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2.2.3 活塞連桿組的檢測與維修

細節一:活塞連桿組結構

如圖2-55所示,活塞連桿組主要包括活塞、活塞環、活塞銷、連桿等部件。

圖2-55 活塞連桿結構組成

細節二:活塞

(1)活塞的功用及工作條件 活塞的功能是承受燃燒氣體壓力,并將此力通過活塞銷傳遞給連桿以推動曲軸旋轉。另外,活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。

工作條件:活塞在高溫、高壓、高速及潤滑不良的條件下工作。活塞直接和高溫氣體接觸,瞬時溫度可達2500K以上。所以,受熱嚴重,而散熱條件又非常差,因此活塞工作時溫度很高,頂部高達600~700K,且溫度分布極不均勻;活塞頂部承受氣體壓力很大,尤其是做功行程壓力最大,汽油機高達3~5MPa,柴油機高達6~9MPa,這就造成活塞產生沖擊,并承受側壓力的作用;活塞在氣缸內以極快的速度(8~12m/s)往復運動,且速度在不斷地變化,這就產生了較大的慣性力,使活塞受到很大的附加載荷。

根據上述工作條件,活塞所用材料需滿足下列要求。

①要有足夠的剛度與強度,傳力可靠。

②導熱性能良好,要耐高壓、耐高溫、耐磨損。

③質量輕,盡量減小往復慣性力。

(2)活塞材料 鋁合金材料基本可以滿足以上要求,因此,活塞一般都采用高強度鋁合金,但在一些低速柴油機上應用高級鑄鐵或耐熱鋼。

(3)活塞的構造 具體如下。

①活塞的分類如圖2-56和圖2-57所示。

圖2-56 汽油機活塞類型

圖2-57 柴油機活塞類型

②活塞的基本結構如圖2-58所示。活塞包括活塞頂部、活塞頭部、活塞裙部三部分。活塞頂部是燃燒室的組成部分,直接承受氣體壓力。活塞頂部的形狀各異,以滿足不同的目的和要求。汽油機活塞頂部多數選用平頂,其優點是制造工藝簡單,吸熱面積小。為改良混合氣形成、燃燒或調節壓縮比,有些汽油機活塞選用凹頂活塞。二沖程汽油機常采用凸頂活塞以提高換氣效率。

圖2-58 活塞的基本結構示意圖

1—活塞頂;2—活塞頭;3—活塞環;4—活塞銷座;5—活塞銷;6—活塞銷鎖環;7—活塞裙;8—加強肋;9—環槽

第一道活塞環槽和活塞銷孔之間的部分為活塞頭部,如圖2-59所示。用于安裝活塞環,與活塞一同密封氣缸,防止可燃混合氣漏到曲軸箱內,將活塞頂部吸收的熱量通過活塞環傳遞給氣缸壁。

圖2-59 活塞實物圖

活塞頭部以下的部分是活塞裙部。裙部的形狀應該保證活塞在氣缸內得到很好的導向,氣缸與活塞之間在任何工況下均需保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大,活塞敲缸;間隙過小,活塞有可能被氣缸卡住。此外,裙部需有足夠的實際承壓面積,以承受側向力。活塞裙部承受膨脹側向力的一面稱為主推力面,承受壓縮側向力的一面稱為次推力面,如圖2-60所示。

圖2-60 活塞裙部受力情況

發動機工作時,活塞在氣體力與側向力的作用下發生機械變形,而活塞受熱膨脹時還產生熱變形。這兩種變形的結果都會造成活塞裙部在活塞銷孔軸線方向的尺寸增大。所以,為使活塞工作時裙部接近正圓形和氣缸相適應,在制造時應將活塞裙部的橫斷面加工成橢圓形,并使其長軸和活塞銷孔軸線垂直。現代汽車發動機的活塞都是橢圓裙部。

此外,沿活塞軸線方向,活塞的溫度是上高下低,活塞的熱膨脹量自然是上大下小。所以,為使活塞工作時裙部接近圓柱形,必須將活塞制成上小下大的圓錐形。

在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。因為恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連,且恒范鋼的熱膨脹系數僅為鋁合金的1/10左右,所以當溫度升高時,在恒范鋼片的牽制下,裙部在活塞銷孔軸線方向的熱膨脹量很小。如果將普通鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內側形成雙金屬壁,則因為兩種金屬的熱膨脹系數不同,當溫度升高時雙金屬壁發生彎曲,而鋼片兩端的距離大致不變,進而限制了裙部的熱膨脹量。由于這種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大,因此稱這種活塞為自動熱補償活塞。

