設(shè)備裝配與結(jié)構(gòu)組成

康明斯活塞連桿組拆卸和安裝的必備常識(shí)

 

摘要：活塞連桿組是柴油發(fā)電機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的重要組成部分。如果活塞連桿組工作不正?；虺霈F(xiàn)故障，就會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)造成不利影響。用戶(hù)和修理工可在本文中通過(guò)對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)活塞連桿組的拆裝，了解活塞連桿組的組成和工作過(guò)程，正確識(shí)別不同的金屬材料，為今后的設(shè)備維護(hù)和修理中提供幫助。

 

一、修理工必備常識(shí)

 

      活塞連桿組是柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)（如圖1所示）中的重要部件之一，它連接活塞和曲軸，承受著巨大的壓力和沖擊力?；钊B桿組由連桿、活塞銷(xiāo)、連桿襯套和連桿軸瓦組成，零件圖如圖2所示。

1、 活塞

      活塞是活塞連桿組中的主要部件,位于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸下方,是推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)的主要力量來(lái)源。活塞由紅黑兩種材料制成,黑色材料是炭黑,具有良好的耐磨性,而紅色材料則是鋼,具有較高的強(qiáng)度和韌性。活塞的上表面是凸輪軸,下表面是曲軸,它們之間通過(guò)連桿連接。

2、 連桿

       連桿是活塞連桿組的核心部件，它由一個(gè)長(zhǎng)條狀的金屬塊制成，連接活塞和曲軸。連桿的作用是將活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。它需要具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受活塞沖擊力和曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。同時(shí)，連桿還要具備一定的輕量化和減振性能，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和平穩(wěn)性。

（1）連桿頭

      連桿頭是連桿組中的重要部件,由多個(gè)零件組成,包括上關(guān)節(jié)、下關(guān)節(jié)和橫銷(xiāo)。上關(guān)節(jié)連接著連桿頸,下關(guān)節(jié)連接著活塞,橫銷(xiāo)連接著兩個(gè)連桿頸。

（2）連桿頸

      連桿頸是連桿組中的重要部件,由多個(gè)零件組成,包括活塞銷(xiāo)、連桿頭和曲軸柄?；钊N(xiāo)連接著活塞和連桿頭,連桿頭連接著連桿頸和曲軸柄。

（3）曲軸柄

      曲軸柄是連桿組中的重要部件,由多個(gè)零件組成,包括上關(guān)節(jié)和下關(guān)節(jié)。上關(guān)節(jié)連接著曲軸柄和連桿體,下關(guān)節(jié)連接著活塞。

3、活塞銷(xiāo)

       活塞銷(xiāo)是連接活塞和連桿的關(guān)鍵部件，它通常由高強(qiáng)度鋼制成?；钊N(xiāo)的作用是使活塞能夠沿軸向滑動(dòng)，同時(shí)保持與連桿的連接。由于活塞在工作時(shí)會(huì)受到巨大的摩擦和沖擊力，活塞銷(xiāo)必須具備高強(qiáng)度、高耐磨和耐疲勞的特性。

4、連桿襯套

       連桿襯套是安裝在連桿上的套筒狀零件，用于減輕活塞銷(xiāo)與連桿的摩擦和磨損。連桿襯套一般由銅合金或鋼鐵制成，具備良好的耐磨性和潤(rùn)滑性能。它能夠減少活塞銷(xiāo)與連桿之間的摩擦損失，提高活塞的工作效率和壽命。

5、連桿軸瓦

      連桿軸瓦是安裝在連桿上的半軸狀零件，用于減輕曲軸與連桿之間的摩擦和磨損。連桿軸瓦一般由銅合金制成，具備良好的耐磨性和潤(rùn)滑性能。它能夠減少曲軸與連桿之間的摩擦損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和壽命。

      作為合格的維修工，必須認(rèn)真觀(guān)察活塞連桿組的組成和各零件之間的連接關(guān)系。通過(guò)拆裝，了解活塞連桿組零件的材料、成分，學(xué)會(huì)正確選用零件的材料。

