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1、第三章 柴油机主要运动部件【学习目标】掌握活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等各部件的功用、基本结构、安装要求及检查维护柴油机主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴组件，常称为曲柄连杆机构,如图1-17所示。它们是完成柴油机工作循环和实现能量转换的重要部件。图 1-17 主要运动部件1、2-气环 3-油环 4-卡簧 5-活塞 6-衬套 7-连杆 8-连杆轴承 9-连杆轴承盖 10-连杆螺栓 11-开口销 12-连杆螺母 13-活塞销 14-键 15-曲轴 16-螺栓 17-飞轮第一节 活寨组件活塞组件由活塞、活塞销和活塞环组成，如图 1-18所示。活塞环装在活塞的环槽内，活塞销装入活塞的销座孔
2、内。活寨组件在气缸内做往复直线运动。图 1-18 活寨组件一、活塞1、活塞的功用活塞的功用是与气缸套、气缸盖共同构成密闭的气缸空间，并沿气缸作往复直线运动，改变气缸容积，承受气体压力和侧推力。2、活塞的基本结构活塞为筒形活塞，由活塞顶、头部、环槽、裙部、销座组成，如图 1-19所示。图 1-19 筒形活塞结构活塞顶通常为简单曲面，如做成浅凹坑，以适应喷油器喷出燃油形状；头部是活塞顶到第一道环槽的一段圆柱体；环槽位于头部和裙部，头部有数道环槽，安装气环和油环，而裙部有 12 道环槽，安装油环，且油环环槽开有回油孔；裙部是头部以下的圆柱体，为活塞运动导向，并承受侧推力；销座是群部内凸出部分，并制有
3、圆孔，安装活塞销。3、活塞的常见损伤及检查活塞常见缺陷有活塞环槽、群部及销座孔磨损，活塞顶烧蚀，裂纹或破损等。（1）测量活塞裙部的磨损。应在活塞裙部上、中、下三个位置，且每个位置分别测出纵、横方向直径，计算其圆度和圆柱度，如图 1-20 所示。图 1-20 测量活塞裙部磨损（2）测量活塞与气缸的间隙。可采用尺寸比较法和直接测量法，尺寸比较法是用气缸中、下部横向的最大直径减去活塞裙部横向的最小直径获得；直接测量法是用塞尺直接测出活塞群部与气缸的间隙，但很少使用。（3）测量活塞环槽的磨损。采用标准样板或新活塞环，测出标准样板或新活塞环与环槽的间隙。（4）检查活塞销座孔磨损。用新活塞销与销座孔进行试
4、配。二、活塞销1、活塞销的功用活塞销的功用是连接活塞与连杆，并传递活塞与连杆之间的力。2、活塞销的基本结构活塞销为一中空的圆柱体，其内孔制成直径相同或中间厚两边薄。活塞销与活塞及连杆采用浮动式连接，即活塞销浮动于销座与连杆小头的销孔中，在活塞销两端用卡簧轴向定位，如图 1-21所示。这种连接方式结构简单、磨损均匀、工作可靠、使用寿命长、拆装较方便。图 1-21 活塞销与活塞浮动式连接3、活塞销的常见损伤及检查活塞销常见损伤有磨损、裂纹等。（1）测量活塞销的磨损。在活塞销长度方向左、中、右三个位置，且每个位置分别测出垂直、水平方向直径，计算活塞销的圆度和圆柱度。（2）检查活塞销的裂纹。通常采用磁
5、力探伤法检查活塞销是否有裂纹（尤其是横向裂纹） 。（3）检查活塞销与活塞销座孔的配合间隙。用新活塞与活塞销进行试配。三、活塞环活塞环是开有切口的扁形金属圆环。活塞环分为气环（密封环）和油环（刮油环）两种，如图 1-22所示。气环安装在活塞头部环槽内，油环安装在活塞头部最后一道环槽内及裙部下方环槽内。图 1-22 活塞环1、气环气环的功用是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并将活塞头部吸收的热量通过气缸壁传给冷却水。气环的密封主要依靠本身的弹性以及气缸内气体压力的作用力来实现。活塞上通常装有 35 道气环，安装时各气环的切口应在圆周方向错开 120或 180，多道气环对下窜气体可形成曲径式密封
