汽車發(fā)動機機械系統(tǒng)檢測與維修4檢修活塞連桿組件

1、汽車檢測與維修技術專業(yè)核心課程 知識準備 工作情境描述 維修人員檢測了發(fā)動機汽缸體，并視情對汽缸體進行了修理后，還應檢 測與之相配合的活塞連桿組件，通過選配等修復方法達到與汽缸的配合要求， 恢復該發(fā)動機汽缸的密封性。 請通過檢測發(fā)動機活塞連桿組件，判斷其技術狀況；若需要修復活塞連桿 組件，請制訂活塞連桿組件修復方法和工藝流程。 5 知識準備 學習目標 n 通過本任務學習，應能： 1.敘述桑塔納 2000 AJR發(fā)動機活塞連桿組件結構特點； 2.描述活塞連桿組件常見損傷形式，分析損傷的成因及對發(fā)動機工作的影響； 3.描述活塞連桿組件常見損傷的檢測與修復方法； 4.根據(jù)維修手冊，正確選用工量具和檢

2、測設備，在規(guī)定時間內，安全規(guī)范地進行 活塞和活塞環(huán)的檢測與選配、連桿和軸承的檢測與修復以及活塞連桿組件的組 裝，制訂修復方法和工藝流程。 6 知識準備 學習引導 7 知識準備 1.桑塔納2000AJR發(fā)動機活塞連桿組件的結構特點 n 活塞連桿組件由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連 桿和軸承等主要機件組成。 n 活塞頂部凹槽和汽缸蓋上凹坑共同組成扁狀 半球形燃燒室?；钊共康拈L短軸之差為 0.40mm。 n 為了改善活塞與汽缸的磨合和減少摩擦損 耗 ， 活 塞 裙 部 外 表 面 都 加 工 有 深 度 為 0.01mm環(huán)形槽，這些環(huán)槽中可以貯存少量 機油，以改善活塞與汽缸壁的潤滑條件。 8 發(fā)動機活塞

3、連桿組件 知識準備 n 活塞銷采用全浮式結構?；钊N長度遠小 于活塞直徑，因此活塞銷對銷座孔表面有 很大接觸壓力，必須用選配法來保持接觸 面積。在活塞銷座孔也留有4mm寬， 0.03mm深度的儲油槽，以改善活塞銷與 銷座孔的潤滑。 n 活塞環(huán)第一道氣環(huán)是矩形，第二道氣環(huán)是 錐形，第三道油環(huán)為整體式。環(huán)是薄形的 ，第一道1.5mm，第二道1.75mm。采用 薄形環(huán)，可改善汽缸密封性能。氣環(huán)外圓 面均有0.10mm鍍鉻層，兩端面都進行磷 化處理。這種環(huán)自身及對汽缸壁的摩擦損 耗都小，不應過早更換。 9 發(fā)動機活塞連桿組件 知識準備 n 連桿采用中碳鋼鍛造而成。連桿襯套是用鋼 背的鍍銅鉛鋅合金復合材

4、料卷制的。連桿軸 承采用鋼背銅基滑動軸承，鋼背上鍍有三層 合金，底層是鉛錫銅，第二層為薄錫層，表 層為巴氏合金，維修中不得修刮。 n 連桿螺栓為塑性螺栓，在按規(guī)定扭矩擰緊連 桿螺栓時，連桿螺栓在塑性形變范圍內被拉 長，螺栓與螺母間有較大、穩(wěn)定的摩擦力而 緊固可靠，因此無需再有鎖止裝置。但是在 發(fā)動機修理中，連桿螺栓和螺母一經(jīng)拆卸， 就必須更換。 10 發(fā)動機活塞連桿組件 知識準備 2.活塞連桿組件常見損傷形式及成因 1.活塞的常見損傷 u活塞損傷形式有活塞環(huán)槽磨損、裙部磨損及銷座孔磨損。 l活塞環(huán)槽的磨損較大，以第一道環(huán)槽的磨損最為嚴重，各環(huán)槽由上而下逐漸減輕。 l活塞裙部雖與汽缸壁直接接觸，

