第二章連桿組

2.7連桿2.7.1連桿的作用和工作條件2.7.2連桿的要求和材料2.7.3連桿和連桿軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.7.4連桿螺栓的工作條件和要求2.8曲軸和主軸承2.8.1曲軸的作用和工作條件2.9曲柄連桿機(jī)構(gòu)的故障和管理2.9.1連桿組的故障分析和處理2.9.2曲軸組的故障分析和處理2.9.3軸瓦的故障分析和處理第三節(jié)曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)的主要運(yùn)動(dòng)件,主要包括曲軸和連桿,對(duì)于十字頭式柴油機(jī)還包括十字頭組件.曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并輸出動(dòng)力.一.十字頭組件

1.十字頭組件的作用及工作條件十字頭組件是船用二沖程十字頭式柴油機(jī)特有的部件。它的作用是：連接活塞和連桿、承受側(cè)推力,并給活塞在氣缸中的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。十字頭組包括：十字頭本體，十字頭滑塊和十字頭軸承（即連桿小端軸承）等。十字頭銷和曲軸平行布置，活塞通過活塞桿與十字頭銷連在一起，十字頭銷與連桿滑動(dòng)連接、在十字頭銷的兩端滑套著滑塊，每個(gè)滑塊都和設(shè)在機(jī)架上的導(dǎo)板5、6構(gòu)成滑動(dòng)工作副。導(dǎo)板5承受著正車膨脹行程(倒車壓縮行程)的側(cè)推力，稱正車導(dǎo)板。導(dǎo)板6承受著倒車膨脹行程(正車壓縮行程)的側(cè)推力，稱倒車導(dǎo)板。這種正、倒車導(dǎo)板分設(shè)在十字頭左右兩側(cè)的結(jié)構(gòu)形式稱雙導(dǎo)板式。若正、倒車導(dǎo)板處在十字頭同一側(cè)，則稱單導(dǎo)板式。

對(duì)于雙導(dǎo)板式的正倒車承壓而相同，比較安全可靠。導(dǎo)板設(shè)在機(jī)架的橫隔板上使連桿擺動(dòng)平面寬敞，由機(jī)器的兩側(cè)進(jìn)行檢修工作比較方便，因此應(yīng)用廣泛。單導(dǎo)板式十字頭導(dǎo)板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造與安裝容易，以前應(yīng)用較多、現(xiàn)在已很少采用。還有一種稱為圓筒形導(dǎo)板，其圓筒形滑塊兼做掃氣泵使用。此圓筒形導(dǎo)板僅為個(gè)別機(jī)型使用。十字頭組的工作條件是比較苛刻的。十字頭本體和軸承要承受周期性的氣體爆發(fā)壓力；十字頭滑塊則承受側(cè)推力（大小和方向都周期地變化）的作用。與此同時(shí)，各零件的尺寸則由于結(jié)構(gòu)上的原因往往受到限制，因此，受力比較嚴(yán)重。特別是十字頭軸承，工作條件更為惡劣。由于連桿只作擺動(dòng)，相對(duì)角速度也不大；軸承的寬度又比較小，所以軸承內(nèi)不易形成良好的油膜。圖2-36三種十字頭滑塊結(jié)構(gòu)示意圖圖2-33十字頭導(dǎo)板1-連桿小端軸承；2-十字頭銷；3-小導(dǎo)板；4-貫穿螺栓；5-正車導(dǎo)板；6-滑塊；8-機(jī)架；9-導(dǎo)板固定螺釘；10-倒車導(dǎo)板；11-連桿小端軸瓦；12-活塞桿圖2-35十字頭與活塞桿連接方法和結(jié)構(gòu)二、連桿

1．連桿的工作條件和要求連桿的功用是將作用在活塞上的氣體壓力和慣性力傳給曲軸，并把活塞或十字頭與曲軸連接起來，將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿的運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，連桿的小端隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，大端隨曲柄銷作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).連桿桿身在小端和大端運(yùn)動(dòng)的合成下，繞著往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞銷或十字頭銷擺動(dòng)。桿身上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡隨其位置而異，都近似呈橢圓。

