A สลักเกลียวฝาสูบ ไม่เพียงแต่กดศีรษะลงเท่านั้น แต่ยังเป็นสปริงที่ปรับเทียบแล้ว
หน้าที่หลักของโบลต์ฝาสูบไม่ใช่แค่การยึดหัวเข้ากับบล็อกเท่านั้น เพื่อรักษาแรงจับยึดที่แม่นยำและสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวซีลปะเก็นส่วนหัวทั้งหมดภายใต้สภาวะการหมุนเวียนด้วยความร้อนสูง แรงดันกระบอกสูบที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และส่วนต่างการขยายตัวของวัสดุ เมื่อบิดอย่างถูกต้อง โบลต์จะยืดอย่างยืดหยุ่นจนอยู่ในสภาวะความตึงที่ออกแบบไว้ โดยมีลักษณะเป็น a สปริงความแข็งแรงสูงที่เก็บแรงหนีบได้มากกว่า 8,000 ถึง 12,000 ปอนด์ต่อตัวยึด . พลังงานที่เก็บไว้นี้จะบีบอัดปะเก็นส่วนหัวให้เพียงพอเพื่อปิดผนึกแรงดันการเผาไหม้ที่อาจเกิน 1,500 psi ในเครื่องยนต์แบบบังคับเหนี่ยวนำ ขณะเดียวกันก็ปิดผนึกแกลเลอรีน้ำมันแรงดันสูงและทางน้ำหล่อเย็นที่วิ่งระหว่างส่วนหัวและบล็อกไปพร้อมๆ กัน สลักเกลียวที่คลายตัว เสื่อมสภาพ หรือติดตั้งโดยมีพรีโหลดไม่เพียงพอ จะไม่สามารถรักษาซีลนี้ไว้ได้เมื่อฝาสูบและบล็อกขยายตัวในอัตราที่ต่างกันในระหว่างการอุ่นเครื่อง การทำความเข้าใจว่าเฮดโบลต์เป็นอุปกรณ์จับยึดแบบสปริงโหลดแบบไดนามิก ไม่ใช่หมุดเกลียวคงที่ เป็นพื้นฐานของขั้นตอนการติดตั้งและการวินิจฉัยที่ถูกต้องทุกขั้นตอน
สลักเกลียวฝาสูบแบ่งออกเป็นสองประเภทที่ไม่เกิดร่วมกัน และการรักษาประเภทหนึ่งที่เหมือนกันจะทำให้เครื่องยนต์ขัดข้องทันที สลักเกลียวมาตรฐานจะได้รับแรงบิดภายในช่วงความยืดหยุ่น ซึ่งหมายความว่าจะกลับสู่ความยาวเดิมเมื่อคลายออก และในหลายกรณีสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้หากตรงตามเกณฑ์การตรวจสอบขนาด สลักเกลียวแรงบิดต่อผลผลิตถูกขันให้แน่น เกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นเข้าไปในโซนการเปลี่ยนรูปพลาสติก โดยที่วัสดุยืดออกอย่างถาวรและไม่กลับคืนสู่ความยาวเดิม วิธี TTY ให้แรงจับยึดที่สม่ำเสมอมากขึ้น เนื่องจากเส้นโค้งรับน้ำหนักของโบลต์จะแบนราบในบริเวณที่เป็นพลาสติก การแปรผันเล็กน้อยของมุมเลี้ยวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงยึดจับน้อยที่สุด ทำให้กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้มากขึ้นในสายการประกอบ ข้อเสียที่ไม่สามารถย้อนกลับได้คือสลักเกลียว TTY ถูกยืดออกจนเกินจุดครากและ จะต้องไม่ถูกนำมาใช้ซ้ำ . ลำดับแรงบิดที่สองบนโบลต์ที่จ่ายออกมาจะดันโบลต์ต่อไปจนเกิดการเสียรูปแบบพลาสติกจนกระทั่งเกิดการคอหัก ซึ่งมักจะหักระหว่างแรงบิดสุดท้าย หรือแย่กว่านั้นคือหลายวันหลังจากที่เครื่องยนต์กลับมาให้บริการอีกครั้ง