5、但接觸面積較大，潤滑條件較好，所以磨損也較輕。 l活塞銷座孔的磨損是活塞在工作時受氣體壓力和往復慣性力的作用，使活塞銷座孔產 生上下方向的橢圓形磨損。 u活塞異常損壞有活塞裙部刮傷和頂部燒蝕等。 l刮傷主要是活塞與汽缸壁配合間隙過?。豁敳繜g是爆燃下工作結果。 11 知識準備 2.活塞環(huán)的常見損傷 u活塞環(huán)損傷形式主要是活塞環(huán)磨損、彈性減弱和折斷等。 l活塞環(huán)的磨損主要是活塞環(huán)受高溫高壓燃氣的作用，活塞環(huán)往復運動的沖擊和潤滑不 良所致。 l使用中受高溫燃氣影響，活塞環(huán)的彈性逐漸減弱，造成活塞環(huán)對于汽缸壁的壓力降低 ，汽缸密封性變差，出現(xiàn)漏氣和竄機油現(xiàn)象，使發(fā)動機的動力性下降，經(jīng)濟性變壞。 由于

6、活塞環(huán)安裝不當或端隙過小，發(fā)動機在高溫、大負荷條件下工作時，端隙抵死而 卡滯在汽缸內，在活塞沖擊負荷作用下而斷裂。 l在維護中更換活塞環(huán)時，應將缸壁上磨出的缸肩刮去，避免撞斷第一道活塞環(huán)。 12 知識準備 3.活塞銷的常見損傷 u發(fā)動機工作時，活塞銷要承受燃氣的壓力和活塞連桿組件慣性力的作用，其負荷 的大小和方向是周期性變化的，對活塞銷產生較大的沖擊作用?；钊N與活塞銷 座孔和連桿襯套的配合精度很高，在發(fā)動機正常工作（達到工作溫度）時，全浮 式活塞銷與活塞銷座和連桿襯套存在微小的間隙。 u因此，活塞銷可以在銷座孔和連桿襯套內自由轉動，使得活塞銷的徑向磨損比較 均勻，磨損速率也較低。 u由于活塞

7、銷在發(fā)動機工作時，承受較大的沖擊載荷，當活塞銷與活塞銷座和連桿 襯套的配 13 知識準備 4.連桿組件的常見損傷 u連桿組件常見損傷形式有：連桿的變形、連桿軸承和小端襯套的磨損、連桿螺栓 損傷等。 l發(fā)動機工作中，在交變載荷作用、超負荷等原因，連桿桿身將會發(fā)生彎曲和扭曲等變 形。 l連桿彎曲是指連桿小端軸線與連桿大端軸線在軸線平面內的平行度誤差；連桿的扭曲 是指連桿小端軸線與連桿大端軸線在軸線平面法向上的平面度誤差。 l連桿變形后，對曲柄連桿機構的工作產生很大影響。因此在發(fā)動機修理過程中應對連 桿的彎、扭變形進行檢驗和校正。 l連桿軸承損傷形式是磨損、合金疲勞剝落及粘著咬死等。 l連桿螺栓與螺

8、母在工作中會發(fā)生拉長變形、螺紋損壞等。 14 知識準備 3.活塞連桿組件的檢修 n 在發(fā)動機大修過程中，活塞、活塞環(huán)和活塞銷等是作為易損件更換的，這些 零件的選配是一項重要的工藝技術措施。所謂選配，即不完全互換性，就是 以較大的公差加工零件，通過分組選用來得到較高配合精度的工藝。 1.活塞的選配 u選配活塞時要注意以下幾點： l選用同一修理尺寸和同一分組尺寸的活塞。 l同一發(fā)動機必須選用同一廠牌的活塞?；钊麘商走x配，以保證其材料和性能的一致 性。 l在選配的成套活塞中，尺寸差和質量差應符合要求。尺寸差一般為0.02mm 0.025mm，質量差一般為4g8g。 15 知識準備 2.活塞環(huán)的選配

