設備裝配與結構組成

康明斯活塞連桿組拆卸和安裝的必備常識

 

摘要：活塞連桿組是柴油發電機曲柄連桿機構的重要組成部分。如果活塞連桿組工作不正常或出現故障，就會對柴油發電機造成不利影響。用戶和修理工可在本文中通過對康明斯柴油發電機活塞連桿組的拆裝，了解活塞連桿組的組成和工作過程，正確識別不同的金屬材料，為今后的設備維護和修理中提供幫助。

 

一、修理工必備常識

 

      活塞連桿組是柴油機曲柄連桿機構（如圖1所示）中的重要部件之一，它連接活塞和曲軸，承受著巨大的壓力和沖擊力。活塞連桿組由連桿、活塞銷、連桿襯套和連桿軸瓦組成，零件圖如圖2所示。

1、 活塞

      活塞是活塞連桿組中的主要部件,位于發動機曲軸下方,是推動曲軸旋轉的主要力量來源。活塞由紅黑兩種材料制成,黑色材料是炭黑,具有良好的耐磨性,而紅色材料則是鋼,具有較高的強度和韌性。活塞的上表面是凸輪軸,下表面是曲軸,它們之間通過連桿連接。

2、 連桿

       連桿是活塞連桿組的核心部件，它由一個長條狀的金屬塊制成，連接活塞和曲軸。連桿的作用是將活塞上下往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。它需要具備足夠的強度和剛度，以承受活塞沖擊力和曲軸的轉動力矩。同時，連桿還要具備一定的輕量化和減振性能，以提高發動機的工作效率和平穩性。

（1）連桿頭

      連桿頭是連桿組中的重要部件,由多個零件組成,包括上關節、下關節和橫銷。上關節連接著連桿頸,下關節連接著活塞,橫銷連接著兩個連桿頸。

（2）連桿頸

      連桿頸是連桿組中的重要部件,由多個零件組成,包括活塞銷、連桿頭和曲軸柄。活塞銷連接著活塞和連桿頭,連桿頭連接著連桿頸和曲軸柄。

（3）曲軸柄

      曲軸柄是連桿組中的重要部件,由多個零件組成,包括上關節和下關節。上關節連接著曲軸柄和連桿體,下關節連接著活塞。

3、活塞銷

       活塞銷是連接活塞和連桿的關鍵部件，它通常由高強度鋼制成。活塞銷的作用是使活塞能夠沿軸向滑動，同時保持與連桿的連接。由于活塞在工作時會受到巨大的摩擦和沖擊力，活塞銷必須具備高強度、高耐磨和耐疲勞的特性。

4、連桿襯套

       連桿襯套是安裝在連桿上的套筒狀零件，用于減輕活塞銷與連桿的摩擦和磨損。連桿襯套一般由銅合金或鋼鐵制成，具備良好的耐磨性和潤滑性能。它能夠減少活塞銷與連桿之間的摩擦損失，提高活塞的工作效率和壽命。

5、連桿軸瓦

      連桿軸瓦是安裝在連桿上的半軸狀零件，用于減輕曲軸與連桿之間的摩擦和磨損。連桿軸瓦一般由銅合金制成，具備良好的耐磨性和潤滑性能。它能夠減少曲軸與連桿之間的摩擦損失，提高發動機的工作效率和壽命。

      作為合格的維修工，必須認真觀察活塞連桿組的組成和各零件之間的連接關系。通過拆裝，了解活塞連桿組零件的材料、成分，學會正確選用零件的材料。

 

圖1  曲柄連桿機構三維立體圖

圖2  康明斯活塞連桿組零件實物圖

 

二、活塞連桿組的拆卸

 

1、所需器材

       安裝活塞連桿組所需器材有∶卡簧鉗、活塞環拆裝鉗、套筒組合扳手、扭力扳手、活塞銷沖、手錘、活塞加熱設備、活塞連桿組零件等。

2、機上拆卸步驟

（1）轉動曲軸，將要拆的活塞連桿組的連桿大頭置于機體側蓋板處，拆下連桿螺栓的鎖緊鐵絲，然后用套筒加扭力扳手分2、3次對稱均勻地取下連桿螺栓。用手扳動（或用小錘輕輕敲擊）連桿大頭蓋，將其取下。

