1.连杆的构造
(1)连杆的作用和材料。连杆的作用是将活塞承受的气体压力传给曲轴,使活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。连杆一般采用中碳钢或中碳合金钢经模锻而成,如图3-3-40所示,也有一些采用球墨铸铁制造的。为提高连杆的疲劳强度,通常还采用表面喷丸处理。
图3-3-40 模锻的连杆
(2)连杆的结构。连杆主要由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成,连杆体与连杆盖分为连杆小头、杆身和连杆大头,如图3-3-41所示。
图3-3-41 活塞连杆组
连杆小头用来安装活塞销,以连接活塞。为润滑活塞销和衬套,在连杆小头和衬套上钻有集油孔或铣出集油槽,用来收集发动机运转时被击溅到上面的机油以便润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑,因此在连杆杆身内钻有纵向的压力油道。
连杆杆身通常做成“工”或“H”形断面,以求在满足强度和刚度要求的前提下减少质量。
连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连,有整体式和分开式两种,如图3-3-42所示。整体式主要用于小型汽油机,多数发动机采用分开式连杆大头,被分开的部分称为连杆盖,用特制的连杆螺栓紧固在连杆大头上。
图3-3-42 连杆大头结构
连杆加工时,连杆盖与连杆大头是组合后镗孔(以保证圆度、圆柱度和同轴度),如图3-3-43所示。故连杆盖安装时有方向性,不能装反。
图3-3-43 已加工好的连杆
连杆大头内孔表面要求有较低的表面粗糙度值,以便与连杆轴瓦(或滚动轴承)紧密贴合。连杆大头还铣有连杆轴承的定位凹槽,有的连杆大头及轴承还钻有直径1~1.5 mm的径向小油孔,从中喷出机油以加强气缸壁等处的飞溅润滑,如图3-3-44所示。
图3-3-44 连杆轴承的定位凹槽和径向小油孔
一汽大众采用发动机连杆裂解(胀断)加工技术,生产无定位凹槽的连杆,如图3-3-45所示。发动机连杆裂解加工技术是目前国际上连杆生产的最新技术,具有传统连杆加工方法无可比拟的优越性。与传统连杆加工工艺的区别主要体现在连杆盖、杆接合面具有完全啮合的犬牙交错结构,保证接合面精确相接、吻合,无须再进行接合面的加工。由此使其具有加工工序少、节省精加工设备、节材节能、生产成本低等优势。此外,连杆裂解加工技术还可使连杆承载能力、抗剪能力、杆和盖的定位精度及装配质量大幅度提高,对提高发动机生产技术水平和整机性能具有重要作用。其原理是通过在连杆大头孔中心处设计并预制缺口(预制裂纹槽),形成应力集中,再主动施加垂直预定断裂面的载荷进行引裂,在几乎不发生变形的情况下,在缺口处规则断裂,实现连杆体与连杆盖的无屑断裂剖分。
图3-3-45 无定位凹槽的连杆
连杆大头的切口形式分为平切口和斜切口两种,如图3-3-46所示。平切口连杆的剖切面垂直于连杆轴线。一般汽油发动机连杆大头尺寸都小于气缸直径,可采用平切口。
图3-3-46 连杆大头的切口形式
平切口连杆盖与连杆的定位,是利用连杆螺栓上的精加工圆柱台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的,如图3-3-47所示。
图3-3-47 平切口连杆盖与连杆的定位
柴油发动机的负荷较大,连杆的受力也大,连杆大头的尺寸往往超过气缸直径。为使连杆大头能通过气缸,便于拆装,一般都采用斜切口。柴油发动机连杆盖与连杆常用的定位方式有锯齿定位、止口定位、定位销定位和定位套定位等,如图3-3-48所示。
图3-3-48 柴油机连杆大头的定位方式