 

圖1  曲柄連桿機(jī)構(gòu)三維立體圖

圖2  康明斯活塞連桿組零件實(shí)物圖

 

二、活塞連桿組的拆卸

 

1、所需器材

       安裝活塞連桿組所需器材有∶卡簧鉗、活塞環(huán)拆裝鉗、套筒組合扳手、扭力扳手、活塞銷(xiāo)沖、手錘、活塞加熱設(shè)備、活塞連桿組零件等。

2、機(jī)上拆卸步驟

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，將要拆的活塞連桿組的連桿大頭置于機(jī)體側(cè)蓋板處，拆下連桿螺栓的鎖緊鐵絲，然后用套筒加扭力扳手分2、3次對(duì)稱(chēng)均勻地取下連桿螺栓。用手扳動(dòng)（或用小錘輕輕敲擊）連桿大頭蓋，將其取下。

（2）如果兩個(gè)連桿螺栓都取下后，連桿大頭蓋不易取下，則可將套筒扳手的長(zhǎng)接桿插人連桿大頭的螺栓孔中，然后上下?lián)u動(dòng)接桿。如果還不能取下，則可用手錘輕輕敲擊接桿，一般即可取下。在取下過(guò)程中，要用手托住連桿大頭蓋，以免掉人機(jī)油殼內(nèi)和碰傷軸瓦。

（3）取下連桿大頭蓋后，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使活塞位于上止點(diǎn)處。然后用手推開(kāi)連桿大頭，使其與曲軸的軸頸脫開(kāi)，再慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸。當(dāng)曲軸與連桿大頭隔開(kāi)10cm左右的間隙時(shí)，插入木棒，最后以軸頸為支點(diǎn)，撬動(dòng)木棒，將活塞連桿組從汽缸套中頂出。在取出過(guò)程中，防止連桿大頭碰傷汽缸內(nèi)壁。

（4）活塞連桿組取出后，將拆下的軸瓦、墊片、軸瓦蓋以及螺栓等，按原來(lái)位置（記號(hào)）裝好，以免丟失或弄錯(cuò)缸序。

3、活塞連桿組分解步驟

（1）將活塞與連桿分開(kāi)，首先將活塞銷(xiāo)卡簧取下，然后用活塞銷(xiāo)沖子將活塞銷(xiāo)打出來(lái)。如果是鋁制活塞，需加溫后再?zèng)_出。

（2）用活塞環(huán)拆裝鉗依次將氣環(huán)、油環(huán)拆下，如圖3所示。

（3）用卡簧鉗將活塞銷(xiāo)卡簧取出。

（4）用溫差拆裝法將活塞銷(xiāo)沖出，如圖4所示。

（5）在壓力機(jī)上用專(zhuān)用工具將連桿襯套壓出，活塞連桿組分解結(jié)束。

（6）按與拆卸相反的順序安裝活塞連桿組。

 

圖3  活塞環(huán)拆裝鉗-專(zhuān)用工具

圖4  活塞連桿組加熱拆裝法

 

4、注意事項(xiàng)

（1）安裝活塞和連桿時(shí)，應(yīng)使活塞的安裝標(biāo)記（頂部的箭頭或缺口）與連桿的安裝標(biāo)記（圓形凸點(diǎn)）位于同側(cè)，如圖3所示。

（2）安裝活塞環(huán)時(shí)，各道環(huán)的順序和朝向不要裝錯(cuò)，并保持正確的開(kāi)口位置。

（3）具有分開(kāi)式連桿蓋的連桿，大頭的孔是在連桿軸承蓋、桿身和連桿螺栓安裝好了才進(jìn)行加工的。在蓋和身分開(kāi)面的一外側(cè)刻有同一個(gè)號(hào)碼（見(jiàn)圖4），例如6，兩個(gè)“6”字應(yīng)裝在同一側(cè)，如果裝錯(cuò)了，孔可能變成錐形，或者蓋和桿身的分開(kāi)面會(huì)錯(cuò)開(kāi)。