（2）如果兩個連桿螺栓都取下后，連桿大頭蓋不易取下，則可將套筒扳手的長接桿插人連桿大頭的螺栓孔中，然后上下搖動接桿。如果還不能取下，則可用手錘輕輕敲擊接桿，一般即可取下。在取下過程中，要用手托住連桿大頭蓋，以免掉人機油殼內和碰傷軸瓦。

（3）取下連桿大頭蓋后，慢慢轉動曲軸，使活塞位于上止點處。然后用手推開連桿大頭，使其與曲軸的軸頸脫開，再慢慢轉動曲軸。當曲軸與連桿大頭隔開10cm左右的間隙時，插入木棒，最后以軸頸為支點，撬動木棒，將活塞連桿組從汽缸套中頂出。在取出過程中，防止連桿大頭碰傷汽缸內壁。

（4）活塞連桿組取出后，將拆下的軸瓦、墊片、軸瓦蓋以及螺栓等，按原來位置（記號）裝好，以免丟失或弄錯缸序。

3、活塞連桿組分解步驟

（1）將活塞與連桿分開，首先將活塞銷卡簧取下，然后用活塞銷沖子將活塞銷打出來。如果是鋁制活塞，需加溫后再沖出。

（2）用活塞環拆裝鉗依次將氣環、油環拆下，如圖3所示。

（3）用卡簧鉗將活塞銷卡簧取出。

（4）用溫差拆裝法將活塞銷沖出，如圖4所示。

（5）在壓力機上用專用工具將連桿襯套壓出，活塞連桿組分解結束。

（6）按與拆卸相反的順序安裝活塞連桿組。

 

圖3  活塞環拆裝鉗-專用工具

圖4  活塞連桿組加熱拆裝法

 

4、注意事項

（1）安裝活塞和連桿時，應使活塞的安裝標記（頂部的箭頭或缺口）與連桿的安裝標記（圓形凸點）位于同側，如圖3所示。

（2）安裝活塞環時，各道環的順序和朝向不要裝錯，并保持正確的開口位置。

（3）具有分開式連桿蓋的連桿，大頭的孔是在連桿軸承蓋、桿身和連桿螺栓安裝好了才進行加工的。在蓋和身分開面的一外側刻有同一個號碼（見圖4），例如6，兩個“6”字應裝在同一側，如果裝錯了，孔可能變成錐形，或者蓋和桿身的分開面會錯開。

（4）連桿的標記是否正確檢查如圖7所示。一般情況下，連桿上刻有號碼的一邊朝向凸輪軸，修刮連桿軸瓦和安裝時不要弄錯。與此同時，某些凸輪軸機構是依靠通過連桿大端的噴油孔（如圖5所示）噴出的潤滑油來潤滑的，所以油孔應朝向凸輪軸方向。

 

圖5  活塞連桿組安裝記號	圖6  連桿蓋和桿身安裝圖
圖7  連桿的標記是否正確檢查	圖8  連桿大頭噴油孔示意圖

 

三、活塞與連桿的安裝與檢驗

1、將活塞上所標記的安裝方向認定準確

（1）有膨脹槽的活塞，應朝向連桿噴油孔的相對面；

（2）活塞頂上的箭頭，指向排氣管

（3）活塞頂上的凹槽，按相關位置裝配

（4）活塞平頂無記號，任意安裝（但不能裝錯缸）

2、活塞、活塞銷及連桿小頭的安裝

（1）將鋁制活塞（全浮式）活塞，放入水中加熱到75～85℃，如圖9（a）所示。取出活塞后迅速擦凈銷孔，將活塞銷推入孔的一端，如圖9（b）所示。

（2）首先清潔并吹干連桿，如圖10所示。然后在連桿襯套內涂以少許機油，把連桿伸入活塞內與活塞銷對正（注意方向：一般大頭上有油匙的一邊應朝向工作時的轉動方向），繼續用手的腕力將活塞銷推入另一銷孔（或用木槌敲進）。尤其用木槌往里頂時，活塞銷一定要裝正，否則對銷孔內表面有損傷。