細節三:活塞環的作用與構造

活塞環按其主作用可分氣環和油環兩類,如圖2-61所示。

圖2-61 活塞環的分類

活塞環在高溫、高壓、高速及潤滑極其困難的條件下工作,是發動機上壽命最短的零件。活塞環的優點為彈性好、強度高、耐磨損、耐熱、沖擊韌性好、導熱性能好等。目前廣泛應用的活塞環材料是合金鑄鐵(在優質灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素),第一道是鍍鉻環,其余環一般為鍍錫環或磷化環。

(1)氣環 氣環開有切口,具有彈性,在自由狀態下外徑大于氣缸直徑,它與活塞一同裝入氣缸后,外表面緊貼在氣缸壁上,形成第一密封面,氣環密封效果通常與氣環數量有關,汽油機一般采用2道氣環,柴油機一般采用3道氣環。發動機工作時,活塞和活塞環等機件都會發生熱膨脹。而活塞環在氣缸、活塞環槽內的運動相對比較復雜,既要與活塞一起在氣缸內做上下運動,徑向脹縮,還要在環槽內做些微的圓周運動,以保證氣缸的密封性,并防止環卡死在缸內或脹死在環槽中。

氣環的密封原理如圖2-62所示。

圖2-62 氣環的密封原理

活塞環在自由狀態下不是正圓形。將活塞環裝入氣缸后,在其自身的彈力作用下環的外圓面和氣缸壁貼緊形成第一密封面,氣缸內的高壓氣體無法通過第一密封面泄漏。高壓氣體可能通過活塞頂岸和氣缸壁之間的間隙進入活塞環的側隙和徑向間隙中。進入側隙中的高壓氣體使環的下側面和環槽的下側面貼緊形成第二密封面,高壓氣體也無法通過第二密封面泄漏。進入徑向間隙中的高壓氣體使環的外圓面與氣缸壁更加貼緊。這時活塞環的開口端隙即為漏氣的唯一通道。如果幾道活塞環的開口相互錯開,則形成了迷宮式漏氣通道。由于側隙、徑向間隙及端隙都很小,氣體在通道內的流動阻力很大,導致氣體壓力p迅速下降,最后漏入曲軸箱內的氣體就非常少了,一般僅為進氣量的0.2%~1.0%(質量分數)。活塞環隨活塞一同裝入氣缸后,便產生彈力而緊貼在氣缸壁上,形成密封面,使燃氣無法通過環與氣缸的接觸面之間的間隙。環密封的效果和氣環數目有關。氣環數目通常為2~3道(汽油機2道,柴油機3道)。第一道工作條件最為惡劣,要求具有耐熱、耐磨、高強度和沖擊韌性等特性。

(2)氣環分類及特點 具體如下。

①按氣環的開口形狀不同分,如圖2-63所示。

圖2-63 氣環開口形狀分類

a.直開口 工藝性好,但密封性較差。

b.階梯口 密封性好,但工藝性較差。

c.斜開口 密封性與工藝性介于前兩者之間,斜角通常為30°或40°。

②按氣環的斷面形狀不同分,如圖2-64所示。

圖2-64 氣環的斷面形狀

a.矩形環 斷面呈矩形的氣環。形狀簡單,加工方便,與氣缸壁接觸面積較大,有利于活塞散熱。但磨合性差,而且在與活塞共同作往復運動時,在環槽內上下竄動,將氣缸壁上的機油不斷地擠入燃燒室中,產生“泵油作用”,使機油消耗量增多,活塞頂及燃燒室壁面積炭。

b.錐形環 環的外圓面是錐角很小的錐面。理論上錐面環和氣缸壁為線接觸,磨合性好,增大了接觸壓力及對氣缸壁形狀的適應能力。當活塞下行時,錐面環能產生向下刮油的作用。當活塞上行時,因為錐面的油楔作用,錐面環能滑過氣缸壁上的油膜而不會將機油帶入燃燒室。錐面環傳熱性差,因此不用作第一道氣環。由于錐角很小,通常不易識別,為避免裝錯,在環的上側面標有向上的記號。

