曲柄连杆机构构造与维修教案

第2章曲柄连杆机构构造与维修

教学重点

1.了解曲柄连杆机构作用与组成；

2.了解曲柄连杆机构工作条件和受力分析；

3.掌握机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组主要部件构造和装配连接关系。

教学难点

1.曲柄连杆机构主要零部件检测和维修方法；

2.曲柄连杆机构常见异响诊断与排除。

概述

2.1.1曲柄连杆机构作用、组成

1.作用：将燃气作用在活塞顶上的压力转化为曲轴旋转运动而对外输出动力。

2.组成：机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。

2.1.2工作条件与受力分析

1. 工作条件：温度最高2500℃以上，压力最高达5～9MPa，化学腐蚀。

2. 受力分析：

1）气体作用力（图2－1所示）

2）惯性力（图2－2所示）

3）离心力（图2－2所示）

4）摩擦力

图2－1

图2－2

机体组构造和维修

2.2.1气缸体和曲轴箱

1.气缸定义：气缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动做导向的圆柱形空腔。

2.气缸体型式：水冷式和风冷式

整体式气缸有上下两个平面，安装气缸盖和下曲轴箱。是气缸修理的加工基准。

３.气缸材料：一般采用优质灰铸铁，也有在铸铁中加入少量合金元素，为提高耐磨性，采用表面淬火和镀铑等处理工艺。

4.气缸套形式：干式和湿式

5.气缸套材料：合金铸铁或合金钢

6.气缸排列形式：单列式、V形式、对置式

7.曲轴箱结构形式：平分式、龙门式、隧道式

2.2.2气缸盖与气缸垫

1.气缸盖

1）气缸盖作用：封闭气缸上部并与气缸和活塞顶部共同构成燃烧室

2）气缸盖结构：水套、火花塞孔、进排气口等

3）气缸盖材料：灰铸铁或合金铸铁，也有是铝合金铸造.

2.气缸垫

1）气缸垫作用：密封，防止漏水，漏气

2）气缸垫材料：金属-石棉垫

3）气缸垫安装：卷边朝向易修整的接触面或硬平面

2.2.3气缸体与气缸盖的检修

1.常见损伤形式：

1）裂纹

2）变形

3）磨损

2.气缸磨损：

1）特点：不均匀磨损。气缸沿工作表面在活塞环运动区域内呈上大下小的不规则锥形磨损，磨损最大部位是活塞在上止点位置时第一道活塞环相对应的气缸壁。（图2-3所示）

2）气缸磨损原因：高温、高压、交变载荷作用，且活塞，活塞环在气缸内高速往复运动。

图2-3

3.气缸体与气缸盖检修：

1）气缸盖平面度检查：采用水压样板尺放在气缸盖下表面，用塞尺检查气缸盖的平面度。

2）气缸体与气缸盖裂纹检修：采用水压试验法。用专用盖板封住气缸体水道口，用水压机将水压入缸体水道中，在～压力下5min左右无任何渗漏现象。

3）气缸磨损测量：

（1）圆度误差：同一横截面上磨损不均匀性，在同一横截面上不同方向测得最大与最小直径差值之半。

（2）圆柱度误差：沿气缸轴线的轴向截面上磨损不均匀性，被测气缸表面任意方向所侧得的最大与最小直径差值之半。

（3）使用测量范围在50～200mm的量缸表，在气缸内三个位置上，进行横向（A向）和纵向（B向）垂直测量（图2-4）。

图2-4

4）气缸修理：

（1）定义：按修理尺寸法或镶套修复法，通过镗削或磨削加工，使气缸达到原来技术要求。

（2）方式：气缸镗削，气缸磨削，气缸激光淬火，气缸镶套。

活塞连杆组构造与检修

活塞连杆组的组成：活塞，活塞环，活塞销，连杆。

2.3.1活塞

1.作用：与气缸盖，气缸壁共同构成燃烧室，承受气压力并通过活塞销和连杆把动力传给曲轴。

2.材料：铝合金或高级铸铁耐热钢制成。

3.结构：

1）顶部：承受气压力，有多种形状。（图2-4）

2）头部：最下一道活塞环槽以上部位。一般有3～4道环槽。其承受气压力并传给连杆，与活塞环一起实现对气缸密封，传热给气缸壁。

3）裙部：自油环槽下端面起至活塞底面，其作用是承受侧压力和活塞往复运动导向。（图2-5）

图2-4

图2-5

4.活塞敲缸（图2-6）：

1）定义：活塞销座孔中心线位于活塞中心线平面内，当活塞在上止点改变运动方向时，由于瞬时侧压力换向，活塞与缸壁接触面突然由一侧平移至另一侧，产生活塞对缸壁敲击。

2）措施：活塞销偏置，将活塞销轴线向作功行程中受侧压力较大一侧偏移1～2mm。

图2-6

2.3.2活塞环

1.分类：气环和油环

2.作用：气环主要是密封和传热

油环是刮油和布油

3.材料：优质灰铸铁，合金铸铁，第一道环往往镀铬，提高其耐磨性。

4.活塞环三隙（图2-7）：

1）开口间隙

2）侧隙

3）背隙

图2-7

5.气环密封原理（图2-8）：

1）第一密封面：活塞环在自由状态下，其外圆直径略大于气缸内径装入气缸后，产生一定弹力F，与缸壁压紧，形成密封面.

2）第二封面：活塞环与环槽侧面密封的压紧力是气体压力，惯性力和摩擦力代数和，在作功与压缩行程时，气体压力使活塞环被压紧在环槽下侧面形成第二封面

图2-8

6.活塞环的泵油作用：由于侧隙和背隙存在，活塞下行时，环靠在环槽的上方，环从缸壁上刮下机油充入环槽下方，而当活塞上行时，环靠在环槽下方，机油挤压到环槽上方，如此反复，实现泵油（图2-9）

图2-9

7.气环断面形状

1）锥形环

2）桶形环

3）扭曲环

4）梯形环

8.扭曲环工作原理及安装

1）工作原理：活塞扭曲环装入气缸后，外侧拉伸应力合力F1与内侧压缩应力合力F2之间有一力臂e，产生扭转力偶矩M，使环外圆周扭曲成上小下大锥形，使环边缘与环槽上、下端面接触，防止活塞环窜动和泵油。