2.3活塞連桿組的構(gòu)造與檢修2.3.1活塞連桿組的構(gòu)造

活塞活塞環(huán)活塞銷連桿連桿軸承活塞連桿組組成：

功用承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過(guò)活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。工作條件高溫：頂部溫度達(dá)600K-700K。高壓：汽油機(jī)3-5MPa，柴油機(jī)6-9MPa。高速：3000-6000r/min。受力復(fù)雜：氣體壓力、慣性力等。1、活塞

要求（1）足夠的剛度和強(qiáng)度；（2）良好的導(dǎo)熱性和耐磨性；（3）質(zhì)量小，熱膨脹系數(shù)小；（4）與缸壁摩擦系數(shù)小。1、活塞材料

鋁合金（Si-Cu-Mg）成型方法

鑄造；鍛造（強(qiáng)度更高，制造成本較高）。1、活塞（1）基本結(jié)構(gòu)

可分為頂部、頭部、裙部三部分。1、活塞◆活塞頂部：

是燃燒室的組成部分，形狀有：（1）活塞基本結(jié)構(gòu)

產(chǎn)生擾流利于燃燒增大壓縮比

F1賽車特殊要求工藝簡(jiǎn)單

活塞環(huán)槽以上的部分。作用：①承受氣體壓力，并傳給連桿；②與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；③將活塞頂所吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳導(dǎo)到氣缸壁上?！艋钊^部：構(gòu)造：頭部切有若干用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。汽油機(jī)一般有2-3道環(huán)槽。上面1-2道用以安裝氣環(huán)，下面1道用以安裝油環(huán)，油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔。問(wèn)題：

活塞環(huán)槽的磨損，特別是第一道環(huán)槽溫度較高，其磨損更為嚴(yán)重?！艋钊^部：措施：

可在鋁合金活塞環(huán)槽部位鑄入由耐熱合金鋼制造的環(huán)槽護(hù)圈；還可以在第一道環(huán)槽上面切出較環(huán)槽窄的隔熱槽。

◆活塞頭部：

油環(huán)槽下端以下部分。作用：為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；承受側(cè)壓力。要求：●一定的長(zhǎng)度；●足夠的面積。◆活塞裙部：基本形狀：薄壁圓筒，上部有活塞銷座孔。全裙式圓筒為完整的。拖板式沿銷座孔軸線方向（不受作用力的兩側(cè)）的裙部切去一部分以減輕重量。◆活塞裙部：

位于活塞裙部的上部。作用：安裝活塞銷，將活塞頂部氣體作用力經(jīng)活塞銷傳給連桿。結(jié)構(gòu)：厚壁圓筒，銷座孔內(nèi)有安放彈性卡環(huán)的卡環(huán)槽。◆活塞銷座：①整個(gè)活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹，使配合間隙變小。(原因：溫度、膨脹系數(shù))②活塞頭部的膨脹大于裙部，且自上而下膨脹量由大而小。(原因：溫度、壁厚)③裙部圓周方向向近似橢圓形變化，長(zhǎng)軸在沿活塞銷座孔軸線方向。(原因：側(cè)壓力、金屬堆積)

這樣將造成活塞與氣缸壁的間隙發(fā)生變化。（2）活塞的變形規(guī)律①預(yù)先在冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面以活塞銷軸線方向?yàn)槎梯S的橢圓。（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施②活塞頭部的直徑制成上小下大的階梯形或截錐形，或?qū)⒒钊共恐瞥缮闲∠麓蟮慕劐F形。或活塞裙部做成變橢圓桶形，橢圓度由下而上逐漸增大。（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施階梯型截錐型錐型裙部③裙部開(kāi)有橫向的隔熱槽，以減小活塞裙部的受熱量。④裙部開(kāi)有縱向的膨脹槽，使裙部具有彈性。（只適應(yīng)負(fù)荷不大的汽油機(jī)）（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施⑤雙金屬活塞——在鋁合金活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，限制活塞裙部的膨脹量（恒范鋼片式、筒形鋼片式、自動(dòng)調(diào)節(jié)式）。⑥有的活塞將銷座附近裙部外表制成凹陷（0.5-1mm)。（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施按功用分類◆氣環(huán)——用于氣缸的密封、導(dǎo)熱?！粲铜h(huán)——用來(lái)刮除氣缸壁上多余的機(jī)油。此外，油環(huán)也起到封氣的輔助作用。工作條件高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑困難。2、活塞環(huán)