c.梯形環 斷面呈梯形,其主要優點是抗黏結性好。當活塞頭部溫度較高時,竄入第一道環槽中的機油容易結焦并將氣環粘住。當側向力換向活塞左右擺動時,梯形環的側隙、徑向間隙均發生變化,將環槽中的膠質擠出。楔形環的工作特點和梯形環相似,且由于斷面不對稱,裝入氣缸后也會發生扭曲。梯形環適用于柴油機的第一道氣環。

d.桶面環 環的外圓面為外凸圓弧形,其密封性、磨合性以及對氣缸壁表面形狀的適應性都非常好。桶面環在氣缸內不論上行或下行均能形成楔形油膜,將環浮起,減輕環和氣缸壁的磨損。

e.扭曲環 斷面不對稱的氣環。裝入氣缸后,因為彈性內力的作用使斷面發生扭轉,所以稱扭曲環。扭曲環斷面扭轉原理:將活塞環裝入氣缸之后,其斷面中性層以外產生拉應力,而斷面中性層以內產生壓應力。拉應力的合力F1指向活塞環中心,壓應力合力F2的方向正好相反。由于扭曲環中性層內外斷面不對稱,使F1和F2不作用在同一平面內而形成力矩M。在力矩M的作用下,使環的斷面產生扭轉。

如果將內圓面的上邊緣或外圓面的下邊緣切掉一部分,整個氣環將扭曲成碟子形,則稱這種環為正扭曲環;如果將內圓面的下邊緣切掉一部分,氣環將扭曲成蓋子形,則稱其為反扭曲環。在環面上切去部分金屬稱為切臺。發動機工作時,在進氣、壓縮及排氣行程中,扭曲環發生扭曲,其工作特點一方面和錐形環類似,另一方面因為扭曲環的上下側面與環槽的上下側面相接觸,從而避免了環在環槽內上下竄動,消除了泵油現象,減少了環對環槽的沖擊而引起的磨損。在做功行程中,巨大的燃氣壓力作用在環的上側面和內圓面,足以克服環的彈性內力使環不發生扭曲,整個外圓面與氣缸壁接觸,這時扭曲環的工作特點和矩形環相同。

f.開槽環 在外圓面上加工出環形槽,在槽內填充可以吸附機油的多孔性氧化鐵,有利于潤滑、磨合及密封。

(3)油環 通常活塞上裝有1~2道油環。采用兩道油環時,下面一道多安裝在活塞裙部的下端。無論活塞下行還是上行,油環都可以將氣缸壁上多余的機油刮下來經活塞上的回油孔流回油底殼。常見的油環形式如圖2-65所示。目前廣泛應用的是組合式油環。組合式油環通常由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環組成,軸向襯環夾裝在第二與第三刮油鋼片之間,徑向襯環使三片刮油鋼片緊貼在氣缸壁上。

圖2-65 油環的兩種結構形式

1—上刮片;2—襯簧;3—下刮片;4—活塞

細節四:活塞銷

活塞銷的結構形狀很簡單,外觀是一個厚壁空心圓柱,其內孔形狀有圓柱形、組合形或兩段截錐形,如圖2-66所示。

圖2-66 活塞銷的結構類型

活塞銷材料通常用低合金滲碳鋼(15Cr或16MnCr5),高負荷發動機則應用滲氮鋼。圓柱形孔加工容易,但活塞銷的重量較大;兩段截錐形孔的活塞銷重量較小,且因為活塞銷所受的彎矩在其中部最大,所以接近于等強度梁,但錐孔加工不容易。