9、 u活塞環(huán)與汽缸和活塞具有相同的修理級別，但沒有修理尺寸分組。 u活塞環(huán)選配時，以汽缸的修理級別為依據(jù)，同一臺發(fā)動機應選用與汽缸和活塞修 理級別相同的活塞環(huán)。當發(fā)動機汽缸磨損后僅需更換活塞環(huán)時，應選配與汽缸同 一級別的活塞環(huán)，嚴禁選擇加大一級的活塞環(huán)經(jīng)過銼削端隙來使用。 u對活塞環(huán)的要求 l與汽缸、活塞的修理級別一致； l具有規(guī)定的彈力，以保證汽缸的密封性； l環(huán)的漏光度、端隙、側隙和背隙應符合原廠規(guī)定。 16 知識準備 n 活塞銷的選配 u發(fā)動機大修時，一般應選擇標準尺寸的活塞銷（有些車型設有修理尺寸），以便 為小修留有余地。 u選配活塞銷的原則 l同一臺發(fā)動機應選用同一廠牌、同一修理尺寸和

10、分組的活塞銷； l活塞銷表面應無任何銹蝕和斑點； l質量差在10g的范圍內。 u全浮式活塞銷與活塞銷座的配合，對于汽油機，在常溫下應有微量的過盈（即活 塞銷不能在座孔內轉動）；當活塞處于7580時，又有微量的間隙，使活 塞銷能在座孔內轉動，但無間隙感覺。 17 知識準備 4.連桿組件的檢修 u連桿組件檢修有：小端襯套與銷間隙檢查、連桿變 形檢驗、連桿軸承選配等。 連桿襯套的檢查 l在更換活塞銷同時，必須檢查或更換連桿襯套，以 恢復配合間隙。活塞銷與連桿襯套配合，在常溫下 應有微量間隙。 l活塞銷與連桿襯套配合檢查經(jīng)驗方法：將活塞銷涂 以機油，裝入襯套內，然后將活塞銷夾在臺鉗上。 先沿活塞銷軸線

11、方向扳動連桿，應無間隙感覺；轉 動連桿時，連桿應隨手圓滑轉動。 18 連桿襯套間隙檢查 知識準備 4.連桿組件的檢修 連桿變形的檢驗 l連桿變形的檢驗在連桿校驗儀上進行，連桿校驗儀能檢驗連桿的彎曲、扭曲、雙重彎 曲等。 l檢驗時將連桿大端軸承蓋裝好，不裝連桿軸承，擰緊連桿螺栓，將標準心軸裝入小端 襯套的承孔中。 19 連桿彎曲檢驗 l測量時，若上側點與平板接觸，兩下側點 不接觸且與平板的間隙一致，或下兩側點 與平板接觸，而上側點不接觸，表明連桿 彎曲?？捎煤癖∫?guī)測出測點與平板之間的 間隙，為連桿在100mm長度上彎曲度。 知識準備 n 測量時，若只有一個下側點與平板接觸，另 一下側點與平板不接

12、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 ，即為連桿在100mm長度上的扭曲度。 n 在測量連桿變形時，會遇到下面兩種情況： 一是連桿同時存在彎曲和扭曲，反映在一個 下測點與平板接觸，但另一個下測點的間隙 不等于上測點間隙的兩倍。這時，下測點與 平板的間隙為連桿扭曲度，而上測點間隙與 下測點間隙差值的一半為連桿彎曲度。 20 連桿扭曲檢驗 知識準備 n 二是連桿存在雙重彎曲，檢驗時先測出連桿小端 端面與平板距離，再將連桿翻轉180，同樣檢測 。若兩次測出的距離數(shù)值不等，即說明連桿有雙 重彎曲，兩次測量數(shù)值之差為連桿雙重彎曲度。 n 汽車維修技術標準中，連桿小端軸線與大端應在