連桿不但運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，而且受力也很復(fù)雜。連桿承受周期性變化的氣體力和活塞、連桿慣性力的作用，并且氣體力在燃燒時(shí)具有沖擊性。在二沖程柴油機(jī)中，連桿始終是受壓的，但壓力的大小是周期性變化的。在四沖程柴油機(jī)中，連桿有時(shí)受拉，有時(shí)受壓。連桿小、大端軸承還與活塞銷或十字頭銷、曲柄銷產(chǎn)生摩擦和磨損。在連桿擺動(dòng)的平面內(nèi)，受到連桿本身運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力引起的交變彎曲力矩的作用。受壓縮載荷時(shí)連桿會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲。在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)的彎曲比另一方向的彎曲要大些，由于連桿左右擺動(dòng)角速度周期變化以及產(chǎn)生的擺動(dòng)慣性力矩都增加連桿縱向彎曲的程度。對(duì)連桿的主要要求是：連桿應(yīng)耐疲勞、抗沖擊，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。連桿長(zhǎng)度應(yīng)盡雖短，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度和總重量。要求連桿軸承工作可靠、壽命長(zhǎng).此外還要求連桿重量輕，加工容易，拆裝維修方便。在十字頭式柴油機(jī)中連桿多用中碳鋼，筒形活塞式柴油機(jī)連桿采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼制造。采用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理優(yōu)質(zhì)鋼材模鍛后加工制造.連桿由桿身.連桿大端.連桿小端組成.(連桿本體、連桿蓋、連桿螺栓和大、小端軸承)1．連桿桿身

連桿桿身是大小端孔座之間的一段,大小端中心之間的距離即稱連桿長(zhǎng)度L.曲柄半徑R與連桿長(zhǎng)度L的比值R/L是設(shè)計(jì)柴油機(jī)的一個(gè)重要參數(shù).如果連桿長(zhǎng)度縮短,則活塞的側(cè)推力就會(huì)增大;如果連桿長(zhǎng)度增長(zhǎng),則柴油機(jī)的高度就要增加.在連桿的擺動(dòng)平面內(nèi)有慣性力及其所產(chǎn)生的附加彎矩作用,因而產(chǎn)生橫向彎曲.同時(shí),連桿在氣體力的作用下受到很大的壓力,當(dāng)壓力過大時(shí),桿身就會(huì)失去穩(wěn)定而發(fā)生彎曲,此時(shí)的連桿相當(dāng)于一壓桿.壓桿的穩(wěn)定性與兩端支承情況有關(guān),連桿在擺動(dòng)平面內(nèi),連桿的大、小端為鉸鏈支承,而在垂直平面(軸向平面)內(nèi),連桿相當(dāng)于兩端固定支承.連桿在擺動(dòng)平面內(nèi)的穩(wěn)定性最差(在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)的彎曲作用遠(yuǎn)比垂直平面的彎曲要大).連桿在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)應(yīng)有較大的抗彎剛度.按穩(wěn)定相同的要求,在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)桿身的截面慣性矩應(yīng)為垂直平面內(nèi)桿身的截面慣性矩的4倍,以提高其抗壓穩(wěn)定性.

連桿桿身截面形狀如圖。由自由鍛造毛坯制成的圓柱形截面桿身，主要用于小批量生產(chǎn)的大中型柴油機(jī)中，具有質(zhì)量大和材料利用不合理的缺點(diǎn)。矩形截面比上述者稍好。工字形截面在其擺動(dòng)的平面內(nèi)有較大的截面慣性矩，使其壓桿的穩(wěn)定性與其垂直平面相同，質(zhì)量小，材料利用合理，通常采用模鍛毛坯，適用于大批量生產(chǎn)的中、高速柴油機(jī)。

為使應(yīng)力分布均勻，連桿桿身應(yīng)當(dāng)從小端到大端逐漸加粗，因?yàn)檫B桿所受的最大彎矩在大端附近.為了避免應(yīng)力集中，桿身與大、小端的過渡處應(yīng)當(dāng)盡量平緩。連桿桿身中常鉆有油孔，作為把潤(rùn)滑油從大端輸送到小端、潤(rùn)滑連桿小端軸承和冷卻活塞的通道。

2．連桿小端連桿小端是活塞銷的軸承，小端孔內(nèi)壓入錫青銅襯套或澆有軸承合金的卷制襯套。

圓柱形連桿小端（圖a）用于工字形桿身由模鍛而成，球形連桿小端（圖b）用于圓形桿身由自由鍛造毛坯車削加工成型。由于四沖程柴油機(jī)的連桿小端上部要承受往復(fù)慣性力的拉伸作用，因此，有用偏心圓?。▓Dc）來增加頂部中央截面抗彎能力的結(jié)構(gòu)。圖d）和e）是采用錐形或階梯形活塞銷座時(shí)相適應(yīng)的連桿小端結(jié)構(gòu)形式，其連桿小端下部主要承壓面被增大。在二沖程柴油機(jī)中，由于連桿所受氣體壓力與往復(fù)慣性力的合力的方向保持不變，軸承間隙沒有更換方向的機(jī)會(huì)，因此，其連桿小端襯套內(nèi)表面制有許多布油槽（圖f），以保證軸承內(nèi)有充裕的潤(rùn)滑油。

