使用說明書

柴油發電機組活塞連桿組的結構、作用、拆裝和檢測步驟

 

摘要：活塞連桿機構工作原理是將燃氣作用在活塞頂上的壓力轉變為能使曲軸旋轉運動而對外輸出的動力。在發動機工作過程中，燃料燃燒產生的氣體壓力直接作用在活塞頂上，推動活塞作往復直線運動，經活塞銷、連桿和曲軸 ，將活塞的往復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動。發動機大修的操作中，各部件的裝配質量直接影響到維修后的發動機性能，而活塞組的裝配又是其中的重中之重，如果裝配不當，很可能會造成部件損壞等嚴重后果。正確的安裝活塞連桿組可以確保發動機正常運轉，提高柴油發電機的性能和壽命。

 

一、活塞連桿組的基本結構

 

1、活塞

     活塞的主要作用是承受氣飾缸的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉，它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉并輸出動力;活塞的頁部還與氣新蓋、氣新壁共同組成燃燒室;

2、活塞環

      活塞環包括氣環和油環兩種。活塞環工作時受到氣缸中氣體的高溫高壓作用，其溫度較高，而且在氣新中高速運動，加上機油高溫變質，潤滑條件變壞，其磨損嚴重。活塞環磨損失效后，發動機出現啟動困難、功率不足、曲軸箱壓力升高、機油損耗量大、排氣冒黑煙，活塞邊面積碳嚴重;

3、活塞銷

      活塞銷的作用是連接活塞與連桿/小端 ，將活塞承豪的氣體的作用力傳遞給連桿。活塞銷為中空的圓柱體，一般采用低碳鋼、低碳合金鋼滲碳淬火或用45號中碳鋼高頻淬火;

4、連桿

      連桿的功用是連接活塞和曲軸，把活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，并將活塞承受的力傳給曲軸。

 

圖1  活塞連桿組基本結構三維圖

柴油機活塞連桿零件圖

 

二、活塞組的拆卸與檢查

 

1、活塞的檢查

      活塞磨損后，用外徑千分尺測量其橢圓度和錐度。測量時測活塞裙上下兩部分。測出的數據差值就是活塞的磨損量。測量時第一次測量部位應與活塞銷孔成90°的方向，第二次測量時應在活塞銷的軸線方向，這樣測得的數據就可算出活塞裙部的錐度和橢圓度，用量缸表測量汽缸直徑，便可算出汽缸與活塞的間隙。活塞裙與汽缸壁之間的間隙應符合產品說明書。

2、活塞環的拆裝與檢查

（1）活塞環的拆卸

      活塞環上如果環面上有黑點或環槽內有大量積炭或環槽側隙、槽隙超過允許的極限時需要更換活塞環。拆裝活塞環可用活塞環鉗或用三塊薄鋼片進行。由于活塞環的彈性是有限的，因此，拆裝時用力不要過猛，以免拆斷。拆出活塞時若發現活塞環已咬住，可浸在柴油（煤油或汽油也可以）中24h或更長一些時間，然后取出輕輕震擊，不需要刮削活塞環即能松動。

（2）活塞環的檢查

● 端隙的測量與檢查

      活塞環的端隙就是把活塞環放置在汽缸內壁中，在開口的位置應有間隙，留有這種間隙的主要作用是為了防止活塞環受熱膨脹后卡死在汽缸內。活塞環端隙的大小與汽缸內徑有關，在正常情況下，汽缸內徑為100mm時，端隙應在0.25～0.4mm之間。端隙的檢査一般用厚薄規進行測量，如圖3所示。

● 環槽側隙的測量與檢查：

      環槽側隙即活塞環在槽內上下間隙或稱端面軸向間隙。側隙過大將會影響活塞的密封作用；若過小會使活塞環在工作時卡死在槽內。檢查時，將活塞環放入槽內，用厚薄方法進行測量和檢驗（如圖4所示）。如果側隙過小，將活塞環放在細砂布〈背面平放在玻璃板）上進行研磨、邊研磨邊配合，直到按說明書規定的間隙為止。

● 活塞環槽隙的檢查：

      活塞環放入活塞環槽內，活塞環應低于活塞環槽岸（0.20～0.35）mm，以免工作時卡死在汽缸內。通常氣環槽隙為（0.15～0.35）mm，油環槽隙為（0.35～0.70）mm。

● 活塞環閉合間隙及端面軸向間隙的檢查：

      活塞環的閉合間隙是防止活塞環受熱膨脹后被卡死在缸內，安裝時必須保證這個間隙，活塞環閉合間隙及端面軸向間隙的測量，如果閉合間隙過小，應用銼刀進行修整。修整時應保證對口平整密合，鋒邊應倒去毛刺，以防安裝后刮傷缸壁。

 

圖3  活塞環端隙的檢查

圖4  活塞環側隙的檢查

 

