活塞連桿組結(jié)構(gòu)與檢修年月課件

2023年月活塞連桿組結(jié)構(gòu)與檢修回顧：機(jī)體組的結(jié)構(gòu)與檢修◆掌握活塞連桿組的組成及作用?！粽莆栈钊慕Y(jié)構(gòu)、變形規(guī)律及檢測方法?！粽莆栈钊h(huán)的結(jié)構(gòu)及檢測方法?！粽莆栈钊N的結(jié)構(gòu)及連接方式?！粽莆者B桿的結(jié)構(gòu)及檢測方法。

實(shí)習(xí)生小明在維修間看到一輛故障車，便向車主詢問了故障車的基本情況，車主反映故障車機(jī)油消耗嚴(yán)重，加速無力，且排氣管冒藍(lán)煙。小明根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)，猜測可能是活塞環(huán)出了問題，于是將維修師傅請(qǐng)了過來，并詳細(xì)介紹了故障車的情況。經(jīng)過維修師傅專業(yè)的診斷，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是活塞環(huán)出了問題，維修師傅更換活塞環(huán)后，車輛恢復(fù)正常。

本任務(wù)要求學(xué)生了解活塞連桿組各組成部件的構(gòu)造及作用，掌握活塞連桿組的拆裝及檢測方法?；钊B桿組的結(jié)構(gòu)如圖所示，由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等機(jī)件組成。其作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將作用于活塞上的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。活塞連桿組的結(jié)構(gòu)活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿總成等組成。一、活塞1.活塞的材料汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用的活塞材料是鋁合金，如桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的活塞是由Si-Cu-Mg過共晶鋁合金鑄造的。鋁合金活塞具有質(zhì)量小(約為同樣結(jié)構(gòu)鑄鐵活塞的50%~70%)、導(dǎo)熱性好(約為鑄鐵的3倍)等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)較大，在溫度升高時(shí)，強(qiáng)度和硬度下降較快。1．活塞

活塞的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力，并將此壓力轉(zhuǎn)化為動(dòng)力，通過活塞銷傳遞給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)?！?/p>

活塞頂部：是燃燒室的組成部分，用來承受氣體壓力。活塞頂部可制成不同的形狀，常見的有平頂、凸頂和凹頂?！?/p>

活塞頭部：活塞頂部至最下面一道活塞環(huán)槽之間的部分，用來防漏及散熱?！?/p>

活塞裙部：活塞環(huán)槽以下的所有部分，用來引導(dǎo)活塞在氣缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)及承受側(cè)壓力。3.活塞的變形及采取的相應(yīng)措施活塞工作時(shí)受熱膨脹且受到側(cè)壓力和氣體壓力的作用會(huì)產(chǎn)生變形，如圖所示。為了防止或者減小活塞變形,要對(duì)活塞采取一些結(jié)構(gòu)措施,具體如下:活塞裙部橫截面的變形原因a)銷座熱膨脹b)擠壓變形c)彎曲變形d)裙部變形)半拖板式b)拖板式(1)活塞縱斷面制成上小下大的形狀。為了使鋁合金活塞在工作狀態(tài)(熱態(tài))下接近一個(gè)圓柱形，有的活塞將其頭部的直徑制成上小下大的階梯形或截錐形，如圖所示?；钊^部形狀(2)在活塞裙部開絕熱—膨脹槽(“T”形或“∏”形槽)。如圖所示，其中橫槽(絕熱槽)的作用是切斷從活塞頭部向裙部傳輸熱流的部分通道，以減少從頭部到裙部的傳熱，從而使裙部的熱膨脹量減少，橫槽還可兼作油道孔?；钊共块_絕熱—膨脹槽(3)采用雙金屬活塞。即在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄鋼片，以減少裙部的膨脹量。根據(jù)結(jié)構(gòu)和作用原理不同，雙金屬活塞可分為恒范鋼片式、自動(dòng)調(diào)節(jié)式和筒形鋼片式等幾種，如圖所示。雙金屬活塞的形式a)恒范鋼片式b)自動(dòng)調(diào)節(jié)式雙金屬活塞的形式c)筒形鋼片式4.銷座活塞銷座是活塞通過活塞銷與連桿的連接部分，位于活塞裙部的上部，為厚壁圓筒結(jié)構(gòu)，用于安裝活塞銷?；钊N座的作用是將活塞頂部氣體的作用力經(jīng)活塞銷傳給連桿。為了減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊噪聲，常使活塞銷孔中心線向承受做功側(cè)壓力的一面偏移1~2mm，如圖b所示，稱為銷座偏移布置。銷座的布置方式a)銷座對(duì)中布置b)銷座偏移布置二、活塞環(huán)1.活塞環(huán)的類型活塞環(huán)按其功用可分為氣環(huán)和油環(huán)兩類，如圖所示。氣環(huán)又稱壓縮環(huán)，其作用是保證活塞與氣缸壁之間的密封，防止氣缸中的高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱，同時(shí)還將活塞頂部的熱量傳導(dǎo)到氣缸壁，再由冷卻液或空氣帶走。油環(huán)也起到封氣的輔助作用，通常發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)活塞上裝有1~2道油環(huán)?；钊h(huán)的類型2.活塞環(huán)的間隙發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞、活塞環(huán)等機(jī)件都會(huì)發(fā)生熱膨脹。為保證氣缸的密封性，防止活塞環(huán)卡死在氣缸內(nèi)或脹死在環(huán)槽中，安裝時(shí)，活塞環(huán)應(yīng)留有端隙、側(cè)隙和背隙，如圖所示?；钊h(huán)的間隙1—?dú)飧?—活塞環(huán)3—活塞