（4）連桿的標(biāo)記是否正確檢查如圖7所示。一般情況下，連桿上刻有號(hào)碼的一邊朝向凸輪軸，修刮連桿軸瓦和安裝時(shí)不要弄錯(cuò)。與此同時(shí)，某些凸輪軸機(jī)構(gòu)是依靠通過(guò)連桿大端的噴油孔（如圖5所示）噴出的潤(rùn)滑油來(lái)潤(rùn)滑的，所以油孔應(yīng)朝向凸輪軸方向。

 

圖5  活塞連桿組安裝記號(hào)	圖6  連桿蓋和桿身安裝圖
圖7  連桿的標(biāo)記是否正確檢查	圖8  連桿大頭噴油孔示意圖

 

三、活塞與連桿的安裝與檢驗(yàn)

1、將活塞上所標(biāo)記的安裝方向認(rèn)定準(zhǔn)確

（1）有膨脹槽的活塞，應(yīng)朝向連桿噴油孔的相對(duì)面；

（2）活塞頂上的箭頭，指向排氣管

（3）活塞頂上的凹槽，按相關(guān)位置裝配

（4）活塞平頂無(wú)記號(hào)，任意安裝（但不能裝錯(cuò)缸）

2、活塞、活塞銷(xiāo)及連桿小頭的安裝

（1）將鋁制活塞（全浮式）活塞，放入水中加熱到75～85℃，如圖9（a）所示。取出活塞后迅速擦凈銷(xiāo)孔，將活塞銷(xiāo)推入孔的一端，如圖9（b）所示。

（2）首先清潔并吹干連桿，如圖10所示。然后在連桿襯套內(nèi)涂以少許機(jī)油，把連桿伸入活塞內(nèi)與活塞銷(xiāo)對(duì)正（注意方向：一般大頭上有油匙的一邊應(yīng)朝向工作時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向），繼續(xù)用手的腕力將活塞銷(xiāo)推入另一銷(xiāo)孔（或用木槌敲進(jìn)）。尤其用木槌往里頂時(shí)，活塞銷(xiāo)一定要裝正，否則對(duì)銷(xiāo)孔內(nèi)表面有損傷。

（3）裝好后繼續(xù)放入水中加溫，當(dāng)溫度達(dá)到90℃左右時(shí)，再?gòu)乃腥〕觯?dāng)活塞銷(xiāo)處于垂直地面位置時(shí)，活塞銷(xiāo)在孔中應(yīng)不能自動(dòng)下移，如果下移就證明配合松；另外搖動(dòng)連桿，看活塞銷(xiāo)是否在孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，如能轉(zhuǎn)動(dòng)，證明配合正常。如活塞銷(xiāo)在孔中不轉(zhuǎn)動(dòng)，則證明配合過(guò)緊，此時(shí)應(yīng)把銷(xiāo)子打出來(lái)，適當(dāng)修刮。

圖9  活塞銷(xiāo)安裝步驟示例

圖10  柴油機(jī)連桿清潔步驟

 

3、活塞銷(xiāo)與連桿襯套安裝檢驗(yàn)

      在常溫下，檢查活塞銷(xiāo)與襯套的配合情況時(shí)，可以手扶住活塞，另一手持連桿大頭部分?jǐn)[動(dòng)，如果活塞銷(xiāo)和襯套配合正常，擺動(dòng)時(shí)應(yīng)有一定的阻力；或用手握住活塞，使連桿大頭部分稍向上，如圖11中的虛線(xiàn)位置，若襯套與活塞銷(xiāo)配合正常，則連桿能借本身的重量徐徐下降。若配合松時(shí)，則下降很快；若配合緊了，則連桿不下降。若配合稍松，可用合適的工具在襯套兩邊輕輕敲擊數(shù)下，這樣可以使襯套內(nèi)徑稍變小，若緊得不多，則不必用刮刀修副，可將活塞銷(xiāo)裝進(jìn)襯套，然后將活塞銷(xiāo)夾在虎鉗上來(lái)回搬動(dòng)連桿，使襯套內(nèi)表面磨得光滑些即可。