13、 同 一 平 面 ， 在 該 平 面 上 的 平 行 度 公 差 為 1000.03，該平面的法向平面上的平行度公差 為1000.06。若連桿彎曲和扭曲超過公差值時 ，應進行校正。通常是先校正扭曲，再校正彎曲 。校正時應避免反復的過校正。 21 雙重彎曲檢驗 知識準備 連桿軸承的選配 l連桿軸承的選配包括選擇合適的內徑，以及 檢驗軸承的高出量、自由彈開量、定位凸榫 和軸承鋼背表面質量等內容。根據(jù)連桿軸頸 直徑和規(guī)定的徑向間隙選擇合適內徑連桿軸 承。 l連桿軸承要求定位凸榫完整，軸承鋼背光整 無損。軸承在自由狀態(tài)下曲率半徑大于座孔 曲率半徑，保證軸承壓入座孔后，可借軸承 自身彈力作用與軸承座貼合

14、緊密。軸承裝入 座孔內，上、下兩片每端應高出軸承座平面 0.03mm0. 05mm，稱為高出量。 22 連桿軸承彈開量 知識準備 4.活塞連桿組件的組裝 n 活塞連桿組的零件經(jīng)修復、檢驗合格后，方可進行組裝。組裝前，應對待裝 零件進行清洗，并用壓縮空氣吹干。 n 對于全浮式活塞，應采用熱裝合方法。將活塞放入水中加熱至353K-373K ，取出后迅速擦凈，將活塞銷涂以機油，插入活塞銷座和連桿襯套，然后裝 入鎖環(huán)。兩鎖環(huán)應與活塞銷端面留有0.10mm-0.25mm的間隙，鎖環(huán)嵌入 環(huán)槽中的深度，應不少于鎖環(huán)直徑的2/3。 n 對于半浮式活塞，應采用壓入法?？捎脤Ｓ脢A具將活塞銷壓入活塞銷座孔和 連桿

15、小頭承孔。如有條件，可將活塞銷在液態(tài)氮中冷卻，取出后快速裝入活 塞銷座孔。 23 知識準備 n 活塞與連桿組裝時，要注意兩者的缸序和 安裝方向，不得錯亂。活塞與連桿一般都 標有裝配標記。如兩者的裝配標記不清或 不能確認時，可結合活塞和連桿的結構加 以識別。如：活塞頂部箭頭或邊緣缺口應 朝前；活塞裙部的膨脹槽應開在作功行程 側壓力較小的一面；連桿桿身的圓形凸點 應朝前。 n 連桿與下蓋的配對記號應一致并對正，或 桿身與下蓋承孔的凸榫槽安裝時應在同一 側。 24 活塞連桿組的安裝 知識準備 n 安裝活塞環(huán)，應采用專用工具（活塞環(huán)拆 裝鉗），以免將環(huán)折斷。 n 安裝氣環(huán)時，有鍍鉻的活塞環(huán)一般裝在第

16、一道；扭曲環(huán)應裝在第二、第三道，其安 裝方向視具體作用而定；用作刮油的正扭 曲環(huán)，其內缺口或內倒角朝上，外缺口或 外倒角朝下。 n 有些發(fā)動機活塞環(huán)的端部側面制有裝配記 號，活塞環(huán)有標記一面應朝上安裝，并且 要注意每一道環(huán)的裝配位置。 25 活塞連桿組的安裝 知識準備 n 為了提高汽缸的密封性，避免高壓氣體的 泄漏，要求活塞環(huán)的開口應交錯布置。 n 一般是以第一道活塞環(huán)的開口位置為始點 ，其他各環(huán)的開口布置成迷宮狀走向。 n 第一道環(huán)布置在作功行程側壓力較小一側 ，其他環(huán)（包括油環(huán)）依次間隔90-180 。例如：三道環(huán)活塞，每道環(huán)間隔120； 四道環(huán)活塞，第二環(huán)與第一環(huán)間隔180， 第三環(huán)與第

