第二章连杆组

• 在大端轴承采用厚壁轴瓦或将轴承合
金直接浇铸在大端孔内的情况下，大 端轴承没有轴瓦，白合金直接浇铸在 轴承盖和轴承座上，这种结构可以增 大轴颈和有利于轴承散热。为了使白 合金结合牢固，在浇铸白合金处都开 有燕尾槽。大端轴承分界面间也装有 垫片，调整垫片的厚度2，可在一定 范围内调整垂直方向的轴承间隙。因 其尺寸与重量大，多用于中、大型柴 油机中。
杂。连杆承受周期性变化的气体力和 活塞、连杆惯性力的作用，并且气体 力在燃烧时具有冲击性。在二冲程柴 油机中，连杆始终是受压的，但压力 的大小是周期性变化的。在四冲程柴 油机中，连杆有时受拉，有时受压。 连杆小、大端轴承还与活塞销或十字 头销、曲柄销产生摩擦和磨损。
• 在连杆摆动的平面内，受到连杆本
• 十字头组的工作条件是比较苛刻的。十
字头本体和轴承要承受周期性的气体爆发 压力；十字头滑块则承受侧推力（大小和 方向都周期地变化）的作用。与此同时， 各零件的尺寸则由于结构上的原因往往受 到限制，因此，受力比较严重。特别是十 字头轴承，工作条件更为恶劣。由于连杆 只作摆动，相对角速度也不大；轴承的宽 度又比较小，所以轴承内不易形成良好的 油膜。
连杆杆身截面形状
• （3）斜切口连杆大端【属车用式大
端】，采用斜切口连杆大端即使将 曲柄销直径增大到气缸直径的0.85 倍，仍然可以保证活塞连杆组通过 气缸进行装拆。切口平面与连杆轴 线夹角——切口角为40。采用斜切 口形式后，使曲轴轴颈增粗，刚性 提高；大端轴承的承压面积增加， 提高了轴承的上作能力，减少了连 杆螺栓承受的惯性拉伸负荷
• 采用斜切口时,连杆螺栓所受的拉伸力
比平切口减少.但沿剖分面的切向力 FCT却要使连杆螺栓受到剪切。为了 使连杆螺栓不受剪切，连杆大端必须 采用能够承受切向力的定位方式。在 安装连杆时,要求斜切口有一定方向, 当活塞位于上止点,切口应对着曲轴正 转方向的前方,使上止点后的爆发压力 能均匀分布在上轴瓦的中部.
螺栓杆身上设有定位环带11，当用扳手拧紧螺帽 时，这些环带可减少拧紧力对螺栓的弯曲作用。 连杆螺栓为柔性螺栓，有较高疲劳强度，用专用 液压工具上紧。安装液压拉伸器用的螺纹部分平 时用外罩加以保护，外罩还用来防止螺母松动。 • 连杆杆身由锻钢制造，上、下两端为轴承的连 接凸缘，中间为圆截面的杆。小端凸线做成半台 结构，以提高刚度和减少变形。圆截面的杆容易 锻造和机械加工。这种连杆杆身与连杆大端轴承 座剖分式的大端结构称为船用大端。在剖分面处 装有压缩比调整垫片6。由于制造误差和轴承铀 颈的磨损等因素所引起的压缩比偏差，可以通过 调节该垫片的厚度得到补偿。
车用式柴油机连杆
• 图a)为止口定位，简单但可靠性差； • 图b)为135等机采用的销套，钢质销套与
连杆盖过盈配合，其结构简单，承受剪力 有限；图c)为锯齿定位是目前应用最多的 一种定位方式，它有较多的抗剪切断面， 抗剪切能力强，其定位可靠，尺寸紧凑， 但必须保证有足够高的齿形精度和贴合度。 加工精度高，应用较为广泛；图d)为舌榫 定位，舌榫具有较大的抗剪切能力，但它 要求接合面有较高的贴合度。这种定位方 式多用于中小型柴油机中。
• 连杆由杆身.连杆大端.连杆小端组成.
轴承 ) • 1．连杆杆身
• (连杆本体、连杆盖、连杆螺栓和大、小端
• 连杆杆身是大小端孔座之间的一段,大
小端中心之间的距离即称连杆长度L.曲 柄半径R与连杆长度L的比值R/L是设计 柴油机的一个重要参数.如果连杆长度 缩短,则活塞的侧推力就会增大;如果连 杆长度增长,则柴油机的高度就要增加.
