故障檢修與技術維護

活塞連桿組的拆裝步驟及注意事項

 

引言：活塞連桿組是柴油發電機的關鍵部件，主要由活塞、活塞環、活塞銷及連桿等組成。本文主要目的是幫助維修工程師掌握活塞連桿組各零件間的相互連接關系及其裝配要領，同時需要了解活塞連桿組的檢修方法。其檢修步驟是首先清洗活塞連桿組個零件，用鋼絲疏通各油孔油道，清除污垢，然后用高壓空氣吹干各零件，擦干氣缸，連桿軸徑，按順序，分組放，清點的零件。

 

一、活塞

 

    活塞主要由頂部、頭部和裙部組成。活塞把燃氣的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉并輸出動力。活塞的頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。活塞的頂部直接與高溫燃氣接觸，因此對活塞的要求是熱膨脹系數小，導熱性好且耐磨。活塞一般采用鋁合金制作，個別柴油機也有采用高級鑄鐵或耐熱鋼的。

（1）活塞頂部

      活塞頂部的形狀與燃燒室類型有關。柴油機活塞頂多采用凹頂，凹坑的大小還可以調節發動機壓縮比。

（2）活塞頭部

      活塞頭部指活塞環槽以上部分。其作用有承受氣體壓力，并傳給連桿；與活塞一起實現氣缸密封；將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環傳給氣缸壁。頭部絕大多數采用三道環槽；用以安裝活塞環，上面兩道是氣環，下面一道為油環。油環槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環刮下來的多余機油經過小孔流回油底殼。

（3）活塞裙部

      活塞裙部指自油環槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是為活塞在氣缸內做往復運動導向和承受側壓力。活塞裙部一般與氣缸壁間隙較小。

（4）活塞銷座孔

      活塞銷座孔將活塞頂部氣體作用力經活塞銷傳給連桿。銷座孔內有卡環槽，卡環用于對活塞銷進行軸向限位。

（5）活塞裝配方法

      活塞頂面有安裝方向標志，安裝時箭頭方向朝向柴油機的前端。

① 大部分同一臺發動機上使用兩種不同的活塞。一種用于第1， 3， 5缸，一種用于第2， 4， 6缸。每個活塞頂面都刻有1，3，5 或 2，4，6字樣，頂部都有一個箭頭標記，安裝時應指向發動機前方。

② 當活塞損壞需要更換時，除了零件圖號要完全正確外，還應該注意活塞的質量分組標記，其中，A、B、C、D、E五種。

③ 此標記也在活塞頂部，更換時應采用統一標記質量組別的活塞。若是長沖程發動機，其活塞不能與普通沖程活塞通用。

 

圖1 活塞組件示意圖

圖2 活塞方向標記.

 

（6）活塞與連桿蓋的組裝

① 連桿軸承定位唇應該與活塞裙部的活塞冷卻噴嘴缺口在同一方向。活塞頭部的箭頭標記應指向發動機前方。如果連桿桿身中部有一個突起標記，這個標記應該和活塞裙部的活塞冷卻噴嘴缺口在同一方向；連桿帶有突起面應該朝向發動機后方，如圖3所示。

② 如圖4所示，為避免損傷活塞與活塞環，一定要使用活塞環壓縮器。確認活塞環開口處在推薦位置，并將活塞在裝入壓環器前用機油浸一下。有的壓環器有上下端凸起防止壓環器在安裝時卡在活塞和缸壁之間。收緊壓環器來壓縮活塞環，以防安裝時活塞環折斷。

 

圖4 連桿活塞組裝標記

圖5 活塞連桿組的裝配

 

 

二、活塞環

 

活塞環包括氣環和油環兩種。

（1）氣環氣環的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止高溫高壓燃氣進人曲軸箱；同時還將活塞頂部的大部分熱量傳給氣缸，再由冷卻液傳人大氣。活塞環工作時受到氣缸中氣體的高溫高壓作用。第一道氣環的工作表面一般鍍鉻，以提高耐磨性。氣環按端面不同分為矩形環、梯形環、正扭曲環和反扭曲環等多種類型（圖6）。氣環裝配有方向性要求。

（2）油環油環用于刮油、布油。活塞下行時，油環可刮除氣缸壁上多余的機油；活塞上行時，油環為氣缸壁上布一層均勻機油膜，減小活塞與氣缸的磨損和摩擦阻力。

（3）油環分為普通油環和組合油環。普通油環一般是由鑄鐵制成的，其外圓中間切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有許多排油孔。組合油環由刮油片和兩個彈性襯環組合而成。油環裝配一般沒有方向性要求。