3．連桿大端

1）連桿大端的結(jié)構(gòu)形式連桿大端是曲柄銷的軸承，根據(jù)拆裝條件，通常都是制成上、下兩半的剖分式結(jié)構(gòu)，用螺栓連接而成。連桿大端的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：（1）船用式連桿大端。連桿大端與桿身分開，用連桿螺栓緊固于連桿桿身下端凸緣上。這種結(jié)構(gòu)可以通過改變桿身與大端之間的墊片厚度1調(diào)整連桿長(zhǎng)度（大、小端中心距），調(diào)整壓縮比，以保證各缸壓縮比相同【或改變壓縮比】。在大端軸承采用厚壁軸瓦或?qū)⑤S承合金直接澆鑄在大端孔內(nèi)的情況下，大端軸承沒有軸瓦，白合金直接澆鑄在軸承蓋和軸承座上，這種結(jié)構(gòu)可以增大軸頸和有利于軸承散熱。為了使白合金結(jié)合牢固，在澆鑄白合金處都開有燕尾槽。大端軸承分界面間也裝有墊片，調(diào)整墊片的厚度2，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整垂直方向的軸承間隙。因其尺寸與重量大，多用于中、大型柴油機(jī)中。

船用式和平切口式連桿大端（2）平切口連桿大端（車用式大端）連桿大端分為兩半，剖分面與連桿中心線垂直，上半部分與連桿桿身為一體。這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，加工方便，曲柄銷直徑與氣缸直徑之比在0.72以下。常用于中、小型柴油機(jī)中。筒狀活塞式柴油機(jī)通常是將連桿與活塞預(yù)先組裝后一起通過氣缸裝入柴油機(jī)內(nèi)，因此，連桿大端的寬度就必須小于氣缸直徑。但是，隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高，為了保證曲軸的剛度、強(qiáng)度和連桿大端軸承承壓面積足夠，就必須增大曲柄銷直徑與缸徑的尺寸比例，這又必然引起連桿大端寬度增大。在保證平切口連桿大端寬度小于氣缸直徑的前提下，用增加連桿螺栓數(shù)目，縮小螺栓直徑來增大曲柄銷直徑的相對(duì)尺寸也是有限度的。圖2-40連桿桿身截面形狀（3）斜切口連桿大端【屬車用式大端】，采用斜切口連桿大端即使將曲柄銷直徑增大到氣缸直徑的0.85倍，仍然可以保證活塞連桿組通過氣缸進(jìn)行裝拆。切口平面與連桿軸線夾角——切口角為40。采用斜切口形式后，使曲軸軸頸增粗，剛性提高；大端軸承的承壓面積增加，提高了軸承的上作能力，減少了連桿螺栓承受的慣性拉伸負(fù)荷采用斜切口時(shí),連桿螺栓所受的拉伸力比平切口減少.但沿剖分面的切向力FCT卻要使連桿螺栓受到剪切。為了使連桿螺栓不受剪切，連桿大端必須采用能夠承受切向力的定位方式。在安裝連桿時(shí),要求斜切口有一定方向,當(dāng)活塞位于上止點(diǎn),切口應(yīng)對(duì)著曲軸正轉(zhuǎn)方向的前方,使上止點(diǎn)后的爆發(fā)壓力能均勻分布在上軸瓦的中部.車用式柴油機(jī)連桿圖2-42連桿小端的結(jié)構(gòu)形式圖a)為止口定位，簡(jiǎn)單但可靠性差；圖b)為135等機(jī)采用的銷套，鋼質(zhì)銷套與連桿蓋過盈配合，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承受剪力有限；圖c)為鋸齒定位是目前應(yīng)用最多的一種定位方式，它有較多的抗剪切斷面，抗剪切能力強(qiáng)，其定位可靠，尺寸緊湊，但必須保證有足夠高的齒形精度和貼合度。加工精度高，應(yīng)用較為廣泛；圖d)為舌榫定位，舌榫具有較大的抗剪切能力，但它要求接合面有較高的貼合度。這種定位方式多用于中小型柴油機(jī)中。