4、活塞銷(xiāo)兩端卡環(huán)的裝入

      如圖12所示。一定要把卡環(huán)裝在槽內(nèi)，并使開(kāi)口朝向活塞的上邊（活塞頂端方向），這是因?yàn)榛钊N(xiāo)端部受熱膨脹的系數(shù)大，卡環(huán)長(zhǎng)期受高溫而失去彈力，開(kāi)口朝上時(shí)，卡環(huán)端部回縮，不易跑出槽外，同時(shí)，開(kāi)口朝上，還可以保存潤(rùn)滑油。 卡環(huán)有兩種（鋼絲和鋼片）。如卡環(huán)為鋼片時(shí)，其卡環(huán)槽深度為0.6～0.7mm；卡環(huán)為鋼絲時(shí)，槽的深度為鋼絲直徑的1/2～2/3，卡環(huán)裝入槽內(nèi)與槽的四周應(yīng)接觸嚴(yán)密?？ōh(huán)與活塞銷(xiāo)間的間隙均應(yīng)不小于0.10mm。保留此間隙的目的在于使活塞銷(xiāo)受熱后有膨脹的余地。若沒(méi)有此間隙，活塞銷(xiāo)膨脹會(huì)使活塞的變形加大，甚至頂出卡環(huán)，易造成“拉缸”事故。間隙過(guò)小或沒(méi)有時(shí)，可將活塞銷(xiāo)磨短少許即可。

 

圖11  活塞銷(xiāo)和襯套配合

圖12  活塞銷(xiāo)座鎖環(huán)安裝示例

 

5、活塞連桿組的彎曲和扭曲檢驗(yàn)

      在連桿校驗(yàn)器上檢查整套活塞連桿組是否有彎曲和扭曲現(xiàn)象（檢查時(shí)不裝活塞環(huán)），檢查方法：按要求將活塞連桿組裝在連桿校驗(yàn)器上，使活塞的底部與槽塊的頂部接觸，通過(guò)左右間隙的測(cè)量來(lái)確定活塞連桿組的扭曲，不得超過(guò)0.10mm；通過(guò)測(cè)量活塞裙部上下與平塊之間的間隙來(lái)確定活塞連桿組的彎曲，不得超過(guò)0.10mm，若超過(guò)規(guī)定就要重新對(duì)軸承活塞銷(xiāo)孔、連桿襯套、連桿的彎曲與扭曲進(jìn)行校驗(yàn)。

6、活塞連桿組的質(zhì)量規(guī)定

      柴油發(fā)電機(jī)的型號(hào)不同，要求也不一樣，各柴油發(fā)電機(jī)說(shuō)明書(shū)均有具體規(guī)定，例如康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)，新機(jī)時(shí)在同一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)中各活塞質(zhì)量差不得大于5g，在同一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)中各連桿組（包括連桿體、連桿蓋、大小頭軸承、連桿螺釘）質(zhì)量差不得大于30g。一般修理時(shí)要求略低一些，例如鑄鐵活塞直徑在150mm左右的，各缸質(zhì)量差不能超過(guò)15g，連桿不能超過(guò)30～40g，活塞連桿組不超過(guò)60～80g，氣缸直徑在100mm左右的鋁活塞各缸質(zhì)量差不超過(guò)10g，連桿不能超過(guò)25～30g，活塞連桿組不能超過(guò)40～50g。

 

總結(jié)：

      綜上所述，活塞連桿組的各個(gè)部分在柴油發(fā)電機(jī)中起著重要的作用。它們的合理設(shè)計(jì)和優(yōu)良性能可以提高柴油機(jī)的工作效率和可靠性，同時(shí)減少摩擦和磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。因此，在柴油機(jī)維修過(guò)程中，對(duì)活塞連桿組的選材和加工工藝要進(jìn)行仔細(xì)考慮，以確保其穩(wěn)定可靠地工作。

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