（4）活塞環裝配方法（如圖7所示）：

① 柴油機每個活塞有2道氣環，1道油環。有方向要求的活塞環不要裝錯，有上字或其它記號的一面朝上，否則將會燒機油。使柴油機煙度增大。沒有記號的活塞環和油環裝配時不分上下。活塞環安裝時，應注意使各環開口相互錯開120°第1環的開口朝向排氣管側。油環撐環的對口處放在油環開口的對面。

② 首先要潤滑活塞環，將環裝到活塞上。推薦使用活塞環擴張器以防安裝時活塞環開裂或折斷。前面曾提到，有的活塞環安裝時有正反的要求，根據活塞環斷面的形狀或環上的標記來確定。

③ 安裝活塞環時，要避免活塞環開口在一條直線上。這樣會造成活塞環竄氣量過大。此外，活塞環開口也不要朝向活塞的推力面。

 

圖6 活塞環端面分類

圖3 使用活塞環擴張器安裝

 

三、活塞銷

 

    活塞銷的作用是連接活塞與連桿小端，將活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。活塞銷為中空的圓柱體，一般采用低碳鋼、低碳合金鋼滲碳淬火或用45鋼高頻感應淬火制成，位置圖如4所示。

1、活塞銷分類

      根據活塞銷固定方式的不同，可分為全浮式或半浮式兩種，其中全浮式應用更普通。

（1）全浮式

全浮式指活塞銷與連桿小端銷孔、活塞銷座孔均為間隙配合或過渡配合。全浮式活塞銷安裝時，有時需要用熱水加熱。

（2）半浮式

半浮式活塞銷與活塞銷座孔間為過盈配合，與連桿小端銷孔為間隙配合。半浮式活塞銷裝配時需要借助壓力機完成。

2、活塞銷安裝

活塞銷安裝注意事項，如圖4所示。

（1）對扭轉環表里應清晰，安裝時內圓切口、倒角時，切口朝上；外圓切槽，倒角，切口向下；兩種環混合時，放入內圓切槽、倒角的第一個環槽、外圓切槽、倒角的兩三個環槽，不能倒放。

圖4 發動機活塞銷裝配位置圖

圖4 活塞銷安裝示意圖

 

四、連桿

 

（1）作用

      將活塞承受的力傳給曲軸，使活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿承受活塞銷傳來的推力及曲軸作用力，這些力的大小和方向都是周期性變化的，因此，連桿受到的是壓縮、拉升和彎曲等交變載荷。

（2）組成

      連桿一般由小頭、桿身和大頭三部分組成。連桿通常由中碳鋼或中碳合金鋼制成。連桿小端與活塞銷相連，工作時與活塞銷之間有相對運動，小頭孔中裝有銅襯套。有些機型連桿的小端和襯套上鉆有油道孔，用來潤滑活塞銷。連桿桿身通常做成工字形斷面，以提高其強度和剛度。連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，大頭一般為剖分式，被分開的部分稱為連桿大端蓋，連桿螺栓緊固在連桿大端上。連桿大端蓋與連桿大頭是組合鏜孔，為防止裝配錯誤，在同一側有配對記號或數字。大頭孔表面加工精度很高，以便與連桿軸瓦緊密貼和。連桿大頭和大端蓋均銑有定位凹槽，用于連桿瓦定位。連桿大頭按剖分面可分為平切口和斜切口兩種。連桿螺栓是受交變應力作用的重要零件，安裝時，必須牢固可靠，擰緊力矩符合廠家要求。

（3）連桿螺母擰緊順序

      連桿螺母的擰緊程序與主軸承螺栓的擰緊程序類似。逐個裝上活塞并擰緊連桿蓋。轉動曲軸確認無卡滯再裝下一個活塞和擰緊連桿蓋。這樣，如發生卡滯，也好知道問題出在哪一缸。裝連桿蓋時，要交替擰緊蓋的螺母，以防連桿和連桿蓋座合不正。

 

五、活塞連桿組拆裝步驟

 

