活塞连杆组的构造与检修课件

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1、2.3 活塞连杆组的构造与检修,2.3.1 活塞连杆组的构造,活塞 活塞环 活塞销 连杆 连杆轴承,活塞连杆组组成：,功用 承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 工作条件 高温：顶部温度达600K-700K。 高压：汽油机3-5MPa，柴油机6-9MPa。 高速：3000-6000r/min。 受力复杂：气体压力、惯性力等。,1、活塞,要求 （1）足够的刚度和强度； （2）良好的导热性和耐磨性； （3）质量小，热膨胀系数小； （4）与缸壁摩擦系数小。,1、活塞,材料 铝合金（Si-Cu-Mg） 成型方法 铸造； 锻造（强度更高，制造成本较高）。,1、 活塞,（1）

2、基本结构 可分为顶部、头部、裙部三部分。,1、活塞,活塞顶部： 是燃烧室的组成部分，形状有：,（1）活塞基本结构,产生扰流 利于燃烧,增大压缩比 F1赛车,特殊要求,工艺简单,活塞环槽以上的部分。 作用： 承受气体压力，并传给连杆； 与活塞环一起实现气缸的密封； 将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导 到气缸壁上。,活塞头部：,构造： 头部切有若干用以安装活塞环的环槽。 汽油机一般有2-3道环槽。上面1-2道用以安装气环，下面1道用以安装油环，油环槽底面上钻有许多径向小孔。 问题： 活塞环槽的磨损，特别是第一道环槽温度较高，其磨损更为严重。,活塞头部：,措施： 可在铝合金活塞环槽部位铸入由耐热合金

3、钢制造的环槽护圈； 还可以在第一道环槽上面切出较环槽窄的隔热槽。,活塞头部：,油环槽下端以下部分。 作用： 为活塞在气缸内作往复运动导向；承受侧压力。 要求： 一定的长度； 足够的面积。,活塞裙部：,基本形状： 薄壁圆筒，上部有活塞销座孔。 全裙式 圆筒为完整的。 拖板式 沿销座孔轴线方向（不受作用力的两侧）的裙部切去一部分以减轻重量。,活塞裙部：,位于活塞裙部的上部。 作用： 安装活塞销，将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。 结构： 厚壁圆筒，销座孔内有安放弹性卡环的卡环槽。,活塞销座：, 整个活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀，使配 合间隙变小。(原因：温度、膨胀系数) 活塞头部的膨胀大于裙部

4、，且自上而下膨胀 量由大而小。(原因：温度、壁厚) 裙部圆周方向向近似椭圆形变化，长轴在沿 活塞销座孔轴线方向。(原因：侧压力、金属 堆积) 这样将造成活塞与气缸壁的间隙发生变化。,（2）活塞的变形规律,预先在冷态下把活塞加工成裙部断面以 活塞销轴线方向为短轴的椭圆。,（3）针对活塞变形采取的结构措施,活塞头部的直径制成上小下大的阶梯形 或截锥形，或将活塞裙部制成上小下大 的截锥形。或活塞裙部做成变椭圆桶 形，椭圆度由下而上逐渐增大。,（3）针对活塞变形采取的结构措施,阶梯型,截锥型,锥型裙部,裙部开有横向的隔热槽，以减小活塞裙 部的受热量。 裙部开有纵向的膨胀槽，使裙部具有弹 性。（只适应负

5、荷不大的汽油机）,（3） 针对活塞变形采取的结构措施,双金属活塞在铝合金活塞裙部或销 座内嵌铸入钢片，限制活塞裙部的膨胀 量（恒范钢片式、筒形钢片式、自动调 节式）。 有的活塞将销座附近裙部外表制成凹陷 （0.5-1mm)。,（3）针对活塞变形采取的结构措施,按功用分类 气环用于气缸的密封、导热。 油环用来刮除气缸壁上多余的机 油。此外，油环也起到封气 的辅助作用。 工作条件 高温、高压、高速、润滑困难。,2、活塞环,要求 好的耐磨性、耐热性、磨合性、导热性； 高的强度、冲击韧性和足够的弹性。 材料 合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素）,2、活塞环,开口间隙1 又称为端隙，是

6、活塞环装入气缸后，该环在上止点时环的两端头的间隙。 （0.25-0.50mm）,活塞环间隙,注意：一道环开口位置应 避开作功行程受压 面，各环位置错开。,侧隙2 又称边隙，是指活塞环装入活塞后，环高方向上与活塞环槽之间的间隙。 背隙3 是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环背面（内圆柱面）与活塞环槽底部间的间隙。,活塞环间隙,功用： 密封、导热。,（1）气环,弹力F1形成第一密封面； 气体压力形成第二密封面； 窜入背隙的气体产生背压力F2形成对第一密封面的第二次密封。,气环的密封原理：,切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就可能卡死或折断。,气环的切口形状：,直角口