คู่มือซ่อมบำรุงของผู้ผลิตจะมีการจำแนกประเภทที่ชัดเจน แต่ตัวบ่งชี้ทางกายภาพจะรวมถึงข้อกำหนดแรงบิดที่แสดงรายการค่าแรงบิดเริ่มต้นตามด้วย ขั้นตอนสุดท้ายตามมุม เช่น 90 องศา หรือ 180 องศา . ข้อมูลจำเพาะของมุมนี้ แทนที่จะเป็นค่าแรงบิดสุดท้าย เป็นจุดเด่นของขั้นตอน TTY เนื่องจากโบลต์ถูกหมุนตามการหมุนที่วัดได้ไปยังบริเวณพลาสติก สลักเกลียวแบบใช้ซ้ำได้มาตรฐานระบุด้วยค่าแรงบิดสุดท้ายในหน่วยนิวตัน-เมตรหรือฟุต-ปอนด์ โดยไม่มีขั้นขั้นมุม หรือมีขั้นมุมที่คงอยู่ภายในช่วงยางยืด และระบุไว้อย่างชัดเจนว่าสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ในเอกสารการบริการ
ลำดับการขันที่ใส่เข้าไปในฝาสูบทุกอันไม่ใช่คำแนะนำ แต่เป็นแผนผังการกระจายความเค้น ฝาสูบไม่แข็งกระด้าง พวกมันยืดหยุ่นได้ในระดับไมโครนิ้วภายใต้ความตึงของโบลต์ หากขันโบลต์จากปลายด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง หัวจะบิดเบี้ยวเป็นรูปลิ่มเล็กน้อย โดยเน้นที่แรงจับยึดที่มุมที่ขันครั้งสุดท้ายและปล่อยให้ปลายเริ่มต้นถูกบีบอัด ที่ รูปแบบเกลียวเริ่มต้นจากศูนย์กลางและทำงานออกไปด้านนอกตามขั้นแรงบิดที่เพิ่มขึ้น ค่อยๆ ดึงหัวลงเท่าๆ กัน เพื่อให้ปะเก็นบีบอัดได้สม่ำเสมอ และหัวจะขนานกับพื้นบล็อก ขั้นตอนทั่วไปเกี่ยวข้องกับการผ่านแรงบิดแบบก้าวหน้าสามถึงห้ารอบ: การผ่านแรงบิดต่ำครั้งแรกไปยังตำแหน่งตัวยึดทั้งหมด การผ่านรอบกลางด้วยค่าแรงบิดที่เพิ่มขึ้น และการกวาดมุมสุดท้ายสำหรับตัวยึด TTY การข้ามขั้นตอนการผ่านหรือการรวมเข้าด้วยกันจะทำให้ปะเก็นได้รับแรงอัดที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างขั้นตอนการบดอัดเริ่มต้นที่สำคัญ และผลที่ตามมาคือความไม่สอดคล้องกันของซีลอาจไม่เปิดเผยตัวเองจนกว่าเครื่องยนต์จะมีอุณหภูมิในการทำงานและวงแหวนดับเพลิงที่โหลดไม่สม่ำเสมอจะหลุดออกไป
ประแจวัดแรงบิดวัดแรงเสียดทาน ไม่ใช่แรงจับยึด ของแรงบิดที่ใช้กับสลักเกลียวหัว ประมาณ 50% เอาชนะแรงเสียดทานใต้หัวโบลท์ 40% เอาชนะแรงเสียดทานของเกลียว และมีเพียง 10% ถึง 15% เท่านั้นที่สร้างพรีโหลดของการหนีบจริงๆ . หากเกลียวในบล็อกสึกกร่อน สกปรก หรือเสียหาย ประแจทอร์คจะคลิกตามค่าที่ระบุในขณะที่การยืดตัวของโบลต์จริง—ซึ่งส่งผลให้แรงยึด—ลดลงอย่างมาก แรงบิดโบลต์ที่ได้รับแรงบิดตามข้อกำหนดบนเกลียวที่สกปรกอาจส่งแรงจับยึดที่ออกแบบไว้น้อยกว่าครึ่งหนึ่ง ในขณะที่แรงบิดเดียวกันบนเกลียวที่หล่อลื่นด้วยสารประกอบที่ไม่ได้รับการรับรองอาจทำให้โบลต์ยืดออกมากเกินไป นี่คือเหตุผลว่าทำไมข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตทุกรายจึงรวมข้อกำหนดสภาพเกลียวไว้ด้วย: ทำความสะอาด ไล่เกลียวโดยใช้ก๊อกด้านล่างหากจำเป็น และใช้เฉพาะน้ำมันหล่อลื่นที่ระบุเท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นน้ำมันเครื่องที่สะอาด สารหล่อลื่นเฉพาะสำหรับการประกอบ หรือเกลียวแห้ง ประเภทของสารหล่อลื่นจะเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสี และข้อกำหนดแรงบิดได้รับการพัฒนาสำหรับค่าสัมประสิทธิ์เฉพาะนั้น การเปลี่ยนน้ำมันหล่อลื่นชุดประกอบโมลิบดีนัม-ไดซัลไฟด์บนเกลียวที่ระบุสำหรับน้ำมันเครื่องสามารถลดแรงเสียดทานได้อย่างมากจนโบลต์คลี่ออกก่อนที่จะถึงแรงบิดเป้าหมาย