• 2．连杆小端
• 连杆小端是活塞销的轴承，小端孔内压入
锡青铜衬套或浇有轴承合金的卷制衬套。 • 圆柱形连杆小端（图a）用于工字形杆身 由模锻而成，球形连杆小端（图b）用于 圆形杆身由自由锻造毛坯车削加工成型。 • 由于四冲程柴油机的连杆小端上部要承 受往复惯性力的拉伸作用，因此，有用偏 心圆弧（图c）来增加顶部中央截面抗弯 能力的结构。
主要用于小批量生产的大中型柴油机中， 具有质量大和材料利用不合理的缺点。 • 矩形截面比上述者稍好。 • 工字形截面在其摆动的平面内有较大的截 面惯性矩，使其压杆的稳定性与其垂直平 面相同，质量小，材料利用合理，通常采 用模锻毛坯，适用于大批量生产的中、高 速柴油机。
• 为使应力分布均匀，连杆杆身应 当从小端到大端逐渐加粗，因为连 杆所受的最大弯矩在大端附近.为 了避免应力集中，杆身与大、小端 的过渡处应当尽量平缓。 • 连杆杆身中常钻有油孔，作为把 润滑油从大端输送到小端、润滑连 杆小端轴承和冷却活塞的通道。
• 图d）和e）是采用锥形或阶梯形活塞销座
时相适应的连杆小端结构形式，其连杆小 端下部主要承压面被增大。 • 在二冲程柴油机中，由于连杆所受气体压 力与往复惯性力的合力的方向保持不变， 轴承间隙没有更换方向的机会，因此，其 连杆小端衬套内表面制有许多布油槽（图 f），以保证轴承内有充裕的润滑油。
• 3．连杆大端
图2-36
三种十字头滑块结构示意图
图2-33 十字头导板 1- 连杆小端轴承； 2- 十字头销； 3- 小导板； 4贯穿螺栓； 5- 正车导板； 6- 滑块； 8- 机架； 9导板固定螺钉； 10- 倒车导板； 11- 连杆小端轴
图2-35
十字头与活塞杆连接方法和结构
• 二、连杆 • 1．连杆的工作条件和要求 • 连杆的功用是将作用在活塞上的气体压
力和惯性力传给曲轴，并把活塞或十字头 与曲轴连接起来，将活塞的往复运动变成 曲轴的回转运动。连杆的运动复杂，连杆 的小端随活塞作往复运动，大端随曲柄销 作回转运动.连杆杆身在小端和大端运动的 合成下，绕着往复运动的活塞销或十字头 销摆动。杆身上任意一点的运动轨迹随其 位置而异，都近似呈椭圆。
• 连杆不但运动复杂，而且受力也很复
斜切口连杆大端
• 2．连杆的构造 • 1)十字头式柴油机连杆 • 图示出RTA型柴油机连杆的构造。它
由小端、杆身和大端三部分组成。小端 为十字头端，是由装在杆身5上的一对轴 承构成的。由于拆装的需要和易于加工， 每个轴承均由轴承盖1、轴承座2、薄壁 铀瓦3和螺栓4等组装而成。大端为曲柄 销轴承，由轴承盖8、轴承座7、垫片6以 及螺栓10等组装而成。
身运动所产生的惯性力引起的交变 弯曲力矩的作用。受压缩载荷时连 杆会产生纵向弯曲。在连杆摆动平 面内的弯曲比另一方向的弯曲要大 些，由于连杆左右摆动角速度周期 变化以及产生的摆动惯性力矩都增 加连杆纵向弯曲的程度。
• 对连杆的主要要求是：连杆应耐疲劳、
抗冲击，具有足够的强度和刚度。连 杆长度应尽虽短，以降低发动机的高 度和总重量。要求连杆轴承工作可靠、 寿命长.此外还要求连杆重量轻，加工 容易，拆装维修方便。在十字头式柴 油机中连杆多用中碳钢，筒形活塞式 柴油机连杆采用优质碳钢或合金钢制 造。采用正火或调质等热处理优质钢 材模锻后加工制造 .
• 在连杆的摆动平面内有惯性力及其
所产生的附加弯矩作用,因而产生横 向弯曲.同时,连杆在气体力的作用 下受到很大的压力,当压力过大时, 杆身就会失去稳定而发生弯曲,此时 的连杆相当于一压杆.压杆的稳定性 与两端支承情况有关,连杆在摆动平 面内,连杆的大、小端为铰链支承, 而在垂直平面(轴向平面)内,连杆相 当于两端固定支承.
• 但是，随着柴油机强化程度的不断提
高，为了保证曲轴的刚度、强度和连 杆大端轴承承压面积足够，就必须增 大曲柄销直径与缸径的尺寸比例，这 又必然引起连杆大端宽度增大。在保 证平切口连杆大端宽度小于气缸直径 的前提下，用增加连杆螺栓数目，缩 小螺栓直径来增大曲柄销直径的相对 尺寸也是有限度的。
图2-40
• 2.7 连杆 • 2.7.1 连杆的作用和工作条件 • 2.7.2 连杆的要求和材料 • 2.7.3 连杆和连杆轴承的结构特点 • 2.7.4 连杆螺栓的工作条件和要求
• 2.8 曲轴和主轴承 • 2.8.1 曲轴的作用和工作条件 • 2.9 曲柄连杆机构的故障和管理 • 2.9.1 连杆组的故障分析和处理 • 2.9.2 曲轴组的故障分析和处理 • 2.9.3 轴瓦的故障分析和处理
• 对于双导板式的正倒车承压而相同，比
较安全可靠。导板设在机架的横隔板上使 连杆摆动平面宽敞，由机器的两侧进行检 修工作比较方便，因此应用广泛。 • 单导板式十字头导板结构简单，制造与 安装容易，以前应用较多、现在已很少采 用。 • 还有一种称为圆筒形导板，其圆筒形滑 块兼做扫气泵使用。此圆筒形导板仅为个 别机型使用。
• 第三节
曲柄连杆机构
•Baidu Nhomakorabea曲柄连杆机构是柴油机的主要运动件,主要包
括曲轴和连杆,对于十字头 式柴油机还包括十 字头组件 .曲柄连杆机构作用是将活塞的往复 运动转变为曲轴的回转运动,并输出动力.