7、,阶梯型,斜口,带防转销钉槽,原因： 侧隙和背隙的存在。 后果： 燃烧室形成积炭，机油消耗增加，且环槽中形成积炭使环卡死失去密封作用，甚至折断活塞环。,活塞环的泵油作用：,为了加强密封、加速磨合、减小泵油以及改善润滑，在结构上出现了许多不同断面形状的气环。,气环的断面形状：,注意： 安装方向,功用： 刮除气缸壁上多余的润滑油。,（2）油环,结构型式： 普通油环 组合油环,（2）油环,功用 连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。 工作条件 高温、周期性冲击载荷、润滑条件差（一般靠飞溅润滑）。 要求 有足够的强度和刚度，质量尽可能小，以及有良好的耐磨性和耐冲击韧性。,3、活塞销,材料

8、 低碳钢或低碳含金钢，经渗碳或淬火处理而成。 （1）结构 活塞销通常做成空心圆柱体，其内孔形状有：圆柱形、两段截锥形、组合形。,3、活塞销,全浮式： 活塞销能在连杆小头衬套孔和活塞销座孔中自由转动。 半浮式： 销与座孔和小头，一处固定，一处浮动。,（2）活塞销的连接方式,功用 将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 工作条件 承受周期性变化的气体作用力、惯性力。 要求 有足够的刚度和强度；质量小。,4、连杆,材料 优质中碳钢或中碳合金钢。 （1）结构 连杆小头、杆身、连杆大头（包括连杆盖）。,4、连杆,大头的切口型式：平切口、斜切口。 斜切口连杆的定位：止口、套筒

9、、锯齿。,4、连杆,（2）V形发动机左右两列对应的气缸连杆是 共同接在一个连杆轴颈上的，它有三 种形式： 并列连杆式、主副连杆式、叉形连杆式。,4、连杆,功用 又叫连杆轴瓦（俗称小瓦），装于连杆大头内，保护轴颈和大头孔。 工作条件 交变载荷、高速摩擦、低速大负荷时润滑困难、润滑油变质带来腐蚀。 要求 足够的强度；良好的减磨性；良好的耐腐蚀性。,5、连杆轴承,（1）结构 由钢背和减摩层组成的分开式薄壁轴承。 钢背由1-3mm的低碳钢制成，减摩层是浇铸在钢背内圆上厚0.3-0.7mm的薄层减摩合金（如巴氏合金、铜铝合金、高锡铝合金等）。,5、连杆轴承,判断： 1、活塞环的泵油作用可以加强对气缸上部

10、的润 滑，因此是有益的。 2、活塞裙部的膨胀槽一般开在面对发动机前方 的右侧。 3、采用全浮式活塞销，无论在装配时还是在发 动机工作时，活塞销均能在活塞销座孔中自 由转动。 4、采用双金属活塞是为了提高活塞刚度。,复习与思考,2.3.2 活塞连杆组的检修,（1）活塞、活塞环、活塞销的选配； （2）连杆的检验与校正； （3）活塞连杆组的装配。,活塞连杆组的修理主要包括：,（1）活塞的耗损 活塞环槽的磨损； 活塞裙部的磨损； 活塞销座孔的磨损； 活塞刮伤； 活塞顶部的烧蚀； 活塞脱顶（即活塞头部与裙部分离）。,1、活塞的选配,按修理尺寸法修复气缸或活塞发生异常损坏时,须视情选配活塞, 选配时遵守下

11、列规定： 根据气缸的修理尺寸选配同一修理尺寸和同 一分组尺寸的活塞。 同一台发动机必须选用同一厂牌的活塞,以保 证材料、性能、重量、尺寸的一致性。 活塞裙部的锥度、椭圆度应符合规定的技术 要求。 活塞与气缸的间隙正常。,（2）活塞的选配,（3）配缸间隙的检查,测量活塞裙部尺寸,（1）活塞环的耗损 活塞环的磨损； 弹性减弱； 折断。,2、活塞环的选配,活塞环选配时，以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环。,（2）活塞环的选配,对活塞环的要求： 与气缸、活塞修理尺寸一致； 具有规定的弹力以保证气缸的密封性； 环的漏光度、端隙、侧隙、背隙应符合 原厂设计规定。