17、二環(huán)間隔90，第三環(huán)與第四環(huán) 間隔180各環(huán)開口布置應避開活塞銷座和 膨脹槽位置。 26 活塞環(huán)的正確安裝 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 1.項目說明 u活塞連桿組件是發(fā)動機的重要組件，它的技術狀況好壞，對發(fā)動機工作的影響特 別明顯。發(fā)動機大修過程中，活塞、活塞環(huán)和活塞銷等活塞連桿組件是作為易損 件更換的，對這些零部件技術狀況的檢測與選配是一項重要的技術措施。 u請按桑塔納2000AJR發(fā)動機技術標準對活塞連桿組件進行檢測與選配，并制訂 檢測與選配工藝過程。 27 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 2.技術標準與要求 1.每個學員獨立完成此項目。 2.技術標準見表3-2。

18、28 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 3.設備器材 u桑塔納2000AJR發(fā)動機汽缸體及活塞連桿組件。 u75-100mm外徑千分尺。 u厚薄規(guī)。 4.作業(yè)準備 u清潔活塞連桿組件。 u清潔量具。 u準備作業(yè)單。 29 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 n 5.操作步驟 u活塞連桿組件檢測與選配工藝： 1.活塞的檢測與選配 1.根據(jù)氣缸修理尺寸，選用同一修理級別和 同一分組尺寸的活塞。 2.用外徑千分尺測量活塞裙部尺寸，測量部 位距活塞下沿10mm，與活塞銷孔成90位 置，允許偏差最大值為0.04mm。 l提示：汽缸直徑允許偏差：最大0.08mm。 30 測量活塞裙部尺寸 尺

19、寸名稱活塞直徑汽缸直徑 基本尺寸 mm80.965 81.01 修理尺寸 mm81.465 81.51 活塞與汽缸配合尺寸 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 2.活塞環(huán)的檢測與選配 l根據(jù)氣缸修理尺寸，選用同一修理級別的活 塞環(huán)。 l將活塞環(huán)放入汽缸，用不帶活塞環(huán)的活塞將 活塞環(huán)垂直向下推至距汽缸下邊緣15mm處 ，檢測活塞環(huán)端隙，若不符規(guī)定應更換。 l清潔活塞環(huán)槽，用厚薄規(guī)檢測各環(huán)在環(huán)槽中 側隙，應符合原廠規(guī)定。 l 提示：環(huán)置入環(huán)槽內，環(huán)應低于環(huán)岸，在槽 中滑動自如且無明顯松曠。 31 測量活塞環(huán)端隙 測量活塞環(huán)側隙 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 3.活塞銷和連桿的檢測

20、 l活塞與活塞銷的正確配合應是活塞能在活塞銷 上來回移動，如不能平滑移動或間隙太大，應 成套更換活塞和活塞銷。 l連桿技術狀況不佳（如：彎扭變形等）應成套 更換。折斷式連桿軸承蓋必須按合適的連桿和 位置安裝。 32 檢查活塞銷的配合 任務實施 項目1 檢測與選配活塞連桿組件 u記錄與分析 u檢測與選配發(fā)動機活塞連桿組件，并填寫表3-4。 33 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 1.項目說明 u由于活塞連桿組件裝配質量的好壞，對發(fā)動機汽缸工作時的密封性、發(fā)動機的性 能和使用壽命都有重要影響，因此在組裝活塞連桿組件時，需對組合件進行檢驗 與校正。 u請按桑塔納 2000 AJR發(fā)動機技術標

21、準對活塞連桿組件進行檢驗與校正，并制訂 檢驗、組裝工藝過程。 34 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 2.技術標準與要求 u每個學員獨立完成此項目。 u技術標準見表3-5。 35 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 3.設備器材 u桑塔納2000 AJR 發(fā)動機汽缸體及活塞連桿組件。 u活塞環(huán)拆裝鉗；活塞環(huán)壓縮器。 u定扭矩扳手。 u常用工具。 4.作業(yè)準備 清潔汽缸體各汽缸和曲軸。 清潔活塞連桿組件。 調整外徑千分尺。 校正量缸表。 準備作業(yè)單。 36 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 5.操作步驟 u 活塞連桿組件檢驗、組裝工藝： 清洗待裝零部件并吹干。 將活塞在水中

