柴油机的连杆大头为什么不是平的?

所谓活塞偏缸,就是曲轴连杆组件装配后,活塞在任一位置时的轴线在柴油机纵向平面上的投影。相对气缸轴线前后倾斜,或者说柴油机在运转中,活塞在气缸内作偏于一侧的不正常运动。

活塞偏缸,是柴油机装配与使用过程中经常遇到的问题。而且它对柴油机正常工作的影响很大,会加速活塞、活塞环、连杆轴瓦以及气缸的磨损。导致活塞偏缸的常见原因多为以下几点:

1)镗缸不当,引起气缸轴线和曲轴中心线不相垂直,或气缸中心线偏离曲轴中心线。

2)活塞销座孔铰削不正。

3)铰削连杆衬套时,与连杆轴瓦孔中心线不平行,或由于连杆弯曲、扭曲、扭弯并存等。

4)磨削曲轴时,连杆轴颈出现锥形,或是连杆轴颈中心线与曲轴主轴颈中心线不平行。

5)曲轴箱和曲轴主轴孔配合不当,使曲轴中心线与气缸中心线不垂直。

检查活塞的偏斜量时,首先将没有安装活塞环的活塞分别装入各缸,并按规定扭矩拧紧各个连杆轴瓦螺母。这时先检查一下连杆小头端面,与活塞销座端面之间的距离应不小于规定数值。若距离过小,则是由于气缸中心线产生偏移所致。然后转动曲轴,分别在活塞的上、下止点及气缸中部,检查各缸活塞头部前后与气缸的配合间隙是否相等,这时,可能出现以下几种情况:

1)所有活塞在上、中、下各部位向同一方向偏斜,此时说明是由于曲轴中心线与气缸中心线垂直度超差所致。

2)若有一个或几个活塞在上、中、下各部位向同一方向歪斜,则是由于连杆弯曲使连杆大、小头中心线不平行,或是由于活塞中心与活塞销中心线垂直度超差所致。

3)若在气缸上、中、下各部位,活塞向不同方向歪斜,则可能有以下两种情况:一是活塞在上止点(或下止点)位置改变歪斜方向,则是由于曲轴连杆轴颈圆柱度超差造成的;另一是活塞在气缸中部位置改变歪斜方向,则是由于曲轴连杆轴颈中心线与主轴中心线不在同一平面内,或因连杆扭曲、连杆小头孔歪斜等原因,引起的连杆大、小头孔中心线不在同一平面内所致。

需要指出的是,若活塞始终靠向一侧,则是由于连杆弯曲而造成的。这时,活塞的偏斜方向就是连杆小头的弯曲方向。如果活塞位于上、下止点时不偏斜,而在它上行和下行时偏斜’方向发生改变,并且活塞在气缸中部偏斜最大,则是由于连杆扭曲而造成的。

经过检测,如连杆的弯曲或扭曲超过规定时,应记住弯、扭方向,并予以校正或更换新连杆,公众号智造大观,专注于工程机械制造行业相关理论知识分享。

连杆弯曲、扭曲的校正,一般都是在连杆校正器专用工具上进行的。校正前应该先检查连杆大、小头孔的圆度和圆柱度误差。虽然各种机型柴油机,对此误差不一样。但通常小头孔径应不大于标准尺寸的0.02mm,大头孔的圆度误差应不大于0.05mm,圆柱度误差不大于0.03mm。否则,就不能继续使用。

校正时,校正的方法因条件不同而各有差异。一般在台虎钳上夹紧后,用手工冷压校正。不允许用气焊枪加热校正,但常温下校正后往往会发生恢复原状。这是因为连杆韧性好,校正时发生的弹性变形过后又会恢复过来。为此,对于弯扭变形较大的连杆,校正后可用喷灯少许加温,稳化处理。最好的办法,是将连杆加热到400—450度左右,保温约0.5-1h,然后慢慢冷却进行人工时效处理。这样做的目的是可防止连杆装复后在使用过程中又重新变形。

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连杆瓦就是卧在连杆大头盖里边,扣到曲轴上,与连杆体的安装孔对应,然后装上固定螺栓拧紧即可。难的不是安装连杆瓦,而是刮研连杆瓦,使其与曲轴贴敷,这个要用三菱刮刀,红丹涂抹在连杆瓦上,在曲轴上用手推着连杆瓦转,然后将连杆瓦拿下来,将红丹被摩擦掉的地方刮除,反复许多次,直到接触面几乎把连杆瓦全部覆盖,才能装上去。