(3)连杆螺栓及其防松。连杆螺栓一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成形,如图3-3-49所示,是一个要承受很大冲击性载荷的重要零件。连杆大头在安装时必须紧固可靠,当其发生损坏时,将给发动机带来极其严重的后果。所以,连杆螺栓必须按工厂规定的力矩,分2~3次均匀地拧紧。
图3-3-49 连杆螺栓
(4)连杆轴承。连杆轴承也称连杆轴瓦(俗称小瓦),安装在连杆大头孔座中,与曲轴上的连杆轴颈装配在一起,构成发动机中最重要的配合副之一。连杆轴承由钢背和减磨层组成,如图3-3-50所示。钢背由厚1~3 mm的低碳钢制成,在钢背的内圆面上浇铸0.3~0.7 mm厚的减磨合金层,用以减少摩擦阻力、加速磨合和保持油膜。目前常用的轴承减磨合金,主要有白合金、铜铅合金和高锡铝合金。
图3-3-50 连杆轴承
为了防止连杆轴承在工作中发生转动或轴向移动,在两个连杆轴承的剖分面上,分别冲出高于钢背面的两个定位凸键。装配时,这两个凸键分别嵌入在连杆大头和连杆盖的相应凹槽中,如图3-3-51所示。
图3-3-51 连杆轴承的定位
连杆轴承选配时,应以曲轴连杆轴颈的修理尺寸为依据,同一台发动机应选用与曲轴连杆轴颈修理尺寸等级相同的连杆轴承,如图3-3-52所示为两块未加厚的连杆轴承和一块加厚0.25 mm的连杆轴承,图中“STD”为英文“standard”的缩写,含义是标准。
图3-3-52 连杆轴承
2.连杆的维修(www.xing528.com)
连杆的耗损主要有连杆小头磨损、连杆弯曲和扭曲等。连杆小头磨损视情况修理,如图3-3-53所示的新连杆,其连杆小头并未压装连杆衬套,磨损后可更换连杆或铰削连杆小头孔予以修复。连杆小头孔磨损超过极限,再压装入连杆衬套,以恢复其正常配合。新衬套的外径应与小端承孔有0.10~0.20 mm的过盈,以防止衬套在工作中转动。过盈量也不可过大,否则在压装时会将衬套压裂。
图3-3-53 新连杆小头无连杆衬套
连杆弯曲和扭曲的检验应在连杆校验仪上进行,如图3-3-54所示。在汽车维修技术标准中对连杆的变形做了如下的规定:连杆小端轴线与大端应在同一平面,在该平面上的平行度误差不大于0.03 mm,该平面的法向平面上的平行度误差不大于0.06 mm。若连杆的弯曲和扭曲度超过误差值时应进行校正或更换。
图3-3-54 连杆弯曲和扭曲的测量
3.连杆的安装
连杆在装配时应注意方向,连杆的朝前方向应与活塞的朝前方向相同,不同气缸的连杆不能互换,如图3-3-55所示。
图3-3-55 连杆不能装反和互换
有些发动机连杆上面有道数标记,以便安装,如图3-3-56所示。
图3-3-56 有道数标记的连杆
【任务实施】
拆装发动机活塞连杆组并检测
一、任务目的
(1)知道发动机活塞连杆组的构造。
(2)能正确拆装发动机活塞连杆组。
(3)学会发动机活塞连杆组各零件的检测方法。
(4)能积极主动参与任务,能与小组成员团结协作,能执行实训室“6S”规定。
二、任务准备
(1)知识准备:
完成任务三的学习。
(2)设备准备:
汽车发动机、汽车发动机拆装工量具、演示课件(或操作视频)。
三、任务步骤
(1)老师演示或播放视频:汽车发动机活塞连杆组的拆装与维修。
(2)学生练习汽车发动机活塞连杆组的拆装(或老师演示时同步练习),并完成本书实训工作页中实训三相应内容的填写。
拆装汽车发动机活塞连杆组,主要内容包括从发动机气缸体上拆装活塞连杆组,以及分解和组装活塞连杆组。
四、任务评价
任务评价内容及标准见表3-3-1。
表3-3-1 任务评价内容及标准
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