斜切口連桿大端2．連桿的構(gòu)造

1)十字頭式柴油機(jī)連桿圖示出RTA型柴油機(jī)連桿的構(gòu)造。它由小端、桿身和大端三部分組成。小端為十字頭端，是由裝在桿身5上的一對(duì)軸承構(gòu)成的。由于拆裝的需要和易于加工，每個(gè)軸承均由軸承蓋1、軸承座2、薄壁鈾瓦3和螺栓4等組裝而成。大端為曲柄銷軸承，由軸承蓋8、軸承座7、墊片6以及螺栓10等組裝而成。各軸承蓋與軸承座間以及軸承座與桿身間都由定位銷定位。在大、小端軸承中，小端軸承座上設(shè)薄壁軸瓦以提高耐疲勞性能。大端軸承沒有軸瓦，白合金直接澆鑄在軸承蓋和軸承座上，這種結(jié)構(gòu)可以增大抽頸和有利于軸承散熱。為了使白合金結(jié)合牢固，在澆鑄白合金處都開有燕尾槽。大、小端的螺栓4和10都是緊配螺栓，以保證軸承蓋、軸承座和桿身之間正確而緊固地配合。螺栓桿身上設(shè)有定位環(huán)帶11，當(dāng)用扳手?jǐn)Q緊螺帽時(shí)，這些環(huán)帶可減少擰緊力對(duì)螺栓的彎曲作用。連桿螺栓為柔性螺栓，有較高疲勞強(qiáng)度，用專用液壓工具上緊。安裝液壓拉伸器用的螺紋部分平時(shí)用外罩加以保護(hù)，外罩還用來防止螺母松動(dòng)。

連桿桿身由鍛鋼制造，上、下兩端為軸承的連接凸緣，中間為圓截面的桿。小端凸線做成半臺(tái)結(jié)構(gòu)，以提高剛度和減少變形。圓截面的桿容易鍛造和機(jī)械加工。這種連桿桿身與連桿大端軸承座剖分式的大端結(jié)構(gòu)稱為船用大端。在剖分面處裝有壓縮比調(diào)整墊片6。由于制造誤差和軸承鈾頸的磨損等因素所引起的壓縮比偏差，可以通過調(diào)節(jié)該墊片的厚度得到補(bǔ)償。圖示出L—MC/MCE柴油機(jī)的連桿立體分解圖，連桿的桿身與連桿大、小端軸承座合為一體．整個(gè)連桿結(jié)構(gòu)緊湊，長(zhǎng)度很短，這對(duì)于現(xiàn)代超長(zhǎng)行程柴油機(jī)減少整機(jī)高度是非常重要的。這種桿身與大端軸承座不分開的結(jié)構(gòu)形式稱為車用大端；這種形式的連桿小端剛性大,十字頭銷短而粗,采用全支承剛性十字頭軸承.它的承載能力和工作可靠性都明顯增加.

2)筒形活塞式柴油機(jī)連桿

(1)平切口式連桿

PC2-2型筒形活塞式柴油機(jī)連桿結(jié)構(gòu)圖。這種連桿的大端剖分面與連桿軸線垂直．稱平切口式連桿。它由桿身2、大端軸承蓋5、小端軸承襯套1、大端軸瓦5及連桿螺栓4等組成；由于筒形活塞式柴油機(jī)的連桿小端要與處在活塞內(nèi)的活塞銷相連，它的結(jié)構(gòu)和尺寸要受到活塞的限制。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，連桿小端和桿身鍛在一起。連桿的頂部加厚，以提高抗彎能力，減少變形，保證潤(rùn)滑間隙，提高工作可靠性。在小端的孔中壓人青銅襯套，活塞銷就穿在該襯套內(nèi)。連桿小端和大端與桿身連接處采用大圓弧過渡，一方而提高小端與大端的剛度,另一方面也減少了這些地方的應(yīng)力集中。

連桿桿身的斷面做成工字形可大大提高在連桿擺動(dòng)平面內(nèi)的抗彎強(qiáng)度。桿身內(nèi)部鉆有冷卻油孔，用來由大端向小端引導(dǎo)滑油，以冷卻活塞和潤(rùn)滑小端軸承。連桿大端為車用大端，車用大端在中、高速柴油機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。連桿大端軸瓦為薄壁三層金屬式結(jié)構(gòu)：在薄的鋼背上澆以銅鉛合金，再在表面上鍍一層很簿的鉛錫合金。潤(rùn)滑連桿大端的滑油來自曲軸中的鉆孔.