通常活塞銷可分為全浮式和半浮式兩類,如圖2-67所示。

圖2-67 全浮式和半浮式活塞銷結構特點

(1)全浮式 活塞銷能在連桿襯套與活塞銷座中自由擺動,使銷磨損均勻。

(2)半浮式 活塞銷中部與連桿小頭使用堅固螺栓連接,活塞銷只能在兩端銷座內做自由擺動,多應用于轎車。

細節五:連桿

如圖2-68所示,連桿由小頭、桿身和大頭組成。連桿小頭與活塞銷連接,與活塞一同做往復運動;連桿大頭與曲柄銷連接,與曲軸一同做旋轉運動。

圖2-68 連桿結構組成

(1)連桿小頭 小頭的結構形狀由活塞銷的尺寸及其與連桿小頭的連接方式決定。在汽車發動機中連桿小頭和活塞銷的連接方式有兩種,即全浮式和半浮式。

全浮式活塞銷工作時,在連桿小頭孔和活塞銷孔中轉動,能夠保證活塞銷沿圓周磨損均勻。為避免活塞銷兩端刮傷氣缸壁,在活塞銷孔外側裝配活塞銷擋圈。

半浮式活塞銷是用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內,此時活塞銷只在活塞銷孔內轉動,在小頭孔內不轉動。小頭孔不安裝襯套,銷孔中也不裝活塞銷擋圈。

(2)連桿桿身 桿身斷面是工字形,剛度大、質量輕、適于模鍛。工字形斷面的Y-Y軸位于連桿運動平面內。有的連桿在桿身內加工了油道,用于潤滑小頭襯套或冷卻活塞。如果是后者,必須在小頭頂部加工出噴油孔。

(3)連桿大頭 連桿大頭除必須具有足夠的剛度外,還應外形尺寸小、質量小,拆卸發動機時能從氣缸上端卸下。連桿大頭是剖分的,連桿蓋用螺栓或螺柱緊固,為能夠使接合面在任何轉速下都能緊密接合,連桿螺栓的擰緊力矩必須足夠大。接合面和連桿軸線垂直的為平切口連桿,而接合面和連桿軸線成30°~60°夾角的為斜切口連桿。平切口連桿體大端的剛度較大,所以大頭孔受力變形較小,并且平切口連桿制造費用較低,汽油機均采用平切口連桿。柴油機連桿不但有平切口的,還有斜切口的。一般柴油機由于曲柄銷直徑較大,因此連桿大頭的外形尺寸相應較大,想要在拆卸時能從氣缸上端取出連桿體,必須采取斜切口連桿。連桿蓋裝合到連桿體上時應嚴格定位,以防止連桿蓋橫向位移。平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工的圓柱面和精密加工的螺栓孔來實現連桿蓋的定位。斜切口連桿的連桿螺栓因為承受較大的剪切力而容易發生疲勞破壞。為此,應該選擇能夠承受橫向力的定位方法,如圖2-69所示。

圖2-69 連桿大頭結構形式

細節六:活塞連桿組的拆卸

(1)活塞連桿組的拆卸步驟如下。

①轉動曲軸將準備拆卸的連桿對應的活塞旋轉到下止點。

②拆卸連桿螺母,取下連桿軸承蓋,同時按照順序放好。

③用橡膠錘或錘子木柄推出活塞連桿組(事先應除去氣缸上的臺階,以免損壞活塞環),注意不得硬撬、硬敲,以免損傷氣缸。

④取出活塞連桿組后,需將連桿軸承蓋、螺栓、螺母按原位裝回,同時注意連桿的裝配標記,標記應朝向帶輪,在活塞、連桿與連桿軸承蓋上打上對應缸號。

(2)活塞連桿組的分解步驟如圖2-70所示。

圖2-70 活塞連桿組的分解示意圖

1,2—活塞環;3—油環刮片;4—油環襯簧;5—活塞;6—活塞銷;7—活塞銷卡環;8—連桿組;9—連桿襯套;10—連桿;11—連桿螺栓;12—連桿蓋;13—連桿螺母;14—連桿軸承

①將已拆下缸蓋、油底殼的發動機置于工作臺上(或在發動機翻轉架上平置),以方便分解。

②拆下連桿螺栓的螺母,卸下連桿軸承蓋。

③用活塞環卡鉗拆下活塞環。

④拆下活塞銷卡環。

⑤拆下活塞銷。

⑥取下活塞。

⑦拆下連桿小端的襯套。

細節七:活塞組的選配

(1)活塞的檢測 操作如下。

①活塞的磨損主要包括活塞環槽的磨損、活塞裙部的磨損和活塞銷座孔的磨損。

②活塞的刮傷主要是由于活塞與氣缸壁的配合間隙小,潤滑條件變差以及較大機械雜質進入摩擦表面而引起的。

③活塞的燒蝕是由于發動機長期超負荷或爆燃工作而引起的。

④活塞的脫頂,其原因為活塞環的開口間隙過小或側隙過小,使活塞運動時,活塞頭部和裙部產生斷裂。活塞常見缺陷如圖2-71所示。

圖2-71 活塞常見缺陷

⑤檢驗活塞橢圓度。大多數的活塞制成橢圓形,其短軸在活塞銷方向上。活塞橢圓度的檢驗,可以在橢圓度檢驗儀上進行,也可以在活塞裙部距底邊緣10~15mm處測量,橢圓度的值是0.40mm,如圖2-72所示。

