简单易懂的回答:某些装配过程在常温下装不上,利用热膨胀和冷缩原理,使零件尺寸减小,即可装上。并且装配完毕后,再回到常温,零件配合会很紧。
稍作专业解释,发动机某些部件的配合,设计时就是设计过盈配合,这种配合尺寸在常温下,是不能正常装配的。一般可采用热装法(将某一部件加热,尺寸增大),或冷装法(将某一部件冷却,尺寸减小)。而这正是利用了热涨冷缩原理。
因为金属件的膨胀系数很小,如果热装,必须把金属件烧得很热(用炉子加热,或用乙炔火焰加热,通常需要烧红);如果冷装,则需要极低的温度,因此通常选择干冰或液氮。
对于选择热装还是冷装,要看具体零件,热装很容易改变材料的晶相结构,而冷装一般不会影响材料的性能。事实上,世界上主要的汽车制造商不止日本发动机在低温条件下完成了装配,当然也并非所有装配都在低温下完成了。
只是部分零件在低温下装配完成了,大概意思是,发动机装配需要部分在低温下完成,部分不必在低温下装配。装配工人在装配发动机时,他们需要将不同的孔轴组合在一起,同时也要考虑到不同零件之间的间隙大小等问题,这时装配工人的工作就非常困难了。
也就是说,装配工人在这个时候是在低温下装配的,当发动机启动时,各个部件之间的间隙就变得非常紧密(我自己认为这是热膨胀的原理,不知道对不对),这就是为什么我们的发动机在低温下装配。
轿车发动机是在汽车企业生产零部件的流水线上完成的,并非每一步都要在低温条件下完成,所谓每一步都要在低温条件下完成,这一说法并不完全科学,只是有些步骤必须在低温条件下完成,有些则不一定,只能在常温条件下完成。
另外,我们人类也不可能一直忍受低温条件下的工作环境,丢到冷库里去,还能干多长时间?要知道发动机装配的各个环节,有的可能只靠手工,有的则是靠机械手,有的则是在低温条件下,有的则是在常温条件下。
所有发动机的质量都与其装配工艺密切相关,当然也与技术和配置有关,而装配工艺绝对是日本发动机非常耐用的原因之一。回忆起童年时,摩托车很受欢迎,因为那时候汽车太贵了,普通家庭都不敢想。就连摩托车在那种一美元就能买一堆零食的年代也卖得很贵。
但并非人人都买得起。这一年的摩托车都是日本进口或者中日合作生产的,比如五羊本田,金城铃木,嘉陵本田等等。那时候还引进了不少摩托车发动机技术,以至于后来很多国产的摩托车发动机都是以日系为基准制造的。
有关日本引擎低温装配的说法并不新鲜,二十多年前就有了。由于那时许多摩托车的发动机都是日本原装进口的,实际使用时发动机表现出了极好的稳定性,各种关于发动机的说法不绝于耳。
我听过的最多的就是“日本人都是在冷藏室组装发动机,利用热胀冷缩原理,冷藏室内零件收缩,装配好后拿到室温下的发动机零件膨胀,各部分可以紧密地粘在一起,这样日本发动机就不会用垫片漏油。”
时人们特别忌讳发动机大修,因为总感觉拆下来后,发动机配合不够紧密,会漏油。一个显而易见的例子是,当年本田的125发动机启动杆重置弹簧容易坏,而要更换零件时要打开曲轴箱,许多人不愿拆箱。
因此,当年的许多五羊125或嘉陵125摩托车启动杆上都缠绕着一个弹簧,我家的老五羊也缠绕着一个。那时候我对日本引擎的低温组装非常信任,并且影响了我很长时间,以至于当我小的时候看到一些引擎缸头垫片的时候,就觉得这是次品。
因为在我的印象里这就是不能用垫片组装的。事实上现在都明白了,所谓的低温组装并不神秘,这种组装方式一般用于需要过盈配合的地方。例如轴承安装在轴承座中,我们希望轴承的外圈保持稳定。
因此轴承座上的孔比轴承直径稍小一些,以便在轴承安装之后其外圈能够紧贴轴承座,不会随着轴承一起转动。因此可在安装时将轴承冷却,使其收缩,等轴承恢复室温后即可轻松地装入膨胀,刚好卡紧。
过盈组合体有很多种方式,可以用液压机的强力压入或用干冰冷却后放入。汽车厂的发动机生产线上使用的方法还不太清楚,但许多维修厂在装配发动机缸套时都会使用液氮或干冰进行低温装配。因此低温装配并不神秘,厂家自然就有可靠的处理方法。
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