（3）活塞環修理

● 活塞環端隙的銼俢

      在測量中，若發現端隙超過技術說明書中規定的數值，則應重新選配活塞環；若測量的數值小于規定的數值，則應用銼刀對環口的一端加以銼修，如圖5所示，另一端留做檢驗平面，直至修理到規定的數值為止。

● 活塞環平面研磨

      在測量中，如果感覺側隙過小，則可將活塞環平放在有砂紙的地方進行研磨，如圖6所示。若在測量時找不到規定的數據，則可按經驗數據進行如下修配。

 

圖5  活塞環端隙的銼俢

圖6  活塞環平面研磨

 

三、活塞連桿組的裝配

 

1、活塞環的安裝

      活塞環有鍍鉻層的環應裝第一道，若是扭曲環則內倒角的一面應向上；如果有外切角的環，則外切角的一面應向下。活塞環的開口應依次交錯配置互隔120°。

2、活塞組的安裝

      以4缸發動機為例，活塞組裝入氣缸的順序是1缸、4缸、2缸、3缸。轉動曲軸，使1缸和4缸的連桿軸頸位于最低點位置，將專用工具套在活塞環外圓，使活塞環壓縮到與活塞外圓平齊，將連桿大頭端伸入氣缸中。

3、連桿螺栓和螺母的裝配

      連桿大頭與曲軸連桿軸頸的連接，是柴油機最重要的結合。連桿螺栓經常承受交變載荷，它常采用優質合金鋼或優質碳鋼制造，并經調質熱處理，不能用普通螺栓代替，以免因強度不夠而疲勞斷裂。在使用過程中，應注意檢查其固緊情況，防止松動；定期拆裝檢查它有無裂紋和過度伸長等情況，必要時應及時換新。

      裝連桿螺栓時， 要對連桿螺栓做全面檢查，確認其無縮頸現象并且螺紋合格方可使用。應注意連桿螺栓和連桿螺母為英制螺紋，安裝時螺紋上應涂抹一層發動機潤滑油，將螺母平順地擰到螺栓上。表1是幾種機型連桿螺栓（母）扭緊力矩。在裝配時，應分2～3次、交替均勻地將連桿螺栓擰緊到規定的力矩，不能過大或過小，以免工作中造成連桿螺栓斷裂等事故。

4、連桿軸瓦的裝配

      連桿軸瓦裝在連桿大端孔內。它是一種滑動軸承（只有極少數小型發動機用滾動軸承），由兩個半圓形的瓦片組成，通常稱為軸瓦。現代發動機大都采用薄壁軸瓦。薄壁軸瓦是在鋼制的瓦背上澆鑄一層減磨合金（0.3～0. 8 mm）。連桿軸瓦可以保護連桿大端孔和曲軸的連桿軸頸，使連桿和曲軸能夠較長期地使用。

      連桿軸瓦應成套更換，尺寸應與連桿軸頸的尺寸相對應。連桿軸瓦上下瓦可以互換。連桿與連桿蓋是成對加工的，不允許更換。選配軸瓦時要先檢查瓦片的彈性，當瓦片壓入瓦蓋后，瓦片與瓦蓋要有一定的緊度，若瓦片能從瓦蓋上自由掉下來，則瓦片不能繼續使用；瓦片壓入瓦蓋后，應稍高于瓦蓋平面，一般為0.05～0. 10 mm。

      連桿軸瓦屬易損零件，其磨損速率主要受潤滑油的品質、配合間隙以及軸頸表面粗糙度的影響。機油品質差，雜質多，軸承間隙過小，容易造成軸瓦刮傷或燒瓦故障；間隙過大時，油膜不易形成，軸瓦合金層易產生疲勞裂紋甚至剝落。在選配連桿軸瓦前，應對連桿大端的端隙進行檢查，連桿大端的側面與曲軸曲柄之間有一定的間隙。一般發動機為0.17～0. 35 mm，柴油機為0.20～0. 50 mm，若超過規定值時，可修復連桿大端側面。

      安裝連桿軸瓦時，必須保證按原來的安裝位置裝回，不得錯裝。瓦片和瓦座之間必須清潔和緊密貼合，并應保證軸瓦和軸頸之間的規定配合間隙。裝配軸瓦時必須注意軸瓦的高度。高度過大時可銼修或用砂紙打磨；高度過小時應重新配瓦或修復座孔。注意嚴禁在瓦背加墊墊高軸瓦，以免影響散熱和造成軸瓦松動、損壞。連桿軸瓦應該按配對號和順序號裝配，并按規定扭矩均勻地擰緊螺母和螺栓。連桿軸瓦上制有定位唇，安裝時兩個定位唇分別嵌入連桿大頭和連桿蓋上的相應凹槽內，防止軸瓦在工作中產生轉動和軸向移動。