ความล้มเหลวของโบลต์ฝาสูบนั้นแทบจะไม่เกิดขึ้นเอง โดยเป็นไปตามรูปแบบที่คาดเดาได้พร้อมสาเหตุที่ระบุได้ การทำความเข้าใจรูปแบบเหล่านี้ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถวินิจฉัยความล้มเหลวได้ แทนที่จะเพียงแค่เปลี่ยนสลักเกลียวและหวังว่าปัญหาจะไม่เกิดขึ้นอีก
โบลต์ที่ยึดที่จุดเชื่อมต่อของก้านและหน้าแปลนหัวมีแรงบิดมากเกินไป ไม่ว่าจะผ่านโบลต์ TTY ที่ถูกนำมาใช้ซ้ำ การใช้แรงบิดที่ไม่ถูกต้อง หรือการหล่อลื่นเกลียวไม่ตรงกัน พื้นผิวที่แตกหักมักจะแสดงก ความล้มเหลวในการดัดแบบถ้วยและกรวยแบบคลาสสิก โดยมองเห็นการลดคอบนเส้นผ่านศูนย์กลางด้าม การแก้ไขเป็นขั้นตอน: สลักเกลียวใหม่ ข้อกำหนดแรงบิดที่ตรวจสอบแล้ว และการเตรียมเกลียวที่ถูกต้อง
สลักเกลียวที่แตกหักในส่วนที่เป็นเกลียวหรือก้านตรงกลางที่มีพื้นผิวแตกหักเรียบและมีรอยชายหาด ชำรุดเนื่องจากความล้าแบบวนรอบ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าโบลต์มีพรีโหลดไม่เพียงพอที่จะทำให้ข้อต่อปิดภายใต้แรงดันกระบอกสูบ แต่ละรอบการเผาไหม้จะงัดหัวออกจากบล็อกเล็กน้อย และทำการโหลดสลักเกลียวแบบวนจนแตก สาเหตุที่แท้จริงก็คือ แรงบิดต่ำกว่าปกติ มักมาจากเกลียวสกปรก ประแจทอร์คที่ชำรุด หรือสลักเกลียว TTY ที่ยืดออกแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ .
ตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงเหนือความแข็งประมาณ 36 HRC จะไวต่อการเกิดการเปราะของไฮโดรเจน โดยที่อะตอมไฮโดรเจนจะกระจายเข้าสู่โครงสร้างลายเหล็กและทำให้เกิดการแตกหักตามขอบเกรนที่เปราะ ความล้มเหลวมักเกิดขึ้น ชั่วโมงหรือวันหลังการติดตั้ง โดยที่สลักเกลียวจะหักอยู่ . แหล่งที่มามักเกิดจากการสัมผัสสารเคมีที่เป็นกรดในระหว่างการผลิตหรือการทำความสะอาด หรือผลพลอยได้จากการเผาไหม้ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในรอยแตกของปะเก็นศีรษะ พื้นผิวที่แตกหักจะปรากฏเป็นเม็ดและตามขอบเกรนภายใต้การขยาย โดยไม่มีการเปลี่ยนรูปแบบเหนียวจากความล้มเหลวที่โอเวอร์โหลด
| โหมดความล้มเหลว | ลักษณะการแตกหัก | สาเหตุหลัก | การป้องกัน |
|---|---|---|---|
| โอเวอร์โหลดแบบเหนียว | ก้านถ้วยและกรวยคอ | สลักเกลียว TTY เกินแรงบิดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ | โบลท์ใหม่ แรงบิดถูกต้อง |
