活塞連桿組拆裝與調整課件

2.2活塞連桿組拆裝與調整

2012年2月主要內容：1.活塞2.活塞環(huán)3.活塞銷4.連桿組認識活塞連桿組

2、活塞連桿組的功用（1）將燃料燃燒的熱能轉化為機械能。（2）將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。（3）將作用于活塞上的力轉變?yōu)榍S對外輸出的轉矩。一、活塞

1、活塞的功用（1）與氣缸、氣缸蓋組成燃燒室。（2）承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅使曲軸旋轉。3、對活塞的要求（1）剛度和強度應足夠大，傳力可靠。（2）導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損。（3）質量較小，盡可能減少往復慣性力。4、活塞的材料（1）鋁合金——質量小，強度大，導熱性好。（2）灰鑄鐵——承壓能力強。少數(shù)高強度柴油機采用。注意點：現(xiàn)代汽車發(fā)動機不論是汽油機還是柴油機廣泛采用鋁合金活塞，只在極少數(shù)汽車發(fā)動機上采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。（1）活塞頂部位置——第一道活塞環(huán)槽以上部分。功用——燃燒室的組成部分，承受氣體壓力。汽油機活塞頂部的形狀

柴油機活塞頂部的形狀

（3）活塞裙部位置——油環(huán)環(huán)槽以下部分。功用——導向，承受側壓力?；钊共炕钊共康念愋?/p>

6、活塞的變形

活塞的變形

活塞裙部的變形

為補償或限制活塞的變形，可采用如下工藝措施：（1）活塞裙部橢圓形（3）活塞銷座處凹陷

（4）雙金屬活塞——在活塞裙部或銷座內嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量。在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。由于恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連且恒范鋼的熱膨脹系數(shù)只有鋁合金的1/10左右，因此當溫度升高時，在恒范鋼片的牽制下，裙部在活塞銷孔軸線方向的熱膨脹量很小。若將普通碳素鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內側形成雙金屬壁，則由于兩種金屬的熱膨脹系數(shù)不同，當溫度升高時雙金屬壁發(fā)生彎曲，而鋼片兩端的距離基本不變，從而限制了裙部的熱膨脹量。因為這種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大，所以稱這種活塞為自動熱補償活塞。3）筒形鋼片式——澆鑄時，將鋼筒夾在鋁合金中，冷凝時鋼筒內外側的鋁合金分別產生“收縮縫隙”和拉應力。工作時因要先消除“收縮縫隙”和拉應力而膨脹量減小。

鑲筒形鋼片活塞鑲嵌纖維增強合金圓環(huán)的鋁活塞（5）開槽活塞——裙部開絕熱-膨脹槽（“T”形或形槽），其中橫槽叫絕槽，豎槽叫膨脹槽。（6）拖板活塞——在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不承受側向力一側的裙部部分地去掉。7、活塞的冷卻（1）自由噴射冷卻法——從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機體上的噴油嘴向活塞頂內壁噴射機油。（2）振蕩冷卻法——從連桿小頭上的噴油孔將機油噴入活塞內壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運動使機油在槽中產生振蕩而冷卻活塞。（3）強制冷卻法——在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機油在其中強制流動以冷卻活塞。強制冷卻法廣為增壓發(fā)動機所采用。活塞的冷卻

8、活塞的表面處理（1）活塞頂進行硬模陽極氧化處理（2）活塞裙部鍍錫或鍍鋅（3）在活塞裙部涂覆石墨二、活塞環(huán)

1、活塞環(huán)的類型

2、活塞環(huán)的功用（1）氣環(huán)的功用——密封，傳熱。（2）油環(huán)的功用——布油潤滑，輔助密封。3、活塞環(huán)的工作條件高溫、高壓、高速、潤滑條件極差?；钊h(huán)的平均壽命——6萬公里。4、對活塞環(huán)的要求良好的耐磨性、導熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機械強度。5、活塞環(huán)材料目前廣泛應用的活塞環(huán)材料有優(yōu)質灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。（一）氣環(huán)1、氣環(huán)的功用（1）密封：防止氣缸內的氣體竄入油底殼。（2）傳熱：將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁。（3）輔助刮油、布油。2、活塞環(huán)的間隙1-氣缸；2-活塞環(huán)；3-活塞；△1-開口間隙；△2-側隙；△3-背隙活塞環(huán)的三個間隙：（1）端隙Δ1——又稱開口間隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后開口處的間隙。一般為0.25mm-0.50mm；（2）側隙Δ2——又稱邊隙，是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。第一道環(huán)因溫度高，一般為0.04mm-0.10mm；其它氣環(huán)一般為0.03mm-0.07mm。油環(huán)一般側隙較小，一般為0.025mm-0.07mm；（3）背隙Δ3——是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部的間隙。一般為0.5mm-1mm。3、氣環(huán)的密封原理