(3)V型柴油機(jī)連桿

V型柴油機(jī)中兩列氣缸共用一根曲軸，每一曲軸柄銷上安裝兩根連桿。V型柴油機(jī)的連桿有以下三種形式：

1）并列式連桿。V型柴油機(jī)的并列式連桿的結(jié)構(gòu)與普通單列式柴油機(jī)的連桿基本相同。每一排氣缸的兩根相同的連桿，并列地安裝在同一個(gè)曲柄銷上。并列連桿最簡(jiǎn)單，兩列氣缸的連桿結(jié)構(gòu)和工作情況相同，有利于制造和互換，維護(hù)管理方便，使用可靠，因此在V型機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。但是每排兩只氣缸的中心線必須前后錯(cuò)開，曲柄銷的長(zhǎng)度需要長(zhǎng)一些，曲軸的剛性也將因此而降低一些，柴油機(jī)長(zhǎng)度增加，而且連桿大端軸瓦載荷也最大。（2）主副連桿。為了縮短氣缸間距和整機(jī)長(zhǎng)度，減小柴油機(jī)重量和尺寸，增大曲軸剛性，把同一曲柄銷上的兩個(gè)氣缸中心線布置在同一平面內(nèi)，這種V型柴油機(jī)，可采用主副連桿。主連桿直接安裝在曲柄銷上，副連桿則利用連接銷（稱副連桿銷）旁接于主連桿上。主、副連桿的結(jié)構(gòu)完全不同，副連桿的下端中心線也不與曲柄銷同心。主連桿5用四只螺栓4連接到大端軸承體3上。副連桿7用兩只螺栓8與副連桿銷9相連。套筒6和10分別為活塞銷和副連桿銷的軸承。由于連桿受到的壓力大于拉力，所以小端軸承下部承壓面造得比較大。大端軸瓦11為薄壁鉛青銅軸瓦，工作面上鍍有薄的磨合層。連桿大端軸承蓋12由定位銷2定位，通過四個(gè)螺栓1緊固到大端軸承體3上。軸承蓋在結(jié)合面上與大端軸承體采用舌榫定位方式配合，以避免連桿螺栓受到剪切。這種連桿在拆檢活塞時(shí)可以不拆大端軸承，或拆檢大端軸承與副連桿銷軸承時(shí)不拆活塞。主副連桿式連桿結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造困難，副連桿銷的連接螺栓底部容易發(fā)生裂紋。主副連桿中的主連桿大端具有較大的剛度，其軸承的工作較可靠，但副連桿銷的載荷較高；主副連桿兩列氣缸的活塞行程和運(yùn)動(dòng)規(guī)律也不相同

3）叉騎式連桿。中央連桿2的大端插在叉形連桿1的中央。由于叉形連桿結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸承潤(rùn)滑條件差，維護(hù)不便，因此應(yīng)用很少。叉形連桿大端采用特殊的厚壁軸瓦3，內(nèi)表面澆鑄有銅鉛合金，外表面中部鍍鉻硬化，充當(dāng)中央連桿的“軸頸”，中央連桿大端內(nèi)采用普通的薄壁軸瓦。過去也有在叉形連桿大端厚壁軸瓦的內(nèi)、外表面都澆鑄軸承合金，中央連桿大端內(nèi)不再另裝軸瓦。叉形連桿大端剛度較差，加工制造也比較麻煩。

叉騎式連桿

3)十字頭軸承工作分析和提高可靠性措施柴油機(jī)故障統(tǒng)計(jì)表明，十字頭軸承是柴油機(jī)各種軸承中發(fā)生故障最多的軸承。之所以易發(fā)生故障，是由于它們的工作條件比較差。隨著柴油機(jī)增壓度和最高爆發(fā)壓力的不斷增加，十字頭軸承故障，成為船用低速柴油機(jī)可靠性的最薄弱環(huán)節(jié)。近年來結(jié)構(gòu)、材料不斷改善，再加上船員重視，可靠性有較大的提高。由于它的工作條件比較差.十字頭軸承的工作特點(diǎn)：

1）潤(rùn)滑條件很差，難以形成良好的潤(rùn)滑油膜。（1）單向受力。十字頭柴油機(jī)都是低速二沖程機(jī)，氣體壓力總是大于往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件向上的慣性力，合力總是向下，十字頭銷始終壓在軸承下瓦上，不利于滑油的供應(yīng)，難以獲得較厚的潤(rùn)滑油膜。同時(shí)，摩擦產(chǎn)生的熱不易被滑油帶走，油膜更薄了，摩擦面冷卻較困難。（2）連桿小端軸承相對(duì)于十字頭銷的運(yùn)動(dòng)是擺動(dòng)，擺動(dòng)角速度時(shí)大時(shí)小且不斷地改變方向，當(dāng)曲柄銷在左右水平位置時(shí)，擺動(dòng)角速度為零。再加上十字頭式柴油機(jī)都是低速機(jī)，連桿的擺動(dòng)角速度很小。因此十字頭軸承難以建立液體動(dòng)力潤(rùn)滑，往往處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。