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康明斯柴油发电机的连杆轴瓦的结构及功用

康明斯柴油发电机组的连杆结构组成和加工技术要求

连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式柴油发动机中,用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件,其主体部分的截面多为圆形或工字形,两端有孔,孔内装有青铜衬套或滚针轴承,供装入轴销而构成铰接。 连杆是柴油发电机中的重要零件,它连接着活塞和曲轴,其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。

连杆在工作中,除承受燃烧室燃气产生的压力外,还要承受纵向和横向的惯性力。因此,连杆在一个复杂的应力状态下工作,既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能,又要求具有足够的钢性和韧性

在连杆大头内安装了两片分开式轴瓦,这两片轴瓦称为连杆轴瓦。连杆轴瓦的主要作用是减少连杆大头与连杆轴颈之间的磨损。连杆轴瓦一般由薄钢背和减磨合金组成。薄钢背的作用是将减磨合金所产生的热量传给连杆大头。减磨合金的作用是减少连杆轴颈的磨损,提高连杆轴颈的使用寿命。薄钢背的使用材料一般选用优质低碳钢的钢带轧制,减磨合金的使用材料有多种,具体可根据柴油发电机使用性能的不同选用白合金、铜铅合金、铝基合金或高锡铝合金等。如康明斯B系列柴油发电机采用铜铅合金薄壁轴瓦,内表面镀铅锡合金,以提高其耐磨性,外表面镀锡防锈。 

为了防止连杆轴瓦在大头内部转动或轴向移动,一般在两片轴瓦上分别冲制出高出瓦背面的“定位凸耳",个别柴油机采用定位销定位。根据连杆小头润滑方式的不同、选用的连杆轴瓦也不同,在连杆杆身有油道的,要选用带孔的轴瓦,装配时,轴瓦的孔要与连杆杆身油道口对应。装配连杆轴瓦时,要保持轴瓦与轴颈之间的配合间隙,若装配的间隙过大会导致轴瓦磨损加剧,严重时,会引起减磨合金以剥落;若装配的间隙过小,会使轴瓦散热不良且容易烧坏。

连杆螺栓,它是柴油机所有螺栓中受力最严重的零件之一,它即要承受着预紧力、同时还要受到惯性力的作用。如果连杆螺栓断裂或松脱,会导致柴油机出现严重事故。所以,连杆的使用材料一般要选用高强度的合金钢制作。连杆螺栓在装配时用力要均匀,紧度要适当,螺母若带有开口销或止动垫片的要锁紧。连杆螺栓是镀铜防松的要按规定的力矩扭紧,若出现铜层脱落时应更换新螺栓。 

在连杆小头孔内安装的衬套称为连杆衬套。连杆衬套的作用是减轻活塞销和连杆小头孔内的磨损。目前,在连杆小头孔内一般都压装有衬套,衬套一般选用青铜或铝合金制造。为了保证青铜或铝合金衬套内部得到充分的润滑,连杆小头顶部或杆身内部一般都钻有油孔或油道,利用飞溅下来的润滑油或经杆身压过来的润滑油对衬套内壁进行润滑。

杆身截面为工字形,可在保证强度和刚度的情况下减轻质量,并使它在承受压力时不致扭曲。

连杆大头分上下两部,上半部与杆身铸成 一体,下半部是连杆轴承盖,用螺栓与上半部连接。为保证连杆大头能从气缸内顺利抽出, 连杆大头有平切口和斜切口两种形式。

二、连杆的加工技术要求

连杆的好坏是由连杆的加工密度来决定的,能否提升发动机活塞的性能起到决定作用,主要的参数∶

1、连杆人端中心和小端中心相对,连杆身体中心的对称度。

2、连杆大小头孔中心距尺寸精度。

3、连杆大小孔平面度。

4、连杆大小孔尺寸精密度和形状。

5、连杆大头螺母孔与结合面的垂直度。

为了防止连杆的变形,目前市场里面采用的都是高密度的合金钢,传统的连杆加工采用的材料是 45 钢、40Cr、40Mnb 等材质的调质钢,硬度高,目前康明斯发电机组的连杆采用的材料不是调质钢,是采用高碳微合金非调质钢和 SPLITASCO系列锻钢、FRACTIM锻钢和 S53CV-FS锻钢等,所以为了避免变形目前在选择更高强度的材料。

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