圖2-72 活塞裙部橢圓度檢測

(2)選配活塞的注意事項 在選配活塞時應注意以下幾個要點。

①依照氣缸的修理尺寸選用同一級修理尺寸和同一分組尺寸的活塞。活塞的修理尺寸級別代號通常打印在活塞的頂部(如“00”、“50”等)。

②活塞應成套選配,即同一臺發動機必須使用同一品牌的活塞,以保證其材料和性能一致。

③在選配的成組活塞中,其尺寸差通常為0.01~0.15mm,質量差為4~8g,銷座孔的涂色標記應相同。如果活塞的質量差過大,可適當車削活塞裙部的內壁或重新選配。車削后,活塞的壁厚不得低于規定值,車削的長度一般不得超過15mm。桑塔納發動機活塞與缸套的修理尺寸分組如表所示。

表2-4 桑塔納發動機活塞與缸套的修理尺寸分組

(3)活塞環選配 在發動機進行大修或小修時,活塞環是作為易損件來更換的。活塞環無修理尺寸,不因氣缸和活塞的分組而分組。

活塞環的技術要求如下。

①活塞環的彈力需符合技術標準的規定,其檢驗方法如圖2-73所示。

圖2-73 活塞環彈力檢驗

1—秤桿;2—活動量塊;3—活塞環;4—底板;5—檢驗儀;6—重錘

活塞環的彈力要求:

活塞環彈力過大——發動機的磨損增加;

活塞環彈力過小——發動機燃潤料消耗增加,動力性、經濟性降低。

活塞彈力檢驗標準:

第一道氣環8.5~12.8N;

第二道氣環7.5~11.3N。

②活塞環的端隙、側隙、背隙需符合技術標準的規定,如圖2-74~圖2-76所示。

圖2-74 測量活塞環側隙

圖2-75 測量活塞環開口間隙

圖2-76 測量活塞環背隙

活塞環端隙是為了避免活塞環受熱膨脹卡死在缸內。活塞環側隙主要是為了確保機件的可靠工作,如果間隙過大泵油作用將加劇;過小則活塞環容易卡死在環槽內,環的彈力極度減弱,則易斷。背隙是為了建立背壓,儲存積炭,以免活塞受熱膨脹過大擠斷活塞環。一般判斷背隙是否合適的方法,是將環裝入環槽內,環通常應低于環岸,并在槽中滑動自如無松曠感。

③漏光度的檢查。如圖2-77所示,活塞環開口處左右30°范圍內,不得漏光。每處漏光弧長所對應的圓心角不超過25°,同一環上漏光弧長所對應的圓心角總和不大于45°。漏光處的間隙不大于0.03mm。

圖2-77 活塞環漏光度的檢查

常見車型活塞環的裝配間隙見表2-5。

表2-5 常見車型活塞環的裝配間隙

(4)活塞環的安裝操作規程及技術要求 如圖2-78所示。

圖2-78 活塞環安裝方法

①操作規程如下。

a.將活塞環槽徹底清洗干凈。

b.裝配活塞環從上到下的順序:第一道氣環、第二道氣環、油環。

②技術要求如下。

a.在安裝時應避免活塞和活塞環受損。

b.安裝時有記號一面朝上。

c.裝好后,活塞環應能夠自由轉動。

d.頂環與第二道環的位置不得顛倒。

e.將活塞環開口相互隔開120°(對3道氣環而言)或180°(對2道氣環而言),不可重合,且避開活塞的裙部長圓與活塞銷座部分。

f.安裝油環時,一般先安裝隔圈,然后安裝側軌。

(5)活塞銷選配 發動機正常運轉時,全浮式活塞銷與活塞銷座和連桿襯套存在微小的間隙。所以,活塞銷可以在銷座和連桿襯套內自由轉動,使得活塞銷的徑向磨損比較均勻,磨損速率也較慢。發動機大修時,通常需更換活塞銷,此時應選用標準尺寸的活塞銷,為以后調修留有余地。常見車型活塞銷的裝配規格如表2-6所示。