6、，使切口处泄漏气体量大大降低。2、油环油环的功用是刮油和布油，辅助密封。气缸壁主要采用飞溅润滑方式，即曲轴旋转将滑油甩到气缸表面上进行润滑，在活塞下行时油环将多余的滑油刮下，而在活塞上行时将一层均匀的油膜铺涂在气缸壁上。这样既可以防止滑油窜入气缸燃烧掉，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力。3、活塞环间隙活塞环装入气缸后，依靠其圆周方向产生弹力与气缸壁贴合，并存在搭口间隙（活塞环切口开度） ，天地间隙（活塞环端面与环槽间轴向间隙，也称侧隙） 、背隙（活塞环内圆与环槽底圆间间隙） ，这些间隙作为热膨胀预留量，其大小直接影响到活塞环的运动状态和工作性能。4、活塞环常见损伤及检查活塞环常见损伤有
7、磨损、粘着和折断等。（1）检查活塞环搭口间隙。清洁活塞环，将活塞环平放在气缸下部磨损最小的部位，用塞尺直接测取搭口间隙或在搭口处涂些滑油等，用白纸印上搭口痕迹，再用直尺测量搭口痕迹的距离。活塞环搭口间隙应大于或等于安装间隙，小于极限间隙。（2）检查活塞环天地间隙。清洁活塞环及环槽，将活塞环装入活塞环槽中，用塞尺在活塞环与环槽的端面测量一圈，测量出环与环槽的间隙。（3）检查活塞环漏光。清洁活塞环，将活塞环放在标准的气缸中，用光照射检查活塞环与气缸的贴合情况。每处漏光弧长不得超过 30，整个漏光弧长相加不得超过 90，在环搭口附近 30范围内不得漏光，且所有漏光处用0.020.03 毫米塞尺不能插
8、进。（4）活塞环其他检查包括活塞环的径向厚度、弹力及表面损伤的检查。四、活塞组件的维护管理活塞组件的维护管理：（1）将柴油机的运行参数严格控制在规定的范围内，避免长期超负荷运行。（2）保证活塞组件与气缸之间的良好润滑，保证滑油的品质和供给量。（3）保持柴油机的良好燃烧，以防止发生活塞顶烧蚀。（4）当发生活塞拉缸时，柴油机转速将迅速下降或自停，曲轴箱冒烟，必须立即停车检修，或停止该缸喷油。（5）当发现柴油机的压缩压力显著下降时，停车后进行检查。（6）定期检修，仔细观察活塞组件的状况，并测量有关数据。五、活塞组件的安装要求活塞组件的安装要求：（1）安装前，应清洁、检查所有零件，确保合格后方可安装。
9、（2）活塞销两端装有卡簧，不能漏装，以免浮动式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁。（3）气环安装时，各环的切口在圆周方向应错开 120或 180。（4）油环安装时，刮刃的尖端应向下，不能装反。第二节 连杆组件一、连杆组件的功用连杆组件的功用是，连接活塞与曲轴，并将活塞往复运动转变为曲轴旋转运动。二、连杆组件的基本结构连杆组件主要由小头、杆身、大头等组成，如图 1-23所示。图 1-23 连杆组件连杆小头是与杆身连在一体的环状体，孔内压入村套，称为小端轴承，在连杆小端和衬套上铣有油槽或钻有油孔，以收集飞溅的润滑油并用以润滑，如图 1-24所示。连杆小头通过活塞销与活塞相连。图 1-24 连杆小头连杆大头一
10、般制成两半，一半为连杆盖，用连杆螺栓紧固在一起，如图 1-25所示。大端孔内装有轴瓦。连杆大头与曲轴曲柄销连接。图 1-25 连杆大头三、连杆组件的常见损伤及检查连杆组件的常见损伤有连杆杆身的变形（弯曲、扭曲和弯扭） 、裂纹、大小端轴承磨损、连杆螺栓损坏等。（1）检查连杆杆身变形。测量连杆长度和大、小端轴承座孔中心线平行度。（2）检查连杆杆身裂纹。清洁连杆，用色油法并借助放大镜检查杆身裂纹，或用磁力探伤法仔细检查杆身裂纹。（3）检查连杆螺栓。装上螺母来检查螺纹的磨损情况；用牙规和直尺检查螺纹的螺距和弯曲情况；检查连杆螺栓与螺栓孔的配合有无卡阻和松动现象；测量连杆螺栓塑性伸长等。四、连杆组件的安
11、装要求连杆组件的安装要求：（1）安装连杆小端村套。安装小端衬套时，应确保衬套与小端座孔的过盈量，避免因衬套转动将油孔堵住。（2）安装连杆大头。连杆与连杆盖通常配对加工，加工后，在它们同一侧标有记号，安装时注意不得互相调换或变更方向。连杆大头轴瓦常用定位唇定位，以防止轴瓦在座孔中转动，安装时注意嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中。部分轴瓦上还制有油孔，安装时应注意与连杆上相应的油孔对齐。（3）安装连杆螺栓。拧紧螺栓的方法和预紧力的大小，应严格按说明书的规定进行。必须使用专用工具或扭力扳手，两侧连杆螺栓必须交替拧紧，用力均匀，或将螺母拧入使连杆大头切口贴合后，再旋紧约 50即可。连杆螺栓拧紧后，应按规