2）軸承的負(fù)荷很重。（1）軸承的比壓大。隨著新型柴油機(jī)增壓度和最高爆發(fā)壓力的不斷增加，氣體壓力越來越高，盡管十字頭結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，比壓仍然很大（2）十字頭軸承承受著周期性變化的沖擊性的氣體力。新型柴油機(jī)最高爆發(fā)壓力的不斷增加，更具沖擊性。（3）軸向受力不均。由于十字頭和軸承承受很大的氣體力，使十字頭銷和軸承變形，使軸承負(fù)荷沿銷的軸線分布不均勻，局部比壓更大了。一般在軸承內(nèi)側(cè)受力更大。

由于以上特點(diǎn)，使十字頭軸承成為柴油機(jī)中工作條件最惡劣的軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。十字頭組最常見的故障就是十字頭軸承合金出現(xiàn)疲勞、脫殼、熔塌（鋪鉛）等事故。十字頭組的工作可靠性主要取決于軸承的可靠性。十字頭軸承的負(fù)荷較高又不易形成良好的油膜乃是產(chǎn)生故障的主要原因。另外，該軸承允許有細(xì)小裂紋存在，而不必急于換新．提高十字頭軸承可靠性的措施：1）降低軸承比壓。降低軸承比壓的措施主要有：（1）【管理】對(duì)運(yùn)行中的柴油機(jī)限制柴油機(jī)最高爆發(fā)壓力使之不要過高。柴油機(jī)的最高爆發(fā)壓力和柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，最高爆發(fā)壓力低燃油耗油率就高，因此應(yīng)將最高爆發(fā)壓力調(diào)整在設(shè)計(jì)值。（2）增大承壓面積

a）加大軸頸直徑。將十字頭銷軸頸加大，同時(shí)軸承孔徑也相應(yīng)加大，軸承承壓面積增加，因此比壓下降。增大軸頸還可提高剛度，增加十字頭銷表面的線速度，有利于潤(rùn)滑油膜的形成。新型柴油機(jī)十字頭銷直徑已增加到氣缸直徑的95％；b）采用全支承式軸承，見圖在軸頸的全長(zhǎng)上都設(shè)軸承承壓面，擴(kuò)大了承壓面積。

c）【老式柴油機(jī)】【管理】增大承壓面間的貼合面積。為了增大承壓面間的貼合面積，可通過拂刮或精密加工方法【薄壁瓦不能用】，使軸承和銷間的貼合包角在90°～130°之間，避免局部比壓過高。（3）使軸承軸向負(fù)荷分布均勻。要避免局部比壓過高現(xiàn)象。a）【老式柴油機(jī)】

由叉形結(jié)構(gòu)改用彈性結(jié)構(gòu)加臺(tái)式結(jié)構(gòu)，設(shè)法使十字頭銷和軸承在變形時(shí)保持良好的接觸。將軸承座的支承偏置【自整位式軸承】，使軸承座的變形和十字頭銷的變形相協(xié)調(diào)，達(dá)到軸承軸向負(fù)荷均勻分布的目的；

b）【新型柴油機(jī)】采用剛性結(jié)構(gòu)。將十字頭銷與軸承座的剛性提高，盡量減少它們工作時(shí)的變形，以達(dá)到軸向負(fù)荷均勻分布的目的。Sulzer柴油機(jī)桿身的小端仍采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，而將軸承的支承加強(qiáng)，十字頭銷向短而粗方向發(fā)展。c）【老式柴油機(jī)】【管理】采用反變形法。在拂刮十字頭軸承時(shí)，在軸承座與連桿桿身凸緣結(jié)合面內(nèi)側(cè)加一定厚度的墊片，刮好軸承后將加的墊片去掉，使軸承內(nèi)側(cè)降低，當(dāng)十字頭銷在受力發(fā)生塌腰變形時(shí)，銷與軸承工作面內(nèi)側(cè)就不會(huì)發(fā)生過大的接觸壓力，避免了局部壓力過高；