表2-6 常見車型活塞銷的裝配規格

選配活塞銷的原則:同一臺發動機應使用同一廠牌、同一修理尺寸的成組活塞銷;活塞銷表面應沒有任何銹蝕和斑點,表面粗糙度Ra≤0.2μm,圓柱度誤差不超過0.0025mm,質量差在10g的范圍內。

活塞銷與活塞銷座和連桿襯套的配合一般是經由鉸削、鏜削或滾壓來實現的,其配合要求是在常溫下,汽油機的活塞銷與銷座配合間隙是0.0025~0.0075mm,與連桿襯套的間隙是0.005~0.010mm,且要求活塞銷與襯套的接觸面積超過75%;柴油機活塞銷與銷座的過盈較大,過盈量通常為0.02~0.05mm,與連桿襯套的間隙也比汽油機大,通常為0.03~0.05mm。

細節八:連桿組的檢修

(1)連桿檢測 檢測內容和步驟如下。

①檢測內容:主要包括連桿變形的檢驗和校正及連桿小端襯套的鉸削。連桿變形后,使活塞在氣缸中傾斜,引起活塞與氣缸、連桿軸承與連桿軸頸的偏磨、敲缸或拉缸等。

檢測連桿變形要使用三點規。若三點規的三個測點都與校驗儀的平板接觸,則說明連桿無變形。若上測點與平板接觸,兩個下測點不接觸但卻與平板的間隙一致,或兩個下測點與平板接觸而上測點不接觸,則表明連桿彎曲,可用塞尺測出測點和平板之間的間隙,即為連桿在100mm長度上的彎曲度。若只有一個下測點和平板接觸,另一下測點和平板不接觸,且間隙為上測點與平板間隙的兩倍,這時下測點與平板的間隙就是連桿在100mm長度上的扭曲度。

②檢測步驟:如圖2-79所示,連桿變形是在連桿校正儀上進行檢驗。

圖2-79 連桿變形檢測

a.根據被檢連桿軸承孔徑,選擇恰當的標準芯軸及半圓鍵,然后將芯軸裝進校準臺基準孔,用鎖緊手柄固定。

b.裝上連桿下蓋,按規定力矩擰緊,將活塞銷穿入連桿襯套至中間部位。

c.將連桿大端套在連桿校正儀的可調芯軸上,然后用調整螺釘固定連桿,使之直立,不得松動。使連桿大端軸線和芯軸軸線平行。

d.用三點規的V形槽貼合活塞銷,然后將其上的三個測量基準點(游標頭)輕輕推向連桿檢驗儀的基準平面。檢查三個測量基準點和基準平面的間隙,并做記錄。如以δnδu1δu2分別表示上測量基準點、下左測量基準點及下右測量基準點與基準平面的間距。

e.用同樣方法從正反多次檢驗,然后用粉筆在變形部位上標出變形的形式和方向,將連桿變形的檢驗數據填入實驗報告冊中。

(2)連桿變形的校正 當連桿彎和扭變形并存時,應先校扭后校彎。在校正連桿時,首先要記下連桿向哪邊彎曲或扭曲以及彎曲度和扭曲度的數值。

①校扭:校正扭曲時,先將連桿下蓋按規定裝配和擰緊,然后在臺虎鉗口墊上軟金屬墊片,夾緊連桿大端側面,最后使用專業扳鉗裝卡在連桿桿身的上下部位,圖2-80中安裝方法可用于校正連桿逆時針的扭曲變形。校正順時針的扭曲時,只要將上下扳鉗交換即可,如圖2-80所示。

圖2-80 連桿校扭操作示意圖

②校彎:將彎曲的連桿放進專用的壓器中,彎曲的凸起部位朝上,在校正絲杠的位置加入墊塊,扳轉絲杠使連桿產生反向變形并停留一定時間,等到金屬組織穩定后再卸下,檢查連桿的回位量,直到連桿校正合格為止,如圖2-81所示。

圖2-81 連桿校彎操作示意圖

③連桿小端襯套的鉸削:更換新活塞、活塞銷時,必須更換連桿襯套。襯套外徑和小端軸承孔的過盈量為0.10~0.20mm;襯套壓入連桿小頭后,進行鉸削。鉸削的配試:每鉸削一次均要用相配的活塞銷試配,當活塞銷推入襯套約1/3~1/2時,停鉸,用木錘打入襯套,壓出后根據壓痕修刮,如圖2-82所示。

