談柴油機曲柄連桿機構結構特點

韓秀奇　佟士財　單術梅

摘 要：通過對柴油機曲柄連桿機構結構特點的介紹，提高使用維修人員對柴油機的認識，進而提高柴油機使用維護質量。

關鍵詞：柴油機;曲柄連桿機構;結構特點

中圖分類號：S219.07文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.045

曲柄連桿機構是柴油機實現工作循環，完成能量轉換的機構，是將柴油燃燒釋放出的熱能轉變為機械能，并輸出動力。曲柄連桿機構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、凸頂和凹頂等多種形式。防漏部有上、下環槽，分別用來安裝活塞環的氣環和油環。油環槽中有許多小油孔，以便油環刮下的機油通過它回到油底殼。銷座孔用來安裝活塞銷，機器工作時飛濺的機油經油孔潤滑銷與銷孔的接觸面，孔的內凹槽用來安裝活塞銷擋圈。裙部起導向作用并承受側壓力。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。安裝時應注意方向，使有膨脹槽的一面朝向側壓力較小的一邊。

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、裂紋和環槽塌邊等情況，然后用量具分別檢查活塞環槽、銷孔和裙部的磨損及變形情況等，當活塞與汽缸、銷孔與活塞銷、環槽與活塞的配合間隙均未超過允許值時可繼續使用。如活塞出現下列情況之一時應報廢：有裂紋、環槽磨損嚴重或有塌邊、銷孔磨損超極限尺寸、表面有嚴重的劃痕或直徑磨損到極限值。

（2）活塞環。活塞環有氣環和油環之分，氣環用來密封汽缸，使汽缸內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。為了防止活塞環受熱膨脹而卡死，活塞切口應留有一定 “開口間隙”，其大小與缸徑有關，一般為0.25～0.8 mm。若開口間隙過小，則會加速環與缸壁的磨損，甚至會使環卡死、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。活塞環與環槽之間在高度方向上也應留有一定的間隙，稱為“邊間隙”，一般為0.04～0.15 mm。邊間隙過小，會使活塞環卡死在環槽中，失去彈性，破壞了密封和刮油作用;若邊間隙過大，會造成環與環槽撞擊嚴重和磨損加劇，并產生嚴重“泵油作用”，使潤滑油竄入燃燒室。

（3）活塞銷。活塞銷用以連接活塞和連桿，將來自活塞的燃氣壓力傳遞給連桿。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槽中裝有卡簧。在冷態時，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）。活塞銷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，并使活塞的往復運動和曲軸的旋轉運動相互轉化。連桿小頭孔內壓有連桿襯套，通過活塞銷與活塞連在一起。小頭頂部和襯套上鉆有油孔，襯套內表面開有布油槽，一般靠曲軸箱中飛濺的機油進行潤滑。安裝襯套時，應注意對準油孔。

連桿身斷面為工字形，以滿足強度好、剛度大和重量輕的要求。若連桿的剛度不夠，將導致連桿彎曲，造成活塞與汽缸偏磨、活塞環漏氣和竄油等。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，孔內裝有軸瓦。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打有配對記號（有的還在另一側打上缸號）。因此拆卸時應成對放好，安裝時不得調換。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。曲軸是柴油機最重要的機件之一，柴油機的全部功率都通過它輸出。在發動機工作中，曲軸要承受旋轉質量的離心力、周期性變化的氣體壓力和往復慣性力的共同作用，使曲軸產生彎曲、扭轉、剪切、拉壓等復雜交變應力。曲軸各軸頸在高壓下以很大的相對速度發生滑動摩擦，容易造成磨損、發熱和燒損。為了保證曲軸工作可靠，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，各工作表面要耐磨而且潤滑良好，并且盡量使其平穩運轉、減少振動。

曲軸由前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄和尾部構成。曲軸的前端裝有曲軸正時齒輪，尾部安裝飛輪。主軸頸支承在機體主軸承中，并在其中旋轉，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，減輕主軸承負荷和柴油機的振動。曲軸軸向間隙是由主軸承蓋墊片來調整的。間隙太大，曲軸會產生軸向竄動而破壞曲柄連桿機構的工作;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，使曲軸旋轉均勻，并提高發動機克服短時期的超負荷能力;它還具有使發動機便于啟動的作用，對于立式發動機，它也是離合器的主動部分。

柴油機曲柄連桿機構各相對運動的零件間都有嚴格的配合關系，使用維修過程中應重點檢查主要零件的配合情況，必要時可進行調整和修理。

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