活塞連桿組拆裝與調(diào)整課件

2.2活塞連桿組拆裝與調(diào)整

2012年2月主要內(nèi)容：1.活塞2.活塞環(huán)3.活塞銷4.連桿組認(rèn)識(shí)活塞連桿組

2、活塞連桿組的功用（1）將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（3）將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩。一、活塞

1、活塞的功用（1）與氣缸、氣缸蓋組成燃燒室。（2）承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。3、對(duì)活塞的要求（1）剛度和強(qiáng)度應(yīng)足夠大，傳力可靠。（2）導(dǎo)熱性能好，耐高壓、高溫、磨損。（3）質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力。4、活塞的材料（1）鋁合金——質(zhì)量小，強(qiáng)度大，導(dǎo)熱性好。（2）灰鑄鐵——承壓能力強(qiáng)。少數(shù)高強(qiáng)度柴油機(jī)采用。注意點(diǎn)：現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)廣泛采用鋁合金活塞，只在極少數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鑄鐵或耐熱鋼活塞。（1）活塞頂部位置——第一道活塞環(huán)槽以上部分。功用——燃燒室的組成部分，承受氣體壓力。汽油機(jī)活塞頂部的形狀

柴油機(jī)活塞頂部的形狀

（3）活塞裙部位置——油環(huán)環(huán)槽以下部分。功用——導(dǎo)向，承受側(cè)壓力?；钊共炕钊共康念愋?/p>

6、活塞的變形

活塞的變形

活塞裙部的變形

為補(bǔ)償或限制活塞的變形，可采用如下工藝措施：（1）活塞裙部橢圓形（3）活塞銷座處凹陷

（4）雙金屬活塞——在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量。在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。由于恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連且恒范鋼的熱膨脹系數(shù)只有鋁合金的1/10左右，因此當(dāng)溫度升高時(shí)，在恒范鋼片的牽制下，裙部在活塞銷孔軸線方向的熱膨脹量很小。若將普通碳素鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內(nèi)側(cè)形成雙金屬壁，則由于兩種金屬的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度升高時(shí)雙金屬壁發(fā)生彎曲，而鋼片兩端的距離基本不變，從而限制了裙部的熱膨脹量。因?yàn)檫@種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大，所以稱這種活塞為自動(dòng)熱補(bǔ)償活塞。3）筒形鋼片式——澆鑄時(shí)，將鋼筒夾在鋁合金中，冷凝時(shí)鋼筒內(nèi)外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生“收縮縫隙”和拉應(yīng)力。工作時(shí)因要先消除“收縮縫隙”和拉應(yīng)力而膨脹量減小。

鑲筒形鋼片活塞鑲嵌纖維增強(qiáng)合金圓環(huán)的鋁活塞（5）開(kāi)槽活塞——裙部開(kāi)絕熱-膨脹槽（“T”形或形槽），其中橫槽叫絕槽，豎槽叫膨脹槽。（6）拖板活塞——在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不承受側(cè)向力一側(cè)的裙部部分地去掉。7、活塞的冷卻（1）自由噴射冷卻法——從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油。（2）振蕩冷卻法——從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運(yùn)動(dòng)使機(jī)油在槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。（3）強(qiáng)制冷卻法——在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動(dòng)以冷卻活塞。強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所采用?；钊睦鋮s

8、活塞的表面處理（1）活塞頂進(jìn)行硬模陽(yáng)極氧化處理（2）活塞裙部鍍錫或鍍鋅（3）在活塞裙部涂覆石墨二、活塞環(huán)