| ความเมื่อยล้า | แบน มีรอยชายหาด ไม่มีคอ | พรีโหลดไม่เพียงพอ การโหลดแบบวน | ทำความสะอาดเกลียว ประแจปรับเทียบแล้ว |
| การแตกตัวของไฮโดรเจน | เป็นเม็ดละเอียดตามขอบเกรนเปราะ | การซึมผ่านของไฮโดรเจนมีความแข็งสูง | แหล่งที่มาจากซัพพลายเออร์ที่ผ่านการรับรอง |
| การกัดกร่อนแบบหลุม | พื้นผิวเป็นหลุม ลดขนาดหน้าตัด | น้ำหล่อเย็นรั่วเข้าไปในรูสลักเกลียว | ซีลเกลียวน๊อต เปลี่ยนปะเก็น |
รูโบลต์หัวโบลต์ในบล็อกนั้นเป็นรูตันที่สามารถดักจับน้ำมัน สารหล่อเย็น หรือตัวทำละลายในการทำความสะอาด เมื่อขันสลักเกลียวเข้าไปในรูตันที่เต็มไปด้วยของเหลว ของเหลวจะติดอยู่ข้างใต้สลักเกลียวและไม่สามารถบีบอัดได้ เมื่อโบลต์เคลื่อนตัว แรงดันไฮดรอลิกจะเพิ่มขึ้นในปริมาตรที่ติดอยู่ ความกดดันนี้สามารถออกแรงได้มากพอที่จะ แตกบล็อกเหล็กหล่อหรืออลูมิเนียมที่ฐานของรู , ความล้มเหลวร้ายแรงและมักไม่สามารถซ่อมแซมได้ การป้องกันทำได้โดยสมบูรณ์: ต้องทำความสะอาดรูสลักเกลียวทุกรูอย่างละเอียดด้วยลมอัดและตัวทำละลายที่เหมาะสม จากนั้นตรวจสอบด้วยกล้องบอร์สโคปหรือโพรบก่อนติดตั้งสลักเกลียว การไล่เกลียวโดยใช้ก๊อกด้านล่างตามด้วยการล้างตัวทำละลายและทำให้แห้งด้วยอากาศเป็นขั้นตอนขั้นต่ำ แม้แต่น้ำมันที่หลงเหลืออยู่เพียงไม่กี่หยดก็อาจทำให้บล็อกแตกได้เมื่อขันโบลต์จนถึงแรงบิดสุดท้าย ขั้นตอนนี้ไม่ใช่ทางเลือกและเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความเสียหายของบล็อกระหว่างการเปลี่ยนปะเก็นฝากระโปรง
เครื่องยนต์สมัยใหม่จับคู่ฝาสูบอะลูมิเนียมกับเหล็กหล่อหรือบล็อกอะลูมิเนียม ทำให้เกิดวัสดุที่ไม่เข้ากันซึ่งสลักเกลียวฝาสูบต้องรองรับ อลูมิเนียมจะขยายตัวประมาณ อัตราสองเท่าของเหล็กหล่อ - ประมาณ 23 x 10⁻⁶ ต่อองศาเซลเซียส เทียบกับ 11 x 10⁻⁶ . เมื่อหัวอะลูมิเนียมบนบล็อกเหล็กได้รับความร้อนจากอุณหภูมิแวดล้อมจนถึงอุณหภูมิใช้งาน หัวจะขยายตัวมากกว่าบล็อก ซึ่งจะทำให้ภาระแคลมป์บนโบลต์เพิ่มขึ้น สลักเกลียวต้องได้รับการออกแบบให้มีช่วงการยืดยืดหยุ่นเพียงพอเพื่อดูดซับการขยายตัวส่วนต่างนี้โดยไม่เกิดผล ในเครื่องยนต์ที่มีบล็อคอะลูมิเนียมและหัวอะลูมิเนียม อัตราการขยายตัวจะเท่ากัน แต่โมดูลัสอะลูมิเนียมที่ต่ำกว่าหมายความว่ารูเกลียวจะเสี่ยงต่อการครูดและการดึงเกลียวได้ง่ายกว่า เครื่องยนต์บล็อกอะลูมิเนียมหลายตัวกำหนดให้ใช้โบลต์แรงบิดต่ออัตราผลตอบแทนโดยเฉพาะ เนื่องจากโหลดแคลมป์ที่สม่ำเสมอของการติดตั้ง TTY ให้ความปลอดภัยเมื่อเทียบกับความแข็งแรงของเกลียวด้านล่างของวัสดุหลักที่เป็นอะลูมิเนียม