（3）裝好后繼續放入水中加溫，當溫度達到90℃左右時，再從水中取出，當活塞銷處于垂直地面位置時，活塞銷在孔中應不能自動下移，如果下移就證明配合松；另外搖動連桿，看活塞銷是否在孔中轉動，如能轉動，證明配合正常。如活塞銷在孔中不轉動，則證明配合過緊，此時應把銷子打出來，適當修刮。

圖9  活塞銷安裝步驟示例

圖10  柴油機連桿清潔步驟

 

3、活塞銷與連桿襯套安裝檢驗

      在常溫下，檢查活塞銷與襯套的配合情況時，可以手扶住活塞，另一手持連桿大頭部分擺動，如果活塞銷和襯套配合正常，擺動時應有一定的阻力；或用手握住活塞，使連桿大頭部分稍向上，如圖11中的虛線位置，若襯套與活塞銷配合正常，則連桿能借本身的重量徐徐下降。若配合松時，則下降很快；若配合緊了，則連桿不下降。若配合稍松，可用合適的工具在襯套兩邊輕輕敲擊數下，這樣可以使襯套內徑稍變小，若緊得不多，則不必用刮刀修副，可將活塞銷裝進襯套，然后將活塞銷夾在虎鉗上來回搬動連桿，使襯套內表面磨得光滑些即可。

4、活塞銷兩端卡環的裝入

      如圖12所示。一定要把卡環裝在槽內，并使開口朝向活塞的上邊（活塞頂端方向），這是因為活塞銷端部受熱膨脹的系數大，卡環長期受高溫而失去彈力，開口朝上時，卡環端部回縮，不易跑出槽外，同時，開口朝上，還可以保存潤滑油。 卡環有兩種（鋼絲和鋼片）。如卡環為鋼片時，其卡環槽深度為0.6～0.7mm；卡環為鋼絲時，槽的深度為鋼絲直徑的1/2～2/3，卡環裝入槽內與槽的四周應接觸嚴密。卡環與活塞銷間的間隙均應不小于0.10mm。保留此間隙的目的在于使活塞銷受熱后有膨脹的余地。若沒有此間隙，活塞銷膨脹會使活塞的變形加大，甚至頂出卡環，易造成“拉缸”事故。間隙過小或沒有時，可將活塞銷磨短少許即可。

 

圖11  活塞銷和襯套配合

圖12  活塞銷座鎖環安裝示例

 

5、活塞連桿組的彎曲和扭曲檢驗

      在連桿校驗器上檢查整套活塞連桿組是否有彎曲和扭曲現象（檢查時不裝活塞環），檢查方法：按要求將活塞連桿組裝在連桿校驗器上，使活塞的底部與槽塊的頂部接觸，通過左右間隙的測量來確定活塞連桿組的扭曲，不得超過0.10mm；通過測量活塞裙部上下與平塊之間的間隙來確定活塞連桿組的彎曲，不得超過0.10mm，若超過規定就要重新對軸承活塞銷孔、連桿襯套、連桿的彎曲與扭曲進行校驗。

6、活塞連桿組的質量規定

      柴油發電機的型號不同，要求也不一樣，各柴油發電機說明書均有具體規定，例如康明斯系列柴油發電機，新機時在同一臺柴油發電機中各活塞質量差不得大于5g，在同一臺柴油發電機中各連桿組（包括連桿體、連桿蓋、大小頭軸承、連桿螺釘）質量差不得大于30g。一般修理時要求略低一些，例如鑄鐵活塞直徑在150mm左右的，各缸質量差不能超過15g，連桿不能超過30～40g，活塞連桿組不超過60～80g，氣缸直徑在100mm左右的鋁活塞各缸質量差不超過10g，連桿不能超過25～30g，活塞連桿組不能超過40～50g。

 

總結：

      綜上所述，活塞連桿組的各個部分在柴油發電機中起著重要的作用。它們的合理設計和優良性能可以提高柴油機的工作效率和可靠性，同時減少摩擦和磨損，延長發動機的使用壽命。因此，在柴油機維修過程中，對活塞連桿組的選材和加工工藝要進行仔細考慮，以確保其穩定可靠地工作。

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