活塞環(huán)密封面的形成：（1）第一密封面的建立——活塞環(huán)在自由狀態(tài)下，活塞環(huán)外徑＞氣缸直徑，活塞環(huán)裝入后在其彈力P0作用下與氣缸壁壓緊，形成第一密封面。（2）第二密封面的建立——活塞環(huán)在運動時產生慣性力Pj，與缸壁間產生摩擦力F，以及側隙有氣體壓力P1，在這三個力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側或下側，形成第二密封面。（3）氣環(huán)的第二次密封——竄入背隙和側隙的氣體，使活塞環(huán)對氣缸壁和活塞環(huán)槽進一步壓緊，加強了第一、二密封面的密封。氣環(huán)的密封原理

4、氣環(huán)的氣環(huán)開口形狀（1）直開口——工藝性好，但密封性差。（2）階梯形開口——密封性好，工藝性差。（3）斜開口——密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30°或45°。

5、氣環(huán)的斷面形狀

（1）矩形環(huán)特點：結構簡單，散熱好，磨合性差，但易產生“泵油”作用。應用：應用最廣。（2）錐形環(huán)特點：密封性好，磨合性好，上行有“布油”作用，下行有“刮油”作用，傳熱性差。應用：錐面環(huán)傳熱性差，所以不用作第一道氣環(huán)，常裝到第二、三道環(huán)槽上。安裝：安裝時錐角應朝下。由于錐角很小，一般不易識別，為避免裝錯，在環(huán)的上側面標有向上的記號。

（3）扭曲環(huán)特點：具有錐形環(huán)的特點，減小了泵油作用，作功行程散熱良好。應用安裝：內上切扭曲環(huán)裝入第一道環(huán)槽，外下切扭曲環(huán)裝入第二、三道環(huán)槽。扭曲環(huán)工作示意圖

（4）梯形環(huán)特點：抗粘結性好。應用：多用于熱負荷較大柴油機的第一道氣環(huán)。（5）桶面環(huán)特點：密封性好，磨合性好，“刮油”效果好。（6）開槽環(huán)——開槽環(huán)在外圓面上加工出環(huán)形槽，在槽內填充能吸附機油的多孔性氧化鐵，有利于潤滑、磨合和密封。

（7）頂岸環(huán)——頂岸環(huán)斷面為“L”形。因為頂岸環(huán)距活塞頂面近，作功行程時，燃氣壓力能迅速作用于環(huán)的上側面和內圓面，使環(huán)的下側面與環(huán)槽的下側面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封。各種斷面形狀氣環(huán)的優(yōu)缺點分析

形狀特點示意圖矩形環(huán) 結構簡單、制造方便、易于生產、應用面廣；但有泵油作用扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵油作用，減輕磨損錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封；可形成油膜改善潤滑，但導熱性差，不適用第一道環(huán)梯形環(huán)可將沉積在環(huán)中的結焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封性較好；但加工困難，精度要求高桶面環(huán)上下均可形成油膜，且對活塞的擺動適應性好，接觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難6、氣環(huán)的泵油作用

氣環(huán)的泵油原理

氣環(huán)的泵油作用是有害的活塞環(huán)的“泵油”危害：（1）增加了潤滑油的消耗。（2）火花塞沾油不跳火。（3）燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞。（4）環(huán)槽內形成積炭，擠壓活塞環(huán)而失去密封性。（5）加劇了氣缸的磨損。措施：（1）采用扭曲環(huán)。（2）采用組合式油環(huán)。（3）油環(huán)下設減壓腔。（二）油環(huán)

1、油環(huán)的功用（1）布油潤滑：將機油均勻地刮配到氣缸壁上（2）刮油：將多余的機油刮下，回流到油底殼。（3）輔助密封：輔助密封氣體。各種結構的油環(huán)

2、油環(huán)的種類

結構簡單，易加工，成本低與氣缸壁接觸壓力高，適應性好，刮油效果強，但成本高（1）整體式油環(huán)——又稱普通油環(huán)，其外圓上切有環(huán)形槽，槽底開有回油用的小孔或窄槽。特點：結構簡單，安裝方便，刮油能力較差，密封性較差。應用：應用逐漸減少，將被組合式油環(huán)逐步取代。

（2）組合式油環(huán)——由上下刮油片和產生徑向、軸向彈力的襯簧組成。特點：1）密封好。2）無側隙，無竄油。3）刮油能力強。4）適應性好。5）回油能力強。應用：應用廣泛。1-鋼片；2-襯簧；3-徑向襯簧；4-軸向襯簧；5-活塞3、油環(huán)的結構型式槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種4、油環(huán)的斷面形狀常見的油環(huán)斷面形狀有切槽斷面、倒角斷面、組合斷面、螺旋襯簧斷面幾種形式。5、油環(huán)的刮油作用