1、活塞環(huán)的類型

2、活塞環(huán)的功用（1）氣環(huán)的功用——密封，傳熱。（2）油環(huán)的功用——布油潤(rùn)滑，輔助密封。3、活塞環(huán)的工作條件高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑條件極差?；钊h(huán)的平均壽命——6萬(wàn)公里。4、對(duì)活塞環(huán)的要求良好的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。5、活塞環(huán)材料目前廣泛應(yīng)用的活塞環(huán)材料有優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。（一）氣環(huán)1、氣環(huán)的功用（1）密封：防止氣缸內(nèi)的氣體竄入油底殼。（2）傳熱：將活塞頭部的熱量傳給氣缸壁。（3）輔助刮油、布油。2、活塞環(huán)的間隙1-氣缸；2-活塞環(huán)；3-活塞；△1-開(kāi)口間隙；△2-側(cè)隙；△3-背隙活塞環(huán)的三個(gè)間隙：（1）端隙Δ1——又稱開(kāi)口間隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后開(kāi)口處的間隙。一般為0.25mm-0.50mm；（2）側(cè)隙Δ2——又稱邊隙，是環(huán)高方向上與環(huán)槽之間的間隙。第一道環(huán)因溫度高，一般為0.04mm-0.10mm；其它氣環(huán)一般為0.03mm-0.07mm。油環(huán)一般側(cè)隙較小，一般為0.025mm-0.07mm；（3）背隙Δ3——是活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面與環(huán)槽底部的間隙。一般為0.5mm-1mm。3、氣環(huán)的密封原理

活塞環(huán)密封面的形成：（1）第一密封面的建立——活塞環(huán)在自由狀態(tài)下，活塞環(huán)外徑＞氣缸直徑，活塞環(huán)裝入后在其彈力P0作用下與氣缸壁壓緊，形成第一密封面。（2）第二密封面的建立——活塞環(huán)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力Pj，與缸壁間產(chǎn)生摩擦力F，以及側(cè)隙有氣體壓力P1，在這三個(gè)力的共同作用下，使環(huán)靠在環(huán)槽的上側(cè)或下側(cè)，形成第二密封面。（3）氣環(huán)的第二次密封——竄入背隙和側(cè)隙的氣體，使活塞環(huán)對(duì)氣缸壁和活塞環(huán)槽進(jìn)一步壓緊，加強(qiáng)了第一、二密封面的密封。氣環(huán)的密封原理

4、氣環(huán)的氣環(huán)開(kāi)口形狀（1）直開(kāi)口——工藝性好，但密封性差。（2）階梯形開(kāi)口——密封性好，工藝性差。（3）斜開(kāi)口——密封性和工藝性介于前兩種開(kāi)口之間，斜角一般為30°或45°。

5、氣環(huán)的斷面形狀

（1）矩形環(huán)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，散熱好，磨合性差，但易產(chǎn)生“泵油”作用。應(yīng)用：應(yīng)用最廣。（2）錐形環(huán)特點(diǎn)：密封性好，磨合性好，上行有“布油”作用，下行有“刮油”作用，傳熱性差。應(yīng)用：錐面環(huán)傳熱性差，所以不用作第一道氣環(huán)，常裝到第二、三道環(huán)槽上。安裝：安裝時(shí)錐角應(yīng)朝下。由于錐角很小，一般不易識(shí)別，為避免裝錯(cuò)，在環(huán)的上側(cè)面標(biāo)有向上的記號(hào)。

（3）扭曲環(huán)特點(diǎn)：具有錐形環(huán)的特點(diǎn)，減小了泵油作用，作功行程散熱良好。應(yīng)用安裝：內(nèi)上切扭曲環(huán)裝入第一道環(huán)槽，外下切扭曲環(huán)裝入第二、三道環(huán)槽。扭曲環(huán)工作示意圖

（4）梯形環(huán)特點(diǎn)：抗粘結(jié)性好。應(yīng)用：多用于熱負(fù)荷較大柴油機(jī)的第一道氣環(huán)。（5）桶面環(huán)特點(diǎn)：密封性好，磨合性好，“刮油”效果好。（6）開(kāi)槽環(huán)——開(kāi)槽環(huán)在外圓面上加工出環(huán)形槽，在槽內(nèi)填充能吸附機(jī)油的多孔性氧化鐵，有利于潤(rùn)滑、磨合和密封。