1、旋轉曲軸，使所有的活塞在氣缸筒內保持同一高度，用鏟刀清潔氣缸體上平面。

2、將指定活塞連桿旋轉到上止點位置，檢查連桿是否有明顯彎曲現象，檢查活塞連桿組的序號是否與氣缸體上的序號一致。

3、將指定活塞連桿旋轉到下止點位置，用抹布清潔氣缸（口述有無缸肩和積炭）。

4、翻轉臺架，使油底殼位置向上。

5、檢查或設置裝配標記（如果無原車標記，用記號筆在連桿和連桿軸承蓋上做記號）。

6、用指針式扭力扳手和14#套筒分2次旋松連桿螺母，手旋并取下螺母。

7、用橡膠錘輕敲連桿螺栓，取出連桿蓋（注意連桿軸承不要掉落），同時取下下蓋上的連桿軸承。

8、套上連桿螺栓保護套。

9、用榔頭柄在合適的位置推出連桿活塞組（用左手在缸體上平面處扶持住）。

10、取下連桿螺栓上的護套，取下連桿和連桿軸承蓋上的連桿軸承，并按順序擺放。

11、使用活塞環擴張器拆下兩道壓縮環，用手拆下組合油環，用鏟刀清理活塞頂面積炭。

12、用抹布清潔活塞連桿、活塞環、連桿軸承（兩片，并注意原來的安裝位置擺放）連桿軸承蓋、連桿螺母、氣缸筒和連桿軸頸。

13、用壓縮空氣吹凈上述清洗零件

14、目視檢測氣缸體無垂直劃痕；活塞有無損傷；連桿軸頸和連桿軸承無麻點、劃痕和損傷；活塞銷狀況。

15、清潔塞尺，用塞尺測量活塞環與相應環槽的側壁的間隙,邊滾動邊測量（3點位置）,如果測量間隙超過標準,則更換活塞。

16、用鋼直尺或是游標卡尺的深度尺測量活塞高度（50.00mm）,將第一道（或第二道）氣環放入相應氣缸，用活塞將活塞環推入氣缸（可以用鋼直尺借用活塞銷平面處測量，此時的距離為47mm,取出活塞，用鋼直尺再次檢查推入深度應為97mm清潔塞尺,測量端隙。如果端隙超過使用極限,更換活塞環,如果使用新活塞環，端隙超過最大值。重新鏜削所有4個氣缸或更換氣缸體。

17、把螺帽裝到連桿螺栓上，檢查能用手容易地將螺帽擰到底，如果螺帽轉動困難，用游標卡尺測量螺栓外徑（在距離螺栓底面15m處測量）。如果外側的直徑小于最小值，一起更換連桿螺栓和螺母。

18、將活塞倒置，清潔千分尺并校零（注意手法），用布清潔活塞裙部，在與銷孔軸線垂直的方向距離活塞頂28.5 mm處測量活塞頭部直徑。標準活塞直徑有3級尺寸，分別標記“1”、“2”和“3”，這個標記打在活塞頂上。如果間隙超過最大值，更換所有4個活塞并重新鏜削所有4個氣缸。如果必要，更換氣缸體。

19、組裝活塞環（油環開口直接裝配到位，氣環開口在安裝活塞前錯口），將連桿軸承（2

片）安裝到相應位置，套上連桿螺栓保護套。

20、用壓縮空氣再次吹氣缸筒，清潔連桿軸頸（用布擦）和連桿上的連桿軸承（用布擦），潤滑氣缸筒、活塞裙部、活塞環、活塞銷和連桿軸承（連桿上的軸承）。

21、放入活塞安裝工具，調整安裝工具，按照裝配記號放入活塞，用橡膠錘輕輕推入（推入深度與缸體平面平齊），取下活塞安裝工具，再次用橡膠錘將活塞推入到位。

22、取下連桿螺栓保護套，清潔（用布擦）并潤滑連桿軸承蓋，裝入連桿蓋。

23、注意連桿螺母的安裝方向，潤滑螺母的旋轉平面，用手上連桿螺母，分兩次擰緊到29Nm（第一次15 Nm第二次29Nr）i，再用記號筆或角度計轉動45°。

24、轉動曲軸，使活塞旋轉到上止點位置，確認安裝良好。

25、清潔整理現場，檢查工單，報告操作完畢。

 

總結：

      在安裝完活塞后需要進行活塞間隙的調整。具體方法是將活塞推到缸體底部，然后測量活塞頂部和缸體頂部的距離，根據發動機的要求進行調整。完成拆裝后需要進行檢查和測試，確保活塞連桿組的工作正常。如果有問題需要及時處理。在整個活塞連桿組拆裝過程中牽涉到測量的過程，每測一個項目以后，及時把測量數據填寫到工單的相應欄里，并作出結論。以上就是活塞連桿組的拆裝步驟，需要注意每個步驟的細節和要點，避免出現問題。

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