圖2-82 連桿的襯套修復

(3)活塞連桿組的裝合 步驟與注意事項(以桑塔納車型為例)如下。

①活塞連桿組的檢驗如下。

a.活塞橢圓度的檢驗 大量活塞被制成橢圓形,其短軸在活塞銷方向上。活塞橢圓度的檢驗在橢圓度檢驗儀上進行。橢圓度的值為0.40mm。

b.活塞環的檢驗。用塞尺檢查活塞環和環槽的側隙,如表2-5所示為活塞環側間隙和端口間隙值;3道環順序不得裝錯,3道環的開口要錯開120°。

②徹底清洗各零件,并用壓縮空氣吹干凈。

③活塞銷是全浮式時,活塞銷與連桿襯套及活塞銷座之間均應間隙配合。活塞銷與銷座裝配時有點緊,可以將活塞在水中加熱到60℃(即略比手燙,但長時間接觸也不覺燙手),這時用大拇指應可壓入,否則即為部件配合不滿足要求。

④裝上活塞銷鎖環(鎖環和活塞銷端面應有0.15mm的間隙,以滿足活塞銷與活塞熱脹冷縮的需要)。

⑤安裝活塞環。第1道環為矩形環,第2道環為錐形環,第3道為油環(組合環),要用活塞裝卸鉗按照順序裝好。注意:“90P”標記朝向活塞頂。

⑥將第1缸曲柄旋轉到下止點位置,取第1缸的活塞連桿總成,在軸瓦、活塞環處注入少許機油,轉動各環使機油進入環槽,同時檢驗各環開口是否處于規定方位。

⑦用夾具收緊各環,按照活塞頂箭頭方向將活塞連桿總成從氣缸頂部裝入缸筒,用手引導連桿使其對齊曲軸軸頸,用木槌柄將活塞推入。

⑧取第1缸的連桿軸承蓋(帶有軸瓦),使標記朝前安裝在連桿上,并按規定力矩交替擰緊連桿螺母,擰緊力矩:M9×1為45N·m,M8×1為30N·m。

⑨按照上述方法,將其余各缸活塞連桿組件裝入相應氣缸。注:M8×1的連桿螺栓是預應力螺栓,在按規定力矩擰緊連桿螺母時,連桿螺栓在彈性變形范圍內被拉長,螺栓與螺母之間有較大而穩定的摩擦力,因此螺母不需要防松裝置。但在修理過程中只要拆過連桿螺母,就必須更換。

特別注意以下事項。

①拆卸、安裝活塞時一定要注意各缸記號,如果沒有記號則必須做標記。

②安裝活塞銷時應用專用工具或加熱到60℃進行。

③活塞銷擋圈開口應和活塞銷孔上的缺口錯開。

④3道環的開口要錯開。

細節九:活塞連桿組常見故障的診斷與排除

活塞連桿組常見故障的原因與征兆見表2-7。

表2-7 活塞連桿組常見故障的原因與征兆

活塞敲缸聲故障診斷及排除方法如下。

(1)現象 發動機在怠速或低速運轉時,在氣缸的上部發出清晰且明顯的“嗒嗒嗒”的金屬敲擊聲,而中速以上運轉時響聲減弱或消失;發動機溫度變化時響聲也變化:多數情況下響聲冷車時明顯,熱車時減弱或消失,但個別原因導致的活塞敲缸聲反而在溫度升高后加重;響聲嚴重時,負荷愈大響聲也愈大,但機油壓力不下降;單缸斷火,響聲減弱或消失。

(2)原因 有以下幾點。

①活塞與氣缸壁配合間隙過大。

②活塞與氣缸壁間潤滑條件太差。

③活塞在常溫時反橢圓或橢圓度過小。

④活塞銷與活塞銷座孔裝配太緊。

⑤活塞銷與連桿小頭襯套裝配太緊。

⑥連桿軸承裝配太緊。

⑦活塞圓柱度誤差太大。

(3)診斷方法 按下列方法診斷,其流程如圖2-83所示。

圖2-83 活塞敲缸聲故障診斷流程

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