要求好的耐磨性、耐熱性、磨合性、導(dǎo)熱性；高的強(qiáng)度、沖擊韌性和足夠的彈性。材料合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素）2、活塞環(huán)◆開(kāi)口間隙△1

又稱為端隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后，該環(huán)在上止點(diǎn)時(shí)環(huán)的兩端頭的間隙。（0.25-0.50mm）活塞環(huán)間隙注意：一道環(huán)開(kāi)口位置應(yīng)避開(kāi)作功行程受壓面，各環(huán)位置錯(cuò)開(kāi)?！魝?cè)隙△2

又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，環(huán)高方向上與活塞環(huán)槽之間的間隙?！舯诚丁?

是活塞及活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面（內(nèi)圓柱面）與活塞環(huán)槽底部間的間隙。活塞環(huán)間隙①功用：

密封、導(dǎo)熱。（1）氣環(huán)

彈力F1形成第一密封面；氣體壓力形成第二密封面；竄入背隙的氣體產(chǎn)生背壓力F2形成對(duì)第一密封面的第二次密封。②氣環(huán)的密封原理：

切口間隙過(guò)大，則漏氣嚴(yán)重，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減??；間隙過(guò)小，活塞環(huán)受熱膨脹后就可能卡死或折斷。③氣環(huán)的切口形狀：直角口階梯型斜口帶防轉(zhuǎn)銷釘槽原因：

側(cè)隙和背隙的存在。后果：燃燒室形成積炭，機(jī)油消耗增加，且環(huán)槽中形成積炭使環(huán)卡死失去密封作用，甚至折斷活塞環(huán)。④活塞環(huán)的泵油作用：

為了加強(qiáng)密封、加速磨合、減小泵油以及改善潤(rùn)滑，在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了許多不同斷面形狀的氣環(huán)。⑤氣環(huán)的斷面形狀：注意：安裝方向功用：

刮除氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油。（2）油環(huán)結(jié)構(gòu)型式：◆普通油環(huán)◆組合油環(huán)（2）油環(huán)功用連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。工作條件高溫、周期性沖擊載荷、潤(rùn)滑條件差（一般靠飛濺潤(rùn)滑）。要求有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量盡可能小，以及有良好的耐磨性和耐沖擊韌性。3、活塞銷

材料低碳鋼或低碳含金鋼，經(jīng)滲碳或淬火處理而成。（1）結(jié)構(gòu)活塞銷通常做成空心圓柱體，其內(nèi)孔形狀有：圓柱形、兩段截錐形、組合形。

3、活塞銷◆全浮式：

活塞銷能在連桿小頭襯套孔和活塞銷座孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)?！舭敫∈剑?/p>

銷與座孔和小頭，一處固定，一處浮動(dòng)。

（2）活塞銷的連接方式

功用將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作條件承受周期性變化的氣體作用力、慣性力。要求有足夠的剛度和強(qiáng)度；質(zhì)量小。4、連桿

材料優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼。（1）結(jié)構(gòu)連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）。4、連桿大頭的切口型式：平切口、斜切口。斜切口連桿的定位：止口、套筒、鋸齒。4、連桿（2）V形發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列對(duì)應(yīng)的氣缸連桿是共同接在一個(gè)連桿軸頸上的，它有三種形式：