拆檢后的十字頭軸承必須經(jīng)過跑合。

2）保證良好的潤(rùn)滑和冷卻。（1）改變供油路線?，F(xiàn)均已采用先直接把滑油送至十字頭銷和軸承，再由連桿桿身中的鉆孔流到連桿大端潤(rùn)滑大端軸承。這比滑油由主軸承經(jīng)曲軸中鉆孔流到曲柄銷軸承，再由連桿桿身中的鉆孔流到十字頭軸承的輸送方式好。后者由于流動(dòng)路線長(zhǎng)和中間分流，使十字頭軸承的滑油壓力低，流量不足。（2）提高滑油供油壓力。為了保證在十字頭軸承中形成良好的油膜，往往采用提高十字頭軸承的滑油供油壓力的措施?！居行┎裼蜋C(jī)】在滑油系統(tǒng)中加設(shè)升壓油泵。Sulzer的低速機(jī)，當(dāng)采用薄壁錫鋁合金軸瓦（從RND-M到當(dāng)今的RTA）后，為了彌補(bǔ)它在嵌入性、順應(yīng)性等方面的欠缺，由增設(shè)的滑油升壓泵，將送至十字頭軸承的滑油壓力大大提高，達(dá)到1.6MPa。圖示為曾在MAN低速機(jī)十字頭軸承采用的升壓油泵，在MC機(jī)上可根據(jù)船東的要求加裝。該升壓油泵裝在連桿上并利用連桿的擺動(dòng)來帶動(dòng)油泵工作。加壓后的滑油壓力一般為1.6～2.3MPa。試驗(yàn)表明，提高滑油壓力可使軸承在工作時(shí)的最大間隙增大近兩倍，油隙的最低油壓也顯著提高。（3）【管理】合理開設(shè)油槽。軸承油槽的布置和形狀，對(duì)于潤(rùn)滑油膜的形成和軸承承載能力有很大的影響。槽數(shù)太多，將使承壓面減少太多，承載能力下降。槽數(shù)太少，則布油不均勻。軸向油槽不能開到邊緣，以防滑油流失，難以建立油壓。但也不能把滑油封閉在軸承中或使滑油從軸承中流出的數(shù)量不足。為此，某些【老式柴油機(jī)】軸承油槽的端部有小直徑泄油槽保證良好冷卻。在油槽的邊緣應(yīng)開有楔形斜面，以防銳利的棱邊刮去滑動(dòng)表面上的潤(rùn)滑油。為了獲得最佳油膜厚度，楔形斜面必須具有適當(dāng)?shù)慕嵌群烷L(zhǎng)度；（4）【管理】保證合適的軸承間隙。間隙太大，油壓不易建立，油膜不易形成。間隙大小，軸頸不易浮起，熱量不易帶走，軸承合金容易產(chǎn)生疲勞裂紋，甚至抱軸。因此，保證合適的軸承間隙很重要。

3）提高軸承合金的承載能力。（1）采用高錫鋁合金。白合金疲勞強(qiáng)度低，而且隨著溫度升高，疲勞強(qiáng)度急劇下降。高錫鋁合金能承受的軸承表面壓力可高達(dá)白合金的2.6倍。但必須提高油壓，加更細(xì)的精濾器。（2）采用薄壁軸瓦。在十字頭軸承中愈來愈多地采用薄壁軸瓦。薄壁軸瓦是在鋼背上澆鑄一層較薄的白合金（或軋壓粘結(jié)高錫鋁合金）。如L-MC型機(jī)十字頭軸承的白合金厚度為1.0mm～1.5mm，使白合金與鋼背的貼合力強(qiáng)，疲勞強(qiáng)度高。另外，薄壁軸瓦加工精度高，不需拂刮，互換性好，拆裝與更換方便。4）【管理】確保十字頭銷頸表面光滑程度。由于十字頭軸承潤(rùn)滑條件差，油膜很薄，為了防止十字頭銷頸擦傷軸承，十字頭銷必須非常光滑。管理上要注意：定期檢查滑油品質(zhì)，防止腐蝕。長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)，每天開動(dòng)潤(rùn)滑油泵，盤車半小時(shí)，使十字頭銷經(jīng)常覆蓋著一層油，并排除油槽中的凝水。備件存儲(chǔ)時(shí)要仔細(xì)防銹。

2）軸瓦（１）厚壁軸瓦由低碳鋼或青銅制成瓦背，在其內(nèi)表面上澆軸承合金，軸瓦厚度t較厚，軸瓦厚度和軸承直徑D的比值t/D在0.065以上，軸承合金層較厚，厚度常在0.75～2mm。由于瓦背厚度大、剛性好，軸瓦本身可以保證軸承孔的尺寸和幾何精度，對(duì)大端孔的加工精度要求較低；軸瓦與軸頸的配合間隙須經(jīng)常單件刮配保證，適用于小批量或單件生產(chǎn)，目前僅在個(gè)別大型低速柴油機(jī)的主軸承中應(yīng)用。當(dāng)軸瓦磨損使軸承間隙過大時(shí)，可以把裝在軸承瓦口平面間的調(diào)隙墊片抽去一些，再刮配軸瓦達(dá)到合適的配合間隙。這種軸瓦的軸承合金都用質(zhì)軟的低疲勞強(qiáng)度的白合金，加上軸承合金層很厚，因而容易產(chǎn)生疲勞損壞。為了防止軸瓦在座孔內(nèi)移動(dòng)，可用銷釘定位。