12、定对螺母进行锁紧防松。连杆螺栓损坏后绝不能用其他螺栓来代替。第三节 曲轴飞轮组件曲轴飞轮组件包括曲轴和飞轮，如图 1-26所示。飞轮与曲轴一端连接。曲轴组件作旋转运动。图 1-26 曲轴组件一、曲轴1、曲轴的功用曲轴的功用是将活塞的往复运动通过连杆变成回转运动，将各缸所做的功汇集起来向外输出，带动柴油机的附属设备（如凸轮轴、气阀机构和各种泵等） 。2、曲轴的基本结构多缸柴油机的曲轴由若干个曲柄及前后端构成，如图 1-27所示。由于曲柄臂和曲柄销的重心不在主轴颈的中心线上，因此，在曲柄臂远离曲柄销一端安置平衡块。曲轴的前端（自由端）用来安装传动齿轮或皮带轮；后端（输出端）通常带有凸缘，用来安装飞
13、轮。图 1-27 曲轴曲轴的每个曲柄包括两个主轴颈、两个曲柄臂、一个曲柄销，曲柄臂连接曲柄销和主轴颈，如图 1-28所示。图 1-28 曲柄曲轴的形式有整体式、组合式和分段式三种，其中，整体式曲轴将所有曲柄、前后端做成一个整体，结构紧凑、重量轻，在中小型柴油机中普遍采用。为了保证柴油机具有良好的运转均匀性和平衡性，多缸柴油机的曲柄是按一定原则合理排列的，曲柄的排列决定于气缸的发货间隔和发火次序，直列六缸四冲程柴油机的曲柄排列如图 1-29所示，各缸发火间隔角为 120，发火顺序为 153624，1 与 6曲柄、2 与 5曲柄、3 与 4曲柄在同一方位。图 1-29 直列六缸四冲程柴油机的曲柄排
14、列在曲轴前后端轴颈处设置了密封装置，防止曲轴前后端沿轴颈表面漏油。常用的密封装置有填料油封（如油毛毡、石棉绳） 、橡胶骨架式油封、甩油盘和挡油螺纹等，一般采用两种或多种密封结构的复合形式，以获得良好的密封效果。3、曲轴的常见损伤及检查曲轴的常见损伤有轴颈磨损、裂纹、变形等。（1）检查曲轴轴颈磨损。应在轴颈长度方向的三个截面进行测量，每个截面均应测量垂直和水平两个方向直径，获得轴颈的圆度和圆柱度，如图 1-30 所示。若轴颈形状误差超过规定值，则予以修理或更换。图 1-30 检查曲轴轴颈磨损（2）检查曲轴轴颈裂纹。应特别检查轴颈圆角及油孔附近有无裂纹，如图1-31 所示。必要时采用磁力探伤法检查
15、。图 1-31 检查曲轴轴颈裂纹13-轴颈圆角裂纹 4、5-油孔附近裂纹二、飞轮1、飞轮的功用飞轮的功用是，储存做功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其他阻力，保证柴油机工作循环顺利进行；当曲轴转速变化时，依靠飞轮的惯性，使曲轴能均匀地旋转；协助气缸数较少的柴油机起动；协助调速器在柴油机负荷急剧变化时，阻止速度过大的变化；飞轮配有齿圈或盘车孔，以便电力起动或用盘车杆盘车。2、飞轮的基本结构在曲轴后端（输出端）装上飞轮，利用飞轮的转动惯性使柴油机运转更均匀和平稳。飞轮是一个圆形轮盘，轮缘较厚，具有较大的转动惯量，飞轮外圆周上安装了齿圈，供电力起动和盘车用，如图 1-32所示。有的飞
16、轮还刻有各缸上止点标志和 360刻度线，用于调整气阀定时和喷油定时。三、曲轴飞轮组件的维护管理曲轴飞轮组件的维护管理：（1）柴油机运行中，应经常察听曲轴箱中的声音，注意曲轴箱中有无烟气冒出，并注意滑油压力和温度。如发现异常现象，应立即查找原因，及时处理。（2）在操车时尽快越过临界转速区，避免过大的扭转振动对曲轴的损害。（3）定期检查曲轴轴颈和轴瓦的贴合情况。（4）注意检查滑油的品质，避免因滑油变质产生的酸性物质对轴颈的腐蚀。四、曲轴飞轮组件的安装要求曲轴飞轮组件的安装要求：（1）飞轮用螺栓与曲轴后端法兰盘连接，应保证飞轮与曲轴之间正确的相对位置（通常采用定位销定位） ，以免破坏曲轴组件的动平衡，并按规定扭矩拧紧螺栓。（2）正确安装曲轴前后端密封装置，防止漏油。（3）按规定扭矩拧紧主轴承盖螺栓。 本章小结活塞、活塞销、活塞环、连杆、曲轴和飞轮是柴油机的运动部件，保证柴油机完成工