5、連桿蓋的裝配

      連桿大頭做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋。為保證連桿大端孔在裝配和工作時的精確幾何形狀，通常連桿體與連桿蓋配對加工，并在其上標有配對記號和標明第幾缸的數字，安裝時不可弄錯，且記號在同一側。此外，連桿體與連桿蓋的配合都有定位措施，有止口定位、銷套定位、鋸齒定位和螺栓定位（即在連桿螺栓上加工出定位帶）。

6、連桿襯套的裝配

      發動機大修中，在更換活塞、活塞銷的同時，也要更換連桿襯套，以保證它們之間的配合要求。襯套與連桿小頭孔的配合，不同的機型規定了不同的過盈量。過盈量過大會造成壓裝襯套困難，還易把襯套壓壞。過盈量的測量，可用游標卡尺分別測量連桿小頭孔內徑和新襯套的外徑，以此為根據選擇具有一定過盈量的新襯套。同時，還要求襯套有一定的加工余量，如過厚，鉸削次數多，容易鉸偏，過薄不易鉸成。經驗的判斷方法是：在襯套壓入連桿小頭孔之前，最好先與欲配的活塞銷試套，如能勉強套上，則為合適。套不上，說明加工余量太大；套上后松曠，加工余量太小，均應重新選配。

      新襯套在壓裝前先用比襯套內徑稍大的銑子，銑出舊襯套，并檢查襯套座孔有無毛糙卷邊，否則應予修整，以防擦傷襯套外圓。將新襯套外圓有傾角一端朝向連桿小頭座孔，放置端正，并用錘打入少許，然后放在虎鉗上，慢慢夾緊壓入。注意，對于整體式襯套應使襯套與連桿小頭油孔對正；對于兩個半截式的襯套，應使襯套壓至連桿小頭油孔的邊緣。

7、裝配注意事項

（1）安裝連桿小頭軸襯時，應將連桿小頭和軸襯上的油孔對齊，軸襯表面必須先涂上機油，使軸襯槽內充滿機油，保證活塞銷和軸襯的潤滑。由于連桿大頭內孔是在連桿螺釘按規定力矩擰緊后進行加工的，因此，連桿體和連桿蓋在同一側面上均打有配對號碼，重新裝配時不許調錯。新的連桿軸瓦具有互換性，但經使用過的連桿軸瓦，在拆卸后重裝時就不能調錯。

（2）活塞連桿組往汽缸內安裝時，應注意方向位置，切勿裝錯。連桿和活塞上都會有方向標記，一般是凸起或箭頭，這些標記通常應朝向正時系統方向，也就是連桿和活塞頂部標記應保持在同一側。若活塞頂有凹坑的應朝向噴油嘴一邊，連桿大端的軸承蓋應朝向右側的檢查孔。活塞頂部氣門凹陷處A應必須對連桿大頭切口的相對位置。

（3）活塞連桿組件在裝入汽缸之前，各零件必須涂以清潔的清油，將裝活塞工具放在汽缸套上，轉動曲軸把要安裝活塞連桿組的連桿軸頸轉到上止點后90°，然后，將活塞連桿組謹慎地裝入汽缸內，最后從機體窗孔內將連桿蓋按配對記號裝上，按規定力矩（1765.2～1961）N·m擰緊連桿螺釘。連桿軸承及主軸承帽固緊后，應用開口銷鎖牢，以防松動脫出造成嚴重事故。

（4）在裝入的過程中，要用手托住連桿大頭端，以免連桿螺栓劃傷氣缸壁和曲軸。用非金屬棒頂住活塞頂部，將其頂入氣缸中。當連桿大頭端與曲軸的連桿軸頸貼合后，安裝連桿軸承蓋，以規定力矩擰緊連桿螺栓。在所有活塞連桿組安裝完畢后，轉動曲軸，看是否有轉動困難或忽松忽緊的現象，如果有需要查明原因。

 

總結：

      依據具有曲柄連桿機構的發動機熱效率理論公式：η＝1-1/cr（k-1）（η為熱效率，cr為壓縮比，k為絕熱指數），柴油發電機較大的壓縮比能夠獲得較大的熱效率。但是，在柴油發電機處于全負荷工況時，受發動機內零部件強度和爆震等條件的限制，發動機的壓縮比不能太大。理想的狀態是，當柴油發電機處于部分負荷工況時，采用較大的壓縮比以獲得較高的熱效率，而全負荷時使用較小的壓縮比以獲得較大的功率和扭矩。但現有發動機的壓縮比是不可變的，因此，連桿組件的裝配對其有著決定性的作用。通過以上的安裝步驟，可以確保活塞連桿組的正確安裝。正確的安裝活塞連桿組可以提高發動機的性能和壽命，減少故障的發生。因此，在進行活塞連桿組的安裝時，務必注意以上事項，并按照相關的步驟和要求進行操作。

 

 

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