• 一.十字头组件
• 1.十字头组件的作用及工作条件
• 十字头组件是船用二冲程十字头式柴油机特有的部
件。它的作用是：连接活塞和连杆、承受侧推力,并 给活塞在气缸中的运动导向。十字头组包括：十字 头本体，十字头滑块和十字头轴承（即连杆小端轴 承）等。
• 各轴承盖与轴承座间以及轴承座与杆
身间都由定位销定位。在大、小端轴 承中，小端轴承座上设薄壁轴瓦以提 高耐疲劳性能。大端轴承没有轴瓦， 白合金直接浇铸在轴承盖和轴承座上， 这种结构可以增大抽颈和有利于轴承 散热。为了使白合金结合牢固，在浇 铸白合金处都开有燕尾槽。大、小端 的螺栓4和10都是紧配螺栓，以保证 轴承盖、轴承座和杆身之间正确而紧 固地配合。
• 十字头销和曲轴平行布置，活塞通过活
塞杆与十字头销连在一起，十字头销与连 杆滑动连接、在十字头销的两端滑套着滑 块，每个滑块都和设在机架上的导板5、6 构成滑动工作副。导板5承受着正车膨胀行 程(倒车压缩行程)的侧推力，称正车导板。 导板6承受着倒车膨胀行程(正车压缩行程) 的侧推力，称倒车导板。这种正、倒车导 板分设在十字头左右两侧的结构形式称双 导板式。若正、倒车导板处在十字头同一 侧，则称单导板式。
船用式和平切口式连杆大端
• （2）平切口连杆大端（车用式大端） • 连杆大端分为两半，剖分面与连杆中
心线垂直，上半部分与连杆杆身为一 体。这种结构质量轻，加工方便，曲 柄销直径与气缸直径之比在0.72以下。 常用于中、小型柴油机中。 • 筒状活塞式柴油机通常是将连杆与活 塞预先组装后一起通过气缸装入柴油 机内，因此，连杆大端的宽度就必须 小于气缸直径。
• 2)筒形活塞式柴油机连杆
•
(1)平切口式连杆 PC2-2型筒形活塞 式柴油机连杆结构图。这种连杆的大端剖 分面与连杆轴线垂直．称平切口式连杆。 它由杆身2、大端轴承盖5、小端轴承衬套 1、大端轴瓦5及连杆螺栓4等组成；由于 筒形活塞式柴油机的连杆小端要与处在活 塞内的活塞销相连，它的结构和尺寸要受 到活塞的限制。为了简化结构，连杆小端 和杆身锻在一起。
• 图示出L—MC/MCE柴油机的连杆立体
分解图，连杆的杆身与连杆大、小端 轴承座合为一体．整个连杆结构紧凑， 长度很短，这对于现代超长行程柴油 机减少整机高度是非常重要的。这种 杆身与大端轴承座不分开的结构形式 称为车用大端；这种形式的连杆小端 刚性大,十字头销短而粗,采用全支承 刚性十字头轴承.它的承载能力和工作 可靠性都明显增加.
• •
1）连杆大端的结构形式 连杆大端是曲柄销的轴承，根据拆装条 件，通常都是制成上、下两半的剖分式结 构，用螺栓连接而成。连杆大端的结构形 式有以下几种： • （1）船用式连杆大端。连杆大端与杆身 分开，用连杆螺栓紧固于连杆杆身下端凸 缘上。这种结构可以通过改变杆身与大端 之间的垫片厚度1调整连杆长度（大、小 端中心距），调整压缩比，以保证各缸压 缩比相同【或改变压缩比】。
• 连杆在摆动平面内的稳定性最差
(在连杆摆动平面内的弯曲作用远 比垂直平面的弯曲要大).连杆在连 杆摆动平面内应有较大的抗弯刚度. 按稳定相同的要求,在连杆摆动平 面内杆身的截面惯性矩应为垂直平 面内杆身的截面惯性矩的4倍,以提 高其抗压稳定性.
• 连杆杆身截面形状如图。
• 由自由锻造毛坯制成的圆柱形截面杆身，