찰 베어링 웨이퍼를 사용합니다. 소형 엔드 커넥팅 로드 베어링은 적절한 맨드릴 또는 펀치(그림 7{6}}20 참조)와 프레스 또는 유압 프레스를 사용하여 제거해야 합니다. 손상 가능성이 매우 높기 때문에 커넥팅 로드 작은 끝 구멍의 크기에 맞지 않는 망치와 펀치를 사용하는 것은 권장되지 않습니다. 새로운 단일{8}} 부싱은 프레스와 맨드릴을 사용하여 설치하여 오일 구멍이 올바르게 정렬되었는지 확인한 다음 그림 7-22에 표시된 대로 리머 또는 호닝 도구를 사용하여 크기를 조정해야 합니다. 별도의 대형 엔드 베어링을 설치할 때는 오일 구멍의 위치와 커넥팅 로드 저널과 베어링 사이의 간격 측정에도 주의해야 합니다. 베어링 웨이퍼와 커넥팅 로드 소형 엔드 부싱 모두 깨끗하고 건조한 구멍에 설치해야 합니다. 솔벤트로 베어링을 청소하고 포장 보호 코팅을 제거한 다음 압축 공기로 건조합니다.
기술팁
커넥팅 로드 캡을 커넥팅 로드에 규정된 토크로 조인 후 커넥팅 로드의 측면 유격을 확인해야 합니다. 커넥팅 로드 캡의 막힘과 커넥팅 로드의 결합으로 인해 엔진이 막히고 크랭크 암이 긁혀 크랭크샤프트가 손상될 수 있습니다. 커넥팅 로드에 균열이 발생하는 적용 분야에서는 커넥팅 로드 캡과 커넥팅 로드가 완벽하게 짝을 이루는 것으로 가정할 수 있으므로 이 점검은 불필요합니다. 저널에서 커넥팅 로드 어셈블리를 앞뒤로 움직이면 딸깍 소리가 나며 측면 여유 공간이 있음을 나타냅니다.
피스톤을 분해하고 설치하십시오.
피스톤 어셈블리는 일반적으로 조립된 피스톤, 피스톤 링 및 커넥팅 로드를 의미합니다. 이를 피스톤 패키지라고도 합니다. 일부 제조업체는 피스톤 패키지 정의에 실린더 라이너를 포함합니다. 대부분의 도로용 상용 디젤 엔진은 필요한 경우 운전실 위치에서 정밀 검사가 가능하도록 설계되었습니다. 즉, 크랭크샤프트를 제거하지 않고도 피스톤 어셈블리를 엔진에서 제거할 수 있습니다. 일부 엔진에서는 커넥팅 로드 헤드의 크기로 인해 실린더 라이너에서 제거되지 않습니다. 이 경우 피스톤 패키지와 실린더 라이너를 하나의 단위로 제거해야 합니다. 피스톤을 제거하기 전에 반드시 제조업체의 서비스 설명서를 참조하십시오. 일부 비-도로용 디젤 엔진에서는 피스톤 어셈블리를 상단에서 제거할 수 없으므로 운전실 위치에서 분해 검사가 불가능하다는 점에 유의하십시오. 피스톤 패키지를 엔진 실린더 보어에 설치할 때 적절한 피스톤 링 압축기를 사용하십시오.