Δ1—端隙Δ2—側(cè)隙Δ3—背隙3.活塞環(huán)的材料及工作條件活塞環(huán)的材料多采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵?；钊h(huán)是在高溫、高壓、高速以及潤滑困難的條件下工作的，因此，活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)中使用壽命最短的零件之一。4.氣環(huán)(1)氣環(huán)的密封面氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑，裝入氣缸后，外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，使氣體進(jìn)入環(huán)與環(huán)槽的空隙，一方面把環(huán)壓到環(huán)槽端面形成第二密封面，同時(shí)，作用在環(huán)背的氣體壓力又大大加強(qiáng)了第一密封面的密封作用。氣環(huán)的密封面(2)氣環(huán)的斷面形狀氣環(huán)的斷面形狀有多種，如圖所示。氣環(huán)的斷面形狀a)矩形環(huán)b)錐面環(huán)c)d)扭曲環(huán)e)梯形環(huán)f)桶面環(huán)矩形環(huán)：結(jié)構(gòu)簡單，與缸壁接觸面積大，散熱好，但矩形斷面的氣環(huán)隨活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷地送入氣缸中，這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”，其泵油原理如圖所示。氣環(huán)的泵油作用5.油環(huán)油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種，如圖所示。(1)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。(2)組合油環(huán)：由上下刮油片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯簧組成。油環(huán)三、活塞銷1.活塞銷的功用、工作條件和材料活塞銷的功用是連接活塞和連桿，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿?；钊N在高溫下承受很大的周期性沖擊載荷，潤滑條件差，因而要求活塞銷有足夠的剛度和強(qiáng)度，表面耐磨，質(zhì)量盡可能小。因此，活塞銷通常做成空心圓柱體。活塞銷的材料一般為低合金滲碳鋼(15Cr或l6MnCr5)。對(duì)高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)則采用滲氮鋼(34CrA16或32AlCrMo4)。2.活塞銷的內(nèi)孔形狀活塞銷的內(nèi)孔有如下幾種形狀：圓柱形內(nèi)孔、截錐形內(nèi)孔及組合形內(nèi)孔，如圖所示。活塞銷的內(nèi)孔形狀3.活塞銷的連接方式活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套的連接配合，一般采用全浮式和半浮式兩種，如圖所示?；钊N的連接方式四、連桿1.連桿的功用、工作條件和材料連桿的功用是連接活塞與曲軸，連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。連桿將活塞承受的力傳給曲軸，推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿在工作時(shí)承受活塞銷傳來的氣體作用力、活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力和連桿大頭繞曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力的作用。要求連桿在質(zhì)量盡可能小的條件下有足夠的剛度和強(qiáng)度。連桿一般用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛后，再經(jīng)機(jī)加工和熱處理而制成。2.連桿的結(jié)構(gòu)如圖所示，連桿由連桿小頭、桿身和連桿大頭(包括連桿蓋、連桿軸瓦和連桿螺栓)三部分組成。連桿組件3.連桿大頭的接口形式連桿大頭的接口形式有平接口和斜接口兩種。平接口連桿的剖分面垂直于連桿軸線。一般汽油機(jī)的連桿大頭尺寸都小于氣缸直徑，可以采用平接口。為使連桿大頭能通過氣缸，便于拆卸，一般采用斜接口連桿。4.連桿大頭的定位方式連桿大頭的定位方式5.連桿軸承連桿軸承也稱連桿軸瓦(俗稱小瓦)，裝在連桿大頭內(nèi)，作用是保護(hù)連桿軸頸及連桿大頭孔?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)所用的連桿軸承是由鋼背和減摩層組成的分開式薄壁軸瓦，如圖所示。