并列連桿式、主副連桿式、叉形連桿式。4、連桿功用又叫連桿軸瓦（俗稱小瓦），裝于連桿大頭內(nèi)，保護(hù)軸頸和大頭孔。工作條件交變載荷、高速摩擦、低速大負(fù)荷時(shí)潤(rùn)滑困難、潤(rùn)滑油變質(zhì)帶來(lái)腐蝕。要求足夠的強(qiáng)度；良好的減磨性；良好的耐腐蝕性。5、連桿軸承

（1）結(jié)構(gòu)由鋼背和減摩層組成的分開(kāi)式薄壁軸承。鋼背由1-3mm的低碳鋼制成，減摩層是澆鑄在鋼背內(nèi)圓上厚0.3-0.7mm的薄層減摩合金（如巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金等）。5、連桿軸承判斷：1、活塞環(huán)的泵油作用可以加強(qiáng)對(duì)氣缸上部的潤(rùn)滑，因此是有益的。2、活塞裙部的膨脹槽一般開(kāi)在面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前方的右側(cè)。3、采用全浮式活塞銷，無(wú)論在裝配時(shí)還是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷均能在活塞銷座孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。4、采用雙金屬活塞是為了提高活塞剛度。

復(fù)習(xí)與思考2.3.2活塞連桿組的檢修（1）活塞、活塞環(huán)、活塞銷的選配；（2）連桿的檢驗(yàn)與校正；（3）活塞連桿組的裝配。

活塞連桿組的修理主要包括：

（1）活塞的耗損◆活塞環(huán)槽的磨損；◆活塞裙部的磨損；◆活塞銷座孔的磨損；◆活塞刮傷；◆活塞頂部的燒蝕；◆活塞脫頂（即活塞頭部與裙部分離）。1、活塞的選配

按修理尺寸法修復(fù)氣缸或活塞發(fā)生異常損壞時(shí),須視情選配活塞,選配時(shí)遵守下列規(guī)定：

①根據(jù)氣缸的修理尺寸選配同一修理尺寸和同一分組尺寸的活塞。②同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)必須選用同一廠牌的活塞,以保證材料、性能、重量、尺寸的一致性。③活塞裙部的錐度、橢圓度應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)要求。④活塞與氣缸的間隙正常。

（2）活塞的選配

（3）配缸間隙的檢查測(cè)量活塞裙部尺寸（1）活塞環(huán)的耗損◆活塞環(huán)的磨損；◆彈性減弱；◆折斷。

2、活塞環(huán)的選配

活塞環(huán)選配時(shí)，以氣缸的修理尺寸為依據(jù)，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用與氣缸和活塞修理尺寸等級(jí)相同的活塞環(huán)。

（2）活塞環(huán)的選配

對(duì)活塞環(huán)的要求：●與氣缸、活塞修理尺寸一致；●具有規(guī)定的彈力以保證氣缸的密封性；●環(huán)的漏光度、端隙、側(cè)隙、背隙應(yīng)符合原廠設(shè)計(jì)規(guī)定。

（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)

活塞環(huán)彈力是指活塞環(huán)端隙達(dá)到規(guī)定值時(shí)，作用在活塞環(huán)上的徑向力。

①活塞環(huán)的彈力檢驗(yàn)：

活塞環(huán)的漏光度檢驗(yàn)旨在檢測(cè)環(huán)的外圓表面與缸壁的接觸和密封程度。

②活塞環(huán)的漏光度檢驗(yàn)：③活塞環(huán)“三隙”的檢驗(yàn)：端隙的測(cè)量側(cè)隙的測(cè)量③活塞環(huán)“三隙”的檢驗(yàn)：

為測(cè)量方便，背隙常以槽深與環(huán)厚之差來(lái)表示。將環(huán)落入環(huán)槽底，用深度游標(biāo)尺測(cè)出環(huán)外圓柱面沉入環(huán)岸的數(shù)值。背隙的測(cè)量（1）活塞銷的耗損

