活塞連桿組的構造與維修

1、柴油發(fā)動機 構造與維修主編：主講：1先做人 后做事趙建勇2.3.1.3活塞銷 活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。 活塞銷工作時承受很大的周期性沖擊載荷，且工作于高溫環(huán)境中，潤滑條件差，因而要求活塞銷要有足夠的剛度和強度，表面要耐磨，且質量要輕。 2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 活塞銷一般采用低碳鋼或低碳合金鋼，經(jīng)表面滲碳淬火后再精磨加工。為了減輕質量，活塞銷一般做成空心圓柱，空心柱的形狀可以是組合形或兩段截錐形，如圖2 - 25所示。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-25活塞銷(a) 圓柱形;(b)兩段截與一段圓柱結合;(c)兩段截面形2.3活塞連桿組

2、的構造與維修趙建勇 活塞銷的連接方式有兩種:全浮式和半浮式，如圖2 - 26所示。 全浮式連接是指在發(fā)動機工作時，活塞銷座、活塞銷與連桿小頭之間都是間隙配合，可以相互轉動。這種連接方式增大了實際接觸面積，減小了磨損且磨損均勻，因而被廣泛采用。為防止工作時活塞銷從孔中滑出，必須用卡環(huán)將其固定在銷座孔內。 2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 半浮式連接是指銷與座孔或銷與連桿小頭兩處，一處固定，另一處浮動，其中大多數(shù)采用銷與連桿小頭固定的方式。可以將活塞銷壓配在連桿小頭孔內，也可將活塞銷中部與連桿小頭用緊固螺栓連接。這種方式不需要卡環(huán)，也不需要連桿襯套。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-26活

3、塞銷的連接方式(a) 全浮式;(b )半浮式2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇2.3.1.4連桿組(見圖2 - 27 ) 連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。連桿承受活塞銷傳來的氣體作用力及其本身擺動和活塞組往復運動的慣性力。這些力的大小和方向都是周期性變化的，因此連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就要求連桿在質量盡可能小的條件下，必須有足夠的剛度和強度。若連桿的剛度不夠，則可能產生的后果是:其大頭孔失圓，導致連桿大頭軸瓦因油膜破壞而燒損;連桿桿身彎曲，造成活塞與汽缸偏磨、活塞環(huán)漏氣和竄油等。 連桿一般用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)

4、機械加工和熱處理。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-27連桿組2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 連桿(如圖2 - 28所示)由連桿小頭、桿身和連桿大頭(包括連桿蓋)3部分組成。連桿小頭與活塞銷相連。工作時，小頭與銷之間有相對轉動，因此小頭孔中一般壓入減磨的青銅襯套。為了潤滑活塞銷與襯套，在小頭和襯套上鉆出集油孔或銑出集油槽(如圖2-29所示)，用來收集發(fā)動機運轉時被激飛濺上來的機油，以便潤滑。有的發(fā)動機的連桿小頭采用壓力潤滑，在連桿身內鉆有縱向的壓力油通道。 連桿桿身通常做成“工”字形斷面，以求在取得強度和剛度足夠的前提下減小質量。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-28連桿組件分

5、解圖1-排桿襯套;2-排桿小頭;3-桿身;4-排桿螺桂;5-排桿入頭;6-軸瓦;7-排桿蓋;8-軸瓦下的凸鉚;9-四槽2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，一般做成剖分式的，被分開的部分稱為連桿蓋，用特制的連桿螺栓緊固在連桿大頭上。連桿蓋與連桿大頭是組合鏡孔的，為了防止裝配時配對錯誤，在同一側刻有記號。大頭孔表面有很小的表面粗糙度值，以便與連桿軸瓦緊密貼合。連桿大頭上還銑有連桿軸瓦的定位凹坑。有的連桿大頭連同軸瓦還鉆有1-1. 5 mm小油孔，從中噴出機油以加強配氣凸輪與汽缸壁的激濺潤滑。 2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 連桿大小按剖分面的方向可分為平切口和斜切口

6、兩種。平切口連桿(如圖2-29 (b)所示)的剖分面垂直于連桿軸線。一般汽油機連桿大頭尺寸都小于汽缸直徑，可以采用平切口。柴油機的連桿，由于受力較大，其大頭的尺寸往往超過汽缸直徑。為使連桿大頭能通過汽缸，便于拆卸，一般采用斜切口連桿(如圖2-29 (a)所示)。斜切口連桿的大頭剖分與連桿軸線成30-60夾角。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 (a)斜切口 ;(b)平切口1-排桿小頭;2-排桿桿身;3-排桿入頭;4 , 6-排桿螺桂;5-排桿蓋;7-鋸齒;8-定位銷;9-排桿下軸瓦;10-排桿軸瓦;11-排桿襯套;12-集油孔; 13-集油槽;14-自鎖螺丹;15-軸瓦定位槽2.3活塞連桿組的