連桿軸承1—鋼背2—油槽3—定位凸鍵4—減摩合金五、活塞的選配及測量1.活塞的損傷形式活塞的損傷主要是磨損，包括活塞環(huán)槽的磨損、活塞裙部的磨損以及活塞銷座孔的磨損?；钊蝹?、頂部燒蝕和脫頂?shù)纫矊儆诜钦５膿p傷形式?；钊h(huán)槽的磨損主要是下平面，尤其以第一道環(huán)槽最為嚴(yán)重，各環(huán)槽由上而下逐漸減輕?；钊共康哪p較小，通常是在承受側(cè)向力的一側(cè)發(fā)生磨損和擦傷?；钊蝹饕怯捎诨钊c氣缸壁的配合間隙過小，使?jié)櫥瑮l件變差，以及氣缸內(nèi)壁不清潔，有較多或較大的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入摩擦表面而引起的。2.活塞的選配選配活塞時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)根據(jù)氣缸的修理尺寸選用同一修理尺寸和同一分組尺寸的活塞。(2)同一發(fā)動(dòng)機(jī)必須選用同一廠牌的活塞，以保證其材料和性能的一致性。(3)在選配的一組活塞中，尺寸差和質(zhì)量差應(yīng)符合要求。新型發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與氣缸的配合都采用選配法，在氣缸技術(shù)要求確定的情況下，選配相應(yīng)的活塞。3.活塞裙部尺寸的測量鏜缸時(shí)，要根據(jù)選配活塞的裙部直徑確定鏜削量，活塞裙部直徑的測量方法如圖所示。在活塞下部離裙部底邊約15mm且與活塞銷座軸線垂直方向處，用千分尺測量活塞裙部直徑?；钊共恐睆降臏y量4.配缸間隙的測量可用量缸表測量氣缸的直徑，用外徑千分尺測量活塞的直徑，兩者之差即為配缸間隙。也可用如圖所示的方法，將活塞(不裝活塞環(huán))放入氣缸中，用塞尺測量其間隙值。配缸間隙的測量六、活塞環(huán)的選配1.活塞環(huán)的損傷形式活塞環(huán)的損傷主要是磨損，隨著磨損的加劇，活塞環(huán)的彈力逐漸減弱，端隙、側(cè)隙、背隙增大。此外，活塞環(huán)還可能折斷。2.活塞環(huán)“三隙”的檢測活塞環(huán)的“三隙”指端隙、側(cè)隙和背隙。一般來說，活塞環(huán)的三隙是上環(huán)大于下環(huán)，柴油機(jī)環(huán)大于汽油機(jī)環(huán)，氣缸直徑大的環(huán)大于直徑小的環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比大的環(huán)大于壓縮比小的環(huán)。(1)端隙的檢測檢測端隙時(shí)，將活塞環(huán)置入氣缸套內(nèi)，使活塞倒置將環(huán)推入氣缸內(nèi)相應(yīng)的下止點(diǎn)位置，然后用塞尺測量活塞環(huán)，如圖所示?；钊h(huán)端隙的檢測(2)側(cè)隙的檢測側(cè)隙的檢測如圖所示。將活塞環(huán)放入相應(yīng)的環(huán)槽內(nèi)，用塞尺沿周向測量一周，應(yīng)能自由滑動(dòng)，既不能過松，又不能有阻滯現(xiàn)象?；钊h(huán)側(cè)隙的檢測(3)背隙的檢測為測量方便，通常是將活塞環(huán)沉入活塞內(nèi)，以環(huán)槽深度與活塞環(huán)徑向厚度的差值來衡量。在實(shí)際操作中，通常是以經(jīng)驗(yàn)法來判斷活塞環(huán)的側(cè)隙和背隙。將環(huán)置入環(huán)槽內(nèi)，環(huán)應(yīng)低于環(huán)岸，且能在槽中滑動(dòng)自如，無明顯松曠感覺即可。七、連桿的檢查1.連桿大頭側(cè)隙的檢查將磁力表表?xiàng)U及百分表安裝到氣缸體的合適位置上，使百分表觸頭垂直頂在連桿大頭軸承蓋側(cè)面并調(diào)零，用手來回晃動(dòng)軸承蓋，觀察并記錄百分表擺差，該數(shù)值即為連桿大頭的側(cè)隙，如圖所示。連桿大頭側(cè)隙的檢查1—百分表2—連桿3—曲軸2.連桿大頭徑向間隙的檢查(1)截取與連桿軸頸等長的塑料間隙規(guī)，平行于連桿軸向放置在連桿軸徑上。(2)安裝連桿軸承蓋，并按照規(guī)定力矩?cái)Q緊。(3)拆卸連桿軸承蓋。(4)利用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比卡讀取被壓扁的塑料間隙規(guī)的數(shù)值即為連桿大頭徑向間隙，如圖所示。連桿大頭徑向間隙的檢查1—塑料間隙規(guī)2—對(duì)比卡3—曲軸八、活塞連桿組的組裝目前，通常采用熱裝合方法進(jìn)行活塞與連桿的裝配，因?yàn)榛钊N與銷座在常溫下有微量的過盈，裝合時(shí)一定要將活塞加熱。方法是：將活塞置入水中加熱至353~373K，取出后迅速擦凈，將活塞銷涂以機(jī)油，插入活塞銷座和連桿襯套，直至另一端銷座的外邊緣，然后裝入卡環(huán)，兩鎖環(huán)的內(nèi)端應(yīng)與活塞銷有0.10~0.25mm的間隙，否則卡環(huán)將被頂出造成拉缸。卡環(huán)嵌入環(huán)槽中的深度應(yīng)不少