（7）頂岸環(huán)——頂岸環(huán)斷面為“L”形。因?yàn)轫敯董h(huán)距活塞頂面近，作功行程時(shí)，燃?xì)鈮毫δ苎杆僮饔糜诃h(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面，使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封。各種斷面形狀氣環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

形狀特點(diǎn)示意圖矩形環(huán) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣；但有泵油作用扭曲環(huán)斷面不對(duì)稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲，減小泵油作用，減輕磨損錐面環(huán)減少了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封；可形成油膜改善潤(rùn)滑，但導(dǎo)熱性差，不適用第一道環(huán)梯形環(huán)可將沉積在環(huán)中的結(jié)焦擠出，避免環(huán)折斷，且密封性較好；但加工困難，精度要求高桶面環(huán)上下均可形成油膜，且對(duì)活塞的擺動(dòng)適應(yīng)性好，接觸面小，利于密封，但外圓為凸圓弧形，加工困難6、氣環(huán)的泵油作用

氣環(huán)的泵油原理

氣環(huán)的泵油作用是有害的活塞環(huán)的“泵油”危害：（1）增加了潤(rùn)滑油的消耗。（2）火花塞沾油不跳火。（3）燃燒室積炭增多，燃燒性能變壞。（4）環(huán)槽內(nèi)形成積炭，擠壓活塞環(huán)而失去密封性。（5）加劇了氣缸的磨損。措施：（1）采用扭曲環(huán)。（2）采用組合式油環(huán)。（3）油環(huán)下設(shè)減壓腔。（二）油環(huán)

1、油環(huán)的功用（1）布油潤(rùn)滑：將機(jī)油均勻地刮配到氣缸壁上（2）刮油：將多余的機(jī)油刮下，回流到油底殼。（3）輔助密封：輔助密封氣體。各種結(jié)構(gòu)的油環(huán)

2、油環(huán)的種類

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，成本低與氣缸壁接觸壓力高，適應(yīng)性好，刮油效果強(qiáng)，但成本高（1）整體式油環(huán)——又稱普通油環(huán)，其外圓上切有環(huán)形槽，槽底開(kāi)有回油用的小孔或窄槽。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，刮油能力較差，密封性較差。應(yīng)用：應(yīng)用逐漸減少，將被組合式油環(huán)逐步取代。

（2）組合式油環(huán)——由上下刮油片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力的襯簧組成。特點(diǎn)：1）密封好。2）無(wú)側(cè)隙，無(wú)竄油。3）刮油能力強(qiáng)。4）適應(yīng)性好。5）回油能力強(qiáng)。應(yīng)用：應(yīng)用廣泛。1-鋼片；2-襯簧；3-徑向襯簧；4-軸向襯簧；5-活塞3、油環(huán)的結(jié)構(gòu)型式槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種4、油環(huán)的斷面形狀常見(jiàn)的油環(huán)斷面形狀有切槽斷面、倒角斷面、組合斷面、螺旋襯簧斷面幾種形式。5、油環(huán)的刮油作用

油環(huán)的刮油作用是有利的。三、活塞銷

1、活塞銷功用連接活塞和連桿，把活塞所受的力傳給連桿。2、活塞銷工作條件（1）承受大小和方向都不斷變化的沖擊性載荷。（2）潤(rùn)滑條件差。（3）工作溫度高。3、對(duì)活塞銷的要求強(qiáng)度高、剛度大、韌性強(qiáng)、耐磨性高、重量輕。4、活塞銷材料低碳鋼或低合金鋼，表面滲碳或滲氮處理。5、活塞銷結(jié)構(gòu)——厚壁空心圓柱體