磨損3、活塞銷的選配①用千分尺測(cè)量活塞銷外徑。（2）活塞銷與連桿襯套及活塞銷座

孔配合磨損狀況檢查②用百分表測(cè)量活塞銷座孔及連桿襯套內(nèi)徑。（2）活塞銷與連桿襯套及活塞銷座

孔配合磨損狀況檢查

選配活塞銷的原則是:

同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用同一廠牌、同一修理尺寸的成組活塞銷，活塞銷表面應(yīng)無(wú)銹蝕和斑點(diǎn)，表面粗糙度≤0.8um，圓柱度誤差≤0.0025mm,質(zhì)量差在10g范圍內(nèi)。為了適應(yīng)修理的需要，活塞銷設(shè)有四級(jí)修理尺寸：+0.04mm、+0.08mm、+0.12mm、+0.16mm，每組尺寸差0.0025mm分為四組，可以根據(jù)活塞銷座和連桿襯套的磨損程度來(lái)選擇相應(yīng)修理尺寸的活塞銷。

（3）活塞銷的選配

采用修理尺寸法修理時(shí)，活塞銷與銷座孔的配合要求，一般通過(guò)對(duì)活塞銷座孔的鉸削和鏜削來(lái)實(shí)現(xiàn)；連桿襯套更換并進(jìn)行鉸（鏜）削，使之與新的活塞銷配合間隙達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，不提倡用鉸削方法對(duì)活塞銷座孔及連桿襯套進(jìn)行修復(fù)，而是活塞銷與銷座和連桿襯套采用分組選配。由于相鄰兩組的直徑差只有0.0025mm,通常難以測(cè)量而用涂色標(biāo)記加以識(shí)別。裝配時(shí),只要活塞銷與活塞銷座和連桿襯套涂色標(biāo)記相同即可。（4）活塞銷座孔的修理（1）連桿常見(jiàn)損傷◆連桿變形；◆連桿小端襯套的磨損；◆連桿大端與下蓋結(jié)合平面的損傷。

4、連桿的檢修

①連桿變形的檢驗(yàn)：（2）連桿的檢驗(yàn)與修理

測(cè)量結(jié)果分析：●正直：三點(diǎn)規(guī)的三個(gè)測(cè)點(diǎn)都與檢驗(yàn)器平板接觸。①連桿變形的檢驗(yàn)：●彎曲：

三點(diǎn)規(guī)的上測(cè)點(diǎn)與平板接觸，而下兩測(cè)點(diǎn)不與平板接觸，且與平板間隙相等；或下兩測(cè)點(diǎn)接觸而上測(cè)點(diǎn)與平板不接觸；則表明連桿彎曲。這時(shí)用厚薄規(guī)測(cè)得的測(cè)點(diǎn)與平板間的間隙值，即為連桿在100mm長(zhǎng)度上的彎曲度值。

連桿彎曲程度不得大于0.05mm/100mm。①連桿變形的檢驗(yàn)：●扭曲：

只有一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板接觸，另一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板的間隙為上測(cè)點(diǎn)與平板間隙的兩倍。這時(shí)下測(cè)點(diǎn)與平板的間隙即為連桿在100mm長(zhǎng)度上的扭曲度數(shù)值。

連桿扭曲程度不得大于：0.05mm／100mm。

①連桿變形的檢驗(yàn)：●彎扭并存：

一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板接觸，但另一個(gè)下測(cè)點(diǎn)的間隙不等于上測(cè)點(diǎn)間隙的兩倍。這時(shí)，下測(cè)點(diǎn)與平板的間隙為連桿在100mm長(zhǎng)度上的扭曲度；上測(cè)點(diǎn)與平板的間隙和下測(cè)點(diǎn)與平板間隙一半的差值，即為連桿在100mm長(zhǎng)度上的彎曲度。

①連桿變形的檢驗(yàn)：●雙重彎曲：連桿大頭端面由限位桿定位，測(cè)出小頭端面與平板距離，再將連桿翻轉(zhuǎn)1800后，按同樣方法測(cè)出此距離。兩次測(cè)量數(shù)值之差為連桿雙重彎曲度。

①連桿變形的檢