（２）薄壁軸瓦通常由澆鑄或軋制軸承合金的鋼帶制成，其t/D在0.02～0.065之間。薄壁軸瓦的特點(diǎn)不僅其壁薄，而且其減磨合金層也很薄。即使是中速大功率柴油機(jī)的薄壁軸瓦，其減磨合金層厚度達(dá)到0.7~0.8毫米的已漸減少，目前趨于采用厚度只有0.2~0.4毫米的合金層厚度。因?yàn)檫@有利于提高軸瓦合金層的疲勞強(qiáng)度?！窟@種軸瓦薄且富有彈性，軸瓦的內(nèi)孔圓度（在自由狀態(tài)下）不予控制。軸瓦與軸頸以及大端孔的配合精度由軸頸和大端孔的加工精度以及軸瓦壁厚精度保證。因此，具有制造精度高，互換性好；合金層厚度薄，疲勞強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于各種類型柴油機(jī)中，包括新型十字頭式柴油機(jī)的連桿大端軸承。薄壁軸瓦常用定位唇（在尺寸較大的軸瓦中也有用定位銷）定位，并且利用自由狀態(tài)時(shí)瓦口的彈張量和軸瓦周長(zhǎng)的過盈量（又稱壓瓦余高）在裝配后使瓦背緊貼于座孔表面，以保證良好的導(dǎo)熱性能和防止相對(duì)移動(dòng)。裝配時(shí)不允許刮削，也沒有調(diào)整墊片。軸承副配合間隙磨損超差后只能用更換軸瓦的辦法予以恢復(fù)。

4)連桿螺栓連桿螺栓是連接連桿大端和連桿蓋的承載較高的重要連接螺栓。二沖程柴油機(jī)的連桿螺栓工作中只受到預(yù)緊力的作用，而四沖程柴油機(jī)的連桿螺栓除受到預(yù)緊力外，在換氣上止點(diǎn)附近（排氣行程后期和進(jìn)氣行程前期）還受到慣性力的拉伸作用，此外還受到大端變形所產(chǎn)生的附加彎矩作用。連桿螺栓要受到裝配時(shí)預(yù)緊力的作用。預(yù)緊力應(yīng)保證各剖分面之間緊密貼合，使它們?cè)谧畲笸鶑?fù)慣性力等的拉伸作用下也不致分離，因此，預(yù)緊力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最大往復(fù)慣性力。筒形活塞式柴油機(jī)的連桿螺栓由于受到曲柄銷和大端外廓尺寸的限制，其直徑較小。

連桿螺栓（特別是四沖程柴油機(jī)）處于交變的拉伸和彎曲載荷的作用下，工作條件是惡劣的，連桿螺栓一旦斷裂損壞必將產(chǎn)生機(jī)毀的嚴(yán)重事故【“伸腿”】（柴油機(jī)連桿螺栓脫落或斷裂引起連桿、活塞、氣缸套和氣缸蓋甚至機(jī)體的破壞，俗稱連桿伸腿）。因此，必須在材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝和裝配質(zhì)量以及維護(hù)管理等各個(gè)方面來保證連桿螺栓工作可靠性

連桿螺栓通常是采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材料，只是在低速柴油機(jī)中才用優(yōu)質(zhì)碳鋼材料。連桿螺栓。在設(shè)計(jì)上(增加螺栓長(zhǎng)度，減小照栓桿部白徑以增加熾栓柔度)照用精細(xì)加工熾栓螺紋；在斷面變化處以及螺紋部采用大圓角過渡，以減小應(yīng)力集中；保證熾栓頭與螺母支承平團(tuán)與螺紋中心線垂直，以減小附加彎曲應(yīng)力等，按連桿螺栓的安裝方式不同可分為用螺帽連接的(圖2—27)與不用螺帽連接(圖2—30)兩類。如在運(yùn)轉(zhuǎn)中連桿螺栓斷裂，將發(fā)生機(jī)毀的重大事故，因此在安裝中必須嚴(yán)格按照說明書規(guī)定進(jìn)行。如安裝頸緊力的大小、預(yù)緊方法、須緊次序等甚至對(duì)連桿螺栓的檢查與換新等均需嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行。實(shí)踐證明，正確的固緊與鎖緊是避免發(fā)生斷裂事故的有效措施c在設(shè)