22、加熱至60以上，活塞銷涂 以機油，插入活塞銷座和連桿襯套，鎖上 鎖環(huán)。 用活塞環(huán)拆裝鉗安裝活塞環(huán)，氣環(huán)標記 “TOP”朝向活塞頂，各環(huán)開口錯開120 布置。 l 提示：扭曲環(huán)必須內切口朝上，外切口朝下 。開口布置影響密封性。 37 活塞連桿組件的組裝 安裝活塞環(huán) 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 轉動曲軸使某缸的連桿軸頸處于下止點 ，按缸序將活塞連桿組件推入對應氣缸 ，活塞頂部箭頭應指向發(fā)動機前方。用 活塞環(huán)壓縮器壓縮活塞環(huán)。 用木錘柄將活塞連桿組件推入汽缸。 38 使用壓縮器壓縮活塞環(huán) 活塞連桿組件推入汽缸 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 6.將軸承裝到連桿大端和連桿軸承蓋

23、中間，兩 端尺寸a=2.5mm。 提示：使用過的軸承不得互換（做上記號）。 7.使用塑料間隙規(guī)檢測連桿軸承徑向間隙。連 桿螺栓采用塑性螺栓，測徑向間隙時應使用 舊連桿螺栓，定扭矩扳手只需將連桿螺栓擰 至30N.m。 提示：測量徑向間隙時，不得轉動曲軸。 39 檢查安裝連桿軸承 檢測連桿軸承徑向間隙 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 8.連桿螺栓采用塑性螺栓，因此舊連桿螺栓 必須更換，安裝時用干凈機油涂抹曲軸連 桿軸頸、軸承摩擦表面和螺栓螺紋處。 l使用定扭矩扳手分2-3次擰緊連桿螺栓，擰 緊力矩為30N.m，再按擰緊方向擰動90。 l提示：每缸活塞連桿組件安裝后，應轉動 曲軸以檢查松緊

24、程度。 40 規(guī)定扭矩擰緊連桿螺栓 任務實施 項目2 檢驗、組裝活塞連桿組件 6.記錄與分析 u檢測、組裝發(fā)動機活塞連桿組，并填寫下表。 41 拓展學習 1.連桿彎扭變形的校正 n 對發(fā)生彎扭變形的連桿進行校正時，首先 要記下連桿彎曲與扭曲的方向和數(shù)值，用 連桿校正器進行校正。通常是先校正扭曲 ，再校正彎曲。校正時，應避免反復的過 校正。 n 校正扭曲時，先將連桿下蓋按規(guī)定裝配和 擰緊，然后用臺鉗（鉗口墊以墊片）夾緊 連桿大端側面，使用專用扳鉗卡在連桿桿 身上、下部位，校正扭曲變形。 42 連桿扭曲的校正 拓展學習 1.連桿彎扭變形的校正 n 校正彎曲時，將彎曲的連桿置入專用壓器，彎曲的凸起部位朝上，扳轉絲杠 使連桿產生反向變形并停留一定時間，待金屬組織穩(wěn)定后再卸下，檢查連桿 的回彈量，經(jīng)反復校正，直至連桿校正合格為止。 43 連桿彎曲的校正 n 由于材料彈性后效作用，卸去負荷后連桿有 恢復原狀趨勢，影響連桿正常使用。因此， 在校正變形量較大連桿后，必須進行時效處 理。方法是：將連桿加熱至573K，保溫一 定時間即可。校正變形量較小的連桿，只需 在校正負荷下保持一定時間，不必進行時效 處理。 拓展學習 2.活塞與汽缸的配合檢查 1.活塞與汽缸間隙的檢查 u活塞與汽缸的配合間隙小于+0.14