油環(huán)的刮油作用是有利的。三、活塞銷

1、活塞銷功用連接活塞和連桿，把活塞所受的力傳給連桿。2、活塞銷工作條件（1）承受大小和方向都不斷變化的沖擊性載荷。（2）潤滑條件差。（3）工作溫度高。3、對活塞銷的要求強度高、剛度大、韌性強、耐磨性高、重量輕。4、活塞銷材料低碳鋼或低合金鋼，表面滲碳或滲氮處理。5、活塞銷結構——厚壁空心圓柱體

活塞銷的內孔形狀

6、活塞銷連接方式

活塞銷連接方式比較：（1）全浮式——發(fā)動機在正常工作溫度下工作時，活塞銷與活塞銷座孔、活塞銷與連桿小頭都是間隙配合，活塞銷處于“浮動”狀態(tài)，可以自由轉動。注意點：為防止活塞銷軸向竄動，活塞銷用卡環(huán)進行軸向定位。裝配方法：活塞銷與銷座孔在冷態(tài)時為過渡配合，采用分組選配法。采用熱裝法裝配，將活塞放入熱水或熱油中加熱后，迅速將活塞銷裝入。（2）半浮式——發(fā)動機在正常工作溫度下工作時，活塞銷固定在連桿小頭中或活塞銷固定在活塞銷座孔中（一般固定連桿小頭），活塞銷一處固定，一處浮動，處于“半浮動”狀態(tài)。注意點：活塞銷不需要軸向定位。裝配方法：加熱連桿小頭后，將活塞銷裝入，冷態(tài)時為過盈配合。7、活塞銷偏置

四、連桿組

連桿與活塞銷、活塞間的連接關系

1、連桿組的功用（1）將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。（2）將活塞承受的力傳給曲軸。2、連桿組的工作條件承受復雜的交變應力。3、對連桿組的要求足夠的強度、剛度和韌性，質量盡量要小。4、連桿組的組成——由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等組成。

（一）連桿體與連桿蓋1、組成構造2、連桿的材料——合金調質鋼、鍛造鎂合金、稀土鎂球鐵。3、連桿的結構特點（1）連桿小頭的結構特點——短圓筒形，內壓減摩的連桿小頭襯套。

（2）連桿桿身結構特點——連桿桿身做成“工”字形斷面。（3）連桿大頭的結構特點連桿大頭一般做成剖分式，連桿體與連桿蓋組合鏜孔，內裝連桿軸承。4、連桿體與連桿蓋剖分面形式（1）平切口——多數(shù)發(fā)動機采用。（2）斜切口——部分柴油機或少數(shù)強化汽油機。5、連桿體與連桿蓋的定位方式

（1）平切口連桿大頭定位方式——精加工連桿螺栓定位。（2）斜切口連桿大頭定位方式

6、連桿體與連桿蓋的安裝要求（1）配對加工，配對安裝。（2）不可裝反。（3）不同氣缸，不可錯亂。7、V形發(fā)動機連桿結構

（二）連桿螺栓

1、連桿螺栓的工作條件和要求工作時連桿螺栓承受交變載荷，因此在結構上應盡量增大連桿螺栓的彈性，而在加工方面要精細加工過渡圓角，消除應力集中，以提高其抗疲勞強度。2、連桿螺栓的材料——優(yōu)質合金鋼，連桿螺栓用優(yōu)質合金鋼制造，如40Cr、35CrMo等。經(jīng)調質后滾壓螺紋，表面進行防銹處理。

3、連桿螺栓的裝配要求分2-3次均勻地擰緊，最后擰緊至規(guī)定扭矩。4、連桿螺栓的防松措施防松膠、自鎖螺母、防松鐵絲、自鎖螺栓、雙螺母、螺紋表面鍍銅、開口銷等。（三）連桿軸承（俗稱“小瓦”）1、連桿軸承的功用——使連桿軸頸與連桿大頭間保持良好的配合，減小摩擦，加速磨合。2、連桿軸承的工作條件（1）承受交變載荷。（2）高速摩擦。（3）低速大負荷時潤滑條件差。（4）潤滑油易變質。3、連桿軸承的組成構造連桿軸承一般采用滑動軸承，部分采用滾動軸承。連桿軸承一般由瓦座和軸瓦兩部分組成。（1）瓦座——由軸承座和軸承蓋組成。（2）軸瓦——由1-3mm的低碳鋼背和0.3~0.7mm的減摩合金層組成。翻邊連桿軸瓦

4、對鋼背的要求（1）足夠的強度和剛度。