12、,（3）活塞环的检验,活塞环弹力是指活塞环端隙达到规定值时，作用在活塞环上的径向力。,活塞环的弹力检验：,活塞环的漏光度检验旨在检测环的外圆表面与缸壁的接触和密封程度。,活塞环的漏光度检验：,活塞环“三隙”的检验：,端隙的测量,侧隙的测量,活塞环“三隙”的检验：,为测量方便，背隙常以槽深与环厚之差来表示。 将环落入环槽底，用深度游标尺测出环外圆柱面沉入环岸的数值。,背隙的测量,（1）活塞销的耗损 磨损,3、活塞销的选配,用千分尺测量活塞销外径。,（2）活塞销与连杆衬套及活塞销座 孔配合磨损状况检查,用百分表测量活塞销座孔及连杆 衬套内径。,（2）活塞销与连杆衬套及活塞销座 孔配合磨损状况检查,

13、选配活塞销的原则是: 同一台发动机应选用同一厂牌、同一修理尺寸的成组活塞销，活塞销表面应无锈蚀和斑点，表面粗糙度0.8um，圆柱度误差0.0025mm,质量差在 10g范围内。 为了适应修理的需要，活塞销设有四级修理尺寸：+0.04mm、+0.08mm、+0.12mm、+0.16mm，每组尺寸差0.0025mm分为四组，可以根据活塞销座和连杆衬套的磨损程度来选择相应修理尺寸的活塞销。,（3）活塞销的选配,采用修理尺寸法修理时，活塞销与销座孔的配合要求，一般通过对活塞销座孔的铰削和镗削来实现；连杆衬套更换并进行铰（镗）削，使之与新的活塞销配合间隙达到标准。 近年来，不提倡用铰削方法对活塞销座孔及

14、连杆衬套进行修复，而是活塞销与销座和连杆衬套采用分组选配。由于相邻两组的直径差只有0.0025mm,通常难以测量而用涂色标记加以识别。装配时,只要活塞销与活塞销座和连杆衬套涂色标记相同即可。,（4）活塞销座孔的修理,（1）连杆常见损伤 连杆变形； 连杆小端衬套的磨损； 连杆大端与下盖结合平面的损伤。,4、连杆的检修,连杆变形的检验：,（2）连杆的检验与修理,测量结果分析： 正直： 三点规的三个测点都与检验器平板接触。,连杆变形的检验：,弯曲： 三点规的上测点与平板接触，而下两测点不与平板接触，且与平板间隙相等；或下两测点接触而上测点与平板不接触；则表明连杆弯曲。 这时用厚薄规测得的测点与平板间

15、的间隙值，即为连杆在100mm长度上的弯曲度值。 连杆弯曲程度不得大于0.05mm/100mm。,连杆变形的检验：,扭曲： 只有一个下测点与平板接触，另一个下 测点与平板的间隙为上测点与平板间隙的两 倍。 这时下测点与平板的间隙即为连杆在 100mm长度上的扭曲度数值。 连杆扭曲程度不得大于： 0.05mm100mm。,连杆变形的检验：,弯扭并存： 一个下测点与平板接触，但另一个下测 点的间隙不等于上测点间隙的两倍。 这时，下测点与平板的间隙为连杆在 100mm长度上的扭曲度；上测点与平板的间 隙和下测点与平板间隙一半的差值，即为连 杆在100mm长度上的弯曲度。,连杆变形的检验：,双重弯曲：

16、 连杆大头端面由限位 杆定位，测出小头端面与平板距离，再将连杆翻转1800后，按同样方法测出此距离。 两次测量数值之差为连杆双重弯曲度。,连杆变形的检验：,先校扭，后校弯，记住弯、扭方向，应避免反复的过校正。,连杆弯、扭的校正：,在更换活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以恢复其正常配合。 新衬套的外径应与小端承孔有0.10-0.20mm的过盈，以防止衬套在工作中发生转动。 衬套压装前先与活塞销试配。 衬套压入后，便可铰削或镗削，使其与活塞销的配合符合规定。,5、连杆衬套的修复：,（l）装配前先彻底清洗各零件。 （2）确认是同一缸号的活塞和连杆，安装方向 正确。 （3）全浮式组装： 由于销与销座孔常温下有微量过盈，通常采用热装合方法。将活塞在加热箱或水中加热至80-90取出，销涂以机油，装入活塞销座孔，并迅速通过连杆小头，直至另一销座孔，达到 销座孔的另一边缘，用尖嘴钳将卡环装于两端