談柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

韓秀奇　佟士財　單術(shù)梅

摘 要：通過對柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的介紹，提高使用維修人員對柴油機(jī)的認(rèn)識，進(jìn)而提高柴油機(jī)使用維護(hù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);曲柄連桿機(jī)構(gòu);結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

中圖分類號：S219.07文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.045

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，是將柴油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并輸出動力。曲柄連桿機(jī)構(gòu)由活塞連桿組和曲軸飛輪組組成。

1 活塞連桿組

（1）活塞。鋁合金制造的活塞由頂部、防漏部、銷座孔和裙部四部分組成。頂部是燃燒室的組成部分，有平頂、凸頂和凹頂?shù)榷喾N形式。防漏部有上、下環(huán)槽，分別用來安裝活塞環(huán)的氣環(huán)和油環(huán)。油環(huán)槽中有許多小油孔，以便油環(huán)刮下的機(jī)油通過它回到油底殼。銷座孔用來安裝活塞銷，機(jī)器工作時飛濺的機(jī)油經(jīng)油孔潤滑銷與銷孔的接觸面，孔的內(nèi)凹槽用來安裝活塞銷擋圈。裙部起導(dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。工作時因銷孔方向的金屬多，受熱膨脹后直徑變化較大，而垂直銷孔方向由于受熱膨脹較小，則受側(cè)壓力作用直徑變化較小。為使活塞裙部工作時接近圓形，常將裙部做成橢圓形。一些汽油機(jī)的活塞裙部還開有斜膨脹槽，可保證受熱后有充分膨脹的余地。安裝時應(yīng)注意方向，使有膨脹槽的一面朝向側(cè)壓力較小的一邊。

活塞的失效形式有磨損、燒蝕、刮傷和裂紋等。磨損是最常見的失效形式，鑒定時可用觀察法檢查活塞有無刮傷、裂紋和環(huán)槽塌邊等情況，然后用量具分別檢查活塞環(huán)槽、銷孔和裙部的磨損及變形情況等，當(dāng)活塞與汽缸、銷孔與活塞銷、環(huán)槽與活塞的配合間隙均未超過允許值時可繼續(xù)使用。如活塞出現(xiàn)下列情況之一時應(yīng)報廢：有裂紋、環(huán)槽磨損嚴(yán)重或有塌邊、銷孔磨損超極限尺寸、表面有嚴(yán)重的劃痕或直徑磨損到極限值。

（2）活塞環(huán)。活塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)之分，氣環(huán)用來密封汽缸，使汽缸內(nèi)高壓氣體不會漏到曲軸箱里，并能將活塞上部的熱量通過汽缸壁散去。油環(huán)起涂油潤滑汽缸壁和刮油回曲軸箱的作用。為了防止活塞環(huán)受熱膨脹而卡死，活塞切口應(yīng)留有一定 “開口間隙”，其大小與缸徑有關(guān)，一般為0.25～0.8 mm。若開口間隙過小，則會加速環(huán)與缸壁的磨損，甚至?xí)弓h(huán)卡死、折斷和刮傷缸壁;開口間隙過大，則密封性能變壞，造成漏氣和潤滑油上竄?；钊h(huán)與環(huán)槽之間在高度方向上也應(yīng)留有一定的間隙，稱為“邊間隙”，一般為0.04～0.15 mm。邊間隙過小，會使活塞環(huán)卡死在環(huán)槽中，失去彈性，破壞了密封和刮油作用;若邊間隙過大，會造成環(huán)與環(huán)槽撞擊嚴(yán)重和磨損加劇，并產(chǎn)生嚴(yán)重“泵油作用”，使?jié)櫥透Z入燃燒室。

（3）活塞銷?；钊N用以連接活塞和連桿，將來自活塞的燃?xì)鈮毫鬟f給連桿。為防止活塞銷軸向竄動而刮傷汽缸壁，在活塞兩個銷孔的環(huán)槽中裝有卡簧。在冷態(tài)時，活塞銷的外徑稍大于活塞銷座的孔徑，形成過盈配合（過盈量為0.001～0.01 mm）?；钊N與連桿襯套的配合間隙一般為0.015～0.045 mm，極限間隙為0.12 mm。

（4）連桿。連桿的功用是連接活塞和曲軸，并使活塞的往復(fù)運(yùn)動和曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動相互轉(zhuǎn)化。連桿小頭孔內(nèi)壓有連桿襯套，通過活塞銷與活塞連在一起。小頭頂部和襯套上鉆有油孔，襯套內(nèi)表面開有布油槽，一般靠曲軸箱中飛濺的機(jī)油進(jìn)行潤滑。安裝襯套時，應(yīng)注意對準(zhǔn)油孔。

連桿身斷面為工字形，以滿足強(qiáng)度好、剛度大和重量輕的要求。若連桿的剛度不夠，將導(dǎo)致連桿彎曲，造成活塞與汽缸偏磨、活塞環(huán)漏氣和竄油等。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，孔內(nèi)裝有軸瓦。連桿大頭有兩種分開方式，一種是平分式，其分開面與連桿中心線垂直;另一種是斜分式，其分開面與連桿中心線成45°角。為了保證連桿大頭兩部分的正確安裝，在桿身和連桿蓋的同一側(cè)打有配對記號（有的還在另一側(cè)打上缸號）。因此拆卸時應(yīng)成對放好，安裝時不得調(diào)換。連桿大頭的兩部分用兩個螺栓緊固在一起，連桿螺栓不能隨便代用。

2 曲軸飛輪組

（1）曲軸。曲軸是柴油機(jī)最重要的機(jī)件之一，柴油機(jī)的全部功率都通過它輸出。在發(fā)動機(jī)工作中，曲軸要承受旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期性變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓等復(fù)雜交變應(yīng)力。曲軸各軸頸在高壓下以很大的相對速度發(fā)生滑動摩擦，容易造成磨損、發(fā)熱和燒損。為了保證曲軸工作可靠，要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，各工作表面要耐磨而且潤滑良好，并且盡量使其平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、減少振動。

曲軸由前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄和尾部構(gòu)成。曲軸的前端裝有曲軸正時齒輪，尾部安裝飛輪。主軸頸支承在機(jī)體主軸承中，并在其中旋轉(zhuǎn)，是整個曲軸的支承部分。在主軸頸上有通往連桿軸頸的油道。曲柄是連接主軸頸和連桿軸頸的部分。曲柄上配有平衡塊，是為了平衡曲軸的不平衡力及力矩，減輕主軸承負(fù)荷和柴油機(jī)的振動。曲軸軸向間隙是由主軸承蓋墊片來調(diào)整的。間隙太大，曲軸會產(chǎn)生軸向竄動而破壞曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作;間隙太小又會增加摩擦損失。

（2）飛輪。飛輪的功用主要是將作功行程中產(chǎn)生的一部分能量貯存起來，以克服輔助行程的阻力，使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻，并提高發(fā)動機(jī)克服短時期的超負(fù)荷能力;它還具有使發(fā)動機(jī)便于啟動的作用，對于立式發(fā)動機(jī)，它也是離合器的主動部分。

柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)各相對運(yùn)動的零件間都有嚴(yán)格的配合關(guān)系，使用維修過程中應(yīng)重點(diǎn)檢查主要零件的配合情況，必要時可進(jìn)行調(diào)整和修理。

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