活塞銷的內(nèi)孔形狀

6、活塞銷連接方式

活塞銷連接方式比較：（1）全浮式——發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作溫度下工作時(shí)，活塞銷與活塞銷座孔、活塞銷與連桿小頭都是間隙配合，活塞銷處于“浮動(dòng)”狀態(tài)，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。注意點(diǎn)：為防止活塞銷軸向竄動(dòng)，活塞銷用卡環(huán)進(jìn)行軸向定位。裝配方法：活塞銷與銷座孔在冷態(tài)時(shí)為過(guò)渡配合，采用分組選配法。采用熱裝法裝配，將活塞放入熱水或熱油中加熱后，迅速將活塞銷裝入。（2）半浮式——發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作溫度下工作時(shí)，活塞銷固定在連桿小頭中或活塞銷固定在活塞銷座孔中（一般固定連桿小頭），活塞銷一處固定，一處浮動(dòng)，處于“半浮動(dòng)”狀態(tài)。注意點(diǎn)：活塞銷不需要軸向定位。裝配方法：加熱連桿小頭后，將活塞銷裝入，冷態(tài)時(shí)為過(guò)盈配合。7、活塞銷偏置

四、連桿組

連桿與活塞銷、活塞間的連接關(guān)系

1、連桿組的功用（1）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（2）將活塞承受的力傳給曲軸。2、連桿組的工作條件承受復(fù)雜的交變應(yīng)力。3、對(duì)連桿組的要求足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，質(zhì)量盡量要小。4、連桿組的組成——由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等組成。

（一）連桿體與連桿蓋1、組成構(gòu)造2、連桿的材料——合金調(diào)質(zhì)鋼、鍛造鎂合金、稀土鎂球鐵。3、連桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）連桿小頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——短圓筒形，內(nèi)壓減摩的連桿小頭襯套。

（2）連桿桿身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——連桿桿身做成“工”字形斷面。（3）連桿大頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)連桿大頭一般做成剖分式，連桿體與連桿蓋組合鏜孔，內(nèi)裝連桿軸承。4、連桿體與連桿蓋剖分面形式（1）平切口——多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)采用。（2）斜切口——部分柴油機(jī)或少數(shù)強(qiáng)化汽油機(jī)。5、連桿體與連桿蓋的定位方式

（1）平切口連桿大頭定位方式——精加工連桿螺栓定位。（2）斜切口連桿大頭定位方式

6、連桿體與連桿蓋的安裝要求（1）配對(duì)加工，配對(duì)安裝。（2）不可裝反。（3）不同氣缸，不可錯(cuò)亂。7、V形發(fā)動(dòng)機(jī)連桿結(jié)構(gòu)

（二）連桿螺栓

1、連桿螺栓的工作條件和要求工作時(shí)連桿螺栓承受交變載荷，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量增大連桿螺栓的彈性，而在加工方面要精細(xì)加工過(guò)渡圓角，消除應(yīng)力集中，以提高其抗疲勞強(qiáng)度。2、連桿螺栓的材料——優(yōu)質(zhì)合金鋼，連桿螺栓用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，如40Cr、35CrMo等。經(jīng)調(diào)質(zhì)后滾壓螺紋，表面進(jìn)行防銹處理。

3、連桿螺栓的裝配要求分2-3次均勻地?cái)Q緊，最后擰緊至規(guī)定扭矩。4、連桿螺栓的防松措施防松膠、自鎖螺母、防松鐵絲、自鎖螺栓、雙螺母、螺紋表面鍍銅、開(kāi)口銷等。（三）連桿軸承（俗稱“小瓦”）1、連桿軸承的功用——使連桿軸頸與連桿大頭間保持良好的配合，減小摩擦，加速磨合。2、連桿軸承的工作條件（1）承受交變載荷。（2）高速摩擦。（3）低速大負(fù)荷時(shí)潤(rùn)滑條件差。（4）潤(rùn)滑油易變質(zhì)。3、連桿軸承的組成構(gòu)造連桿軸承一般采用滑動(dòng)軸承，部分采用滾動(dòng)軸承。連桿軸承一般由瓦座和軸瓦兩部分組成。（1）瓦座——由軸承座和軸承蓋組成。（2）軸瓦——由1-3mm的低碳鋼背和0.3~0.7mm的減摩合金層組成。翻邊連桿軸瓦

4、對(duì)鋼背的要求（1）足夠的強(qiáng)度和剛度。