7、構造與維修趙建勇 連桿螺栓是一個承受交變載荷的重要零件，一般采用韌性較高的優(yōu)質合金鋼或優(yōu)質碳素鋼鍛造或冷鐓成形。連桿大頭在安裝時必須緊固可靠。連桿螺栓必須以工廠規(guī)定的擰緊力矩，分2-3次均勻地擰緊;還必須用防松膠或其他鎖緊裝置緊固，以防止工作時自動松動。 平切口的連桿蓋與連桿的定位，是利用連桿螺栓上的精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分，與經(jīng)過精加工的螺栓孔來保證的。 2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 斜切口連桿在工作中受到慣性力的拉伸，在切口方向有一個較大的橫向分力，因此在斜切口連桿上必須采用可靠的定位措施。斜切口連桿常用的定位方法有: 止口定位(如圖2 - 30 ( a)所示)的優(yōu)點是工藝簡單;

8、缺點是定位不大可靠，對連桿蓋止口向外變形或連桿大頭止口向內變形均無法防止。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 套筒定位(如圖2-30 (b)所示)是在連桿蓋的每一個螺栓孔中壓配一個剛度大而且剪切強度高的短套筒。它與連桿大頭有精度很高的配合間隙，故拆裝連桿蓋時也很方便。它的缺點是定位套筒的工藝要求高，若孔距不夠準確，則可能因過定位(定位干涉)而造成大頭孔嚴重失圓。此外，連桿大頭的橫向尺寸也必然因此而加大。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 鋸齒定位(如圖2-30 (c)所示)的優(yōu)點是鋸齒接觸面大，貼合緊密，定位可靠，結構緊湊;缺點是對齒距公差要求嚴格，否則連桿蓋裝在連桿大頭上時，中間會有個別齒脫

9、空。這不僅影響連桿組件的剛度，還會使連桿大頭孔失圓。如果能采用拉削工藝，保證齒距公差，則這種定位方式還是較好的。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-30斜切口連桿大頭的定位方式 (a)止口定位;(b)套筒定位;(c)鋸齒定位2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 安裝在連桿大頭孔中的連桿軸瓦是剖分成兩半的?；瑒虞S承軸瓦是在厚1-3 mm的薄鋼背的內圓面上澆鑄0. 3-0. 7 mm厚的減磨合金層(如巴氏合金、銅鉛合金、高錫鋁合金等)而成，如圖2-31所示。減磨合金具有保持油膜、減小摩擦阻力和加速磨合的作用。巴氏合金軸瓦的疲勞強度較低，只能用于負荷不大的汽油機;而銅合金軸瓦或高錫鋁合金軸瓦均具有

10、較高的承載能力與耐疲勞性。錫的質量占比在20%以上的高錫鋁合金軸瓦，在汽油機和柴油機上均得到廣泛應用。在銅鉛合金和減磨層上再鍍一層厚度為0. 02-0. 03mm的銦或錫，即能用于高強化的柴油機。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇圖2-31連桿軸瓦2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 連桿軸瓦的背面應有很小的表面粗糙度值。半個軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當它們裝入連桿大頭孔內時，因有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔孔壁上，因而具有很好的承受載荷和導熱的能力，這樣可以提高其工作可靠性和延長其使用壽命。 為了防止連桿軸瓦在工作中發(fā)生轉動或軸向移動，在兩個連桿軸瓦的剖分面上，分別沖壓出高于鋼背面的兩個定位

11、凸鍵。裝配時，這兩個凸鍵分別嵌入連桿大頭和連桿蓋上的相應凹槽中。在連桿軸瓦內表面上還加工有油槽，用以儲存潤滑油，保證可靠潤滑。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 V型發(fā)動機左右兩側對應兩汽缸的連桿是共同連接在一個曲柄銷上的，它有三種形式: 并列連桿式(如圖2-32 (a)所示)，即相對應的左右兩缸的連桿一前一后地裝在同一個曲柄銷上。這樣布置的優(yōu)點是連桿可以通用，兩列汽缸的活塞連桿組的運動規(guī)律相同;其缺點是兩列汽缸軸線沿曲軸軸向要錯開一段距離，因而使曲軸的長度增加，剛度降低。 2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 主副連桿式(圖2-32 (b),即一列汽缸的連桿為主連桿，其大頭直接安裝在曲柄銷全長上;另一列汽缸的連桿為副連桿，其大頭與對應的主連桿大頭(或連桿蓋)上的兩個凸耳做鉸鏈連接。這種結構中，左右兩列對應汽缸的主、副連桿與其汽缸中心線位于同一平面內，故不致加大發(fā)動機的軸向長度;缺點是主、副連桿不能互換。此外，左右兩列汽缸的活塞連桿組的運動規(guī)律和受力都不一樣。2.3活塞連桿組的構造與維修趙建勇 叉形連桿式(圖2-32 (c)，即左右兩列汽缸的對應兩個連桿中，一個連桿的大頭做成叉形，跨于另一個連桿