สำหรับการใช้งานประสิทธิภาพสูงที่แรงดันกระบอกสูบเกินขอบเขตการออกแบบเดิม สตัดส่วนหัวจะแทนที่เฮดโบลต์เป็นโซลูชันการหนีบ สตั๊ดถูกเกลียวเข้าไปในบล็อกให้แน่นด้วยนิ้วและยึดด้วยน็อตที่อยู่ด้านบน ช่วยลดความเครียดจากการบิดและแรงดึงที่โบลต์ประสบในระหว่างการขันให้แน่น สลักเกลียวจะต้องบิดและยืดออกพร้อมๆ กันขณะแรงบิด มีการโหลดแกน แรงดึงเพียงอย่างเดียวเมื่อขันน็อตให้แน่น ส่งผลให้โหลดแคลมป์มีความสม่ำเสมอมากขึ้น และลดความเสี่ยงที่เกลียวจะเกิดการกะเทาะในบล็อก . สตั๊ดประสิทธิภาพสูงผลิตจากวัสดุ เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือ H11 หรือโครโมลี 8740 ที่กำหนดเป็นพิเศษ โดยมีความต้านทานแรงดึงเกิน 190,000 psi ซึ่งสูงกว่าเกรดโบลต์ของ OEM อย่างมาก ขั้นตอนการติดตั้งสตัดแตกต่างจากสลักเกลียว: สตัดได้รับการติดตั้งโดยใช้แรงบิดน้อยที่สุดในเกลียวที่สะอาด โดยมักจะมีสารล็อคเกลียวที่ด้านบล็อก และขันน็อตโดยใช้สารหล่อลื่นประกอบที่ระบุโดยผู้ผลิตบนเกลียวและหน้าแปลนน็อต ข้อกำหนดแรงบิดสำหรับชุดสตั๊ดและน็อตแตกต่างจากข้อกำหนดของโบลต์ และต้องนำมาจากข้อมูลของผู้ผลิตสตั๊ด ไม่ใช่คู่มือ OEM
เมื่อผู้ผลิตอนุญาตให้นำโบลต์ฝาสูบมาตรฐานกลับมาใช้ซ้ำ โบลต์จะต้องผ่านการตรวจสอบขนาดก่อนจึงจะกลับไปใช้บริการได้ การวัดที่สำคัญคือ ความยาวโดยรวมเมื่อเปรียบเทียบกับข้อกำหนด เส้นผ่านศูนย์กลางด้ามหลายจุดตามส่วนที่ไม่มีเกลียว และสภาพของเกลียวภายใต้การขยาย . สลักเกลียวที่ยืดออกอย่างถาวรจะวัดได้นานกว่าข้อกำหนด และเส้นผ่านศูนย์กลางของก้านจะลดลงในบริเวณที่ยืดออก การคอใดๆ ไม่ว่าจะบอบบางแค่ไหน ก็จะทำให้สลักเกลียวขาดคุณสมบัติ เกลียวต้องได้รับการตรวจสอบการครูด การกัดกร่อน และการเสียรูปของยอด โบลต์ที่มีเกลียวเสียหายจะทำให้ค่าแรงบิดที่อ่านได้ไม่ถูกต้องและโหลดแคลมป์ไม่สอดคล้องกัน หากโบลต์ตัวใดในชุดไม่ผ่านการตรวจสอบ ควรเปลี่ยนทั้งชุด โดยการผสมโบลต์ใหม่และโบลต์ที่ใช้แล้วบนฝาสูบเดียวกัน ทำให้เกิดการกระจายแรงจับยึดที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลต่อการซีลปะเก็นฝาสูบ
ต้องติดตั้งสลักเกลียวฝาสูบบนเครื่องยนต์ที่เย็นสนิท ข้อมูลจำเพาะแรงบิดและการวัดมุมในคู่มือซ่อมบำรุงได้รับการปรับเทียบแล้ว อุณหภูมิโดยรอบ โดยทั่วไปคือ 20°C ถึง 25°C (68°F ถึง 77°F) . เครื่องยนต์ที่อุ่นต่อการสัมผัสได้ขยายตัวขึ้น และการขยายตัวทางความร้อนจะเปลี่ยนเงื่อนไขการเสียดสีและความสัมพันธ์ของมิติตามข้อกำหนดที่กำหนด สลักเกลียวที่บิดกับเครื่องยนต์ที่อุ่นอยู่จะมีแรงบิดต่ำกว่าปกติเมื่อเครื่องยนต์กลับสู่อุณหภูมิแวดล้อม การขาดโหลดแคลมป์ที่เกิดขึ้นอาจไม่ทำให้เกิดความล้มเหลวในทันที แต่จะลดระยะขอบจากการระเบิดของปะเก็นหัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะโหลดสูง เครื่องยนต์ควรพักค้างคืนหรือเป็นเวลาอย่างน้อยหลายชั่วโมงจนกว่าส่วนประกอบทั้งหมดจะอยู่ที่อุณหภูมิห้องคงที่ก่อนที่จะดำเนินการลำดับแรงบิดสุดท้าย
ข้อมูลการติดต่อ
ที่อยู่
