谈柴油机曲柄连杆机构结构特点

韩秀奇　佟士财　单术梅

摘 要：通过对柴油机曲柄连杆机构结构特点的介绍，提高使用维修人员对柴油机的认识，进而提高柴油机使用维护质量。

关键词：柴油机;曲柄连杆机构;结构特点

中图分类号：S219.07文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.045

曲柄连杆机构是柴油机实现工作循环，完成能量转换的机构，是将柴油燃烧释放出的热能转变为机械能，并输出动力。曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。

1 活塞连杆组

（1）活塞。铝合金制造的活塞由顶部、防漏部、销座孔和裙部四部分组成。顶部是燃烧室的组成部分，有平顶、凸顶和凹顶等多种形式。防漏部有上、下环槽，分别用来安装活塞环的气环和油环。油环槽中有许多小油孔，以便油环刮下的机油通过它回到油底壳。销座孔用来安装活塞销，机器工作时飞溅的机油经油孔润滑销与销孔的接触面，孔的内凹槽用来安装活塞销挡圈。裙部起导向作用并承受侧压力。工作时因销孔方向的金属多，受热膨胀后直径变化较大，而垂直销孔方向由于受热膨胀较小，则受侧压力作用直径变化较小。为使活塞裙部工作时接近圆形，常将裙部做成椭圆形。一些汽油机的活塞裙部还开有斜膨胀槽，可保证受热后有充分膨胀的余地。安装时应注意方向，使有膨胀槽的一面朝向侧压力较小的一边。

活塞的失效形式有磨损、烧蚀、刮伤和裂纹等。磨损是最常见的失效形式，鉴定时可用观察法检查活塞有无刮伤、裂纹和环槽塌边等情况，然后用量具分别检查活塞环槽、销孔和裙部的磨损及变形情况等，当活塞与汽缸、销孔与活塞销、环槽与活塞的配合间隙均未超过允许值时可继续使用。如活塞出现下列情况之一时应报废：有裂纹、环槽磨损严重或有塌邊、销孔磨损超极限尺寸、表面有严重的划痕或直径磨损到极限值。

（2）活塞环。活塞环有气环和油环之分，气环用来密封汽缸，使汽缸内高压气体不会漏到曲轴箱里，并能将活塞上部的热量通过汽缸壁散去。油环起涂油润滑汽缸壁和刮油回曲轴箱的作用。为了防止活塞环受热膨胀而卡死，活塞切口应留有一定 “开口间隙”，其大小与缸径有关，一般为0.25～0.8 mm。若开口间隙过小，则会加速环与缸壁的磨损，甚至会使环卡死、折断和刮伤缸壁;开口间隙过大，则密封性能变坏，造成漏气和润滑油上窜。活塞环与环槽之间在高度方向上也应留有一定的间隙，称为“边间隙”，一般为0.04～0.15 mm。边间隙过小，会使活塞环卡死在环槽中，失去弹性，破坏了密封和刮油作用;若边间隙过大，会造成环与环槽撞击严重和磨损加剧，并产生严重“泵油作用”，使润滑油窜入燃烧室。

（3）活塞销。活塞销用以连接活塞和连杆，将来自活塞的燃气压力传递给连杆。为防止活塞销轴向窜动而刮伤汽缸壁，在活塞两个销孔的环槽中装有卡簧。在冷态时，活塞销的外径稍大于活塞销座的孔径，形成过盈配合（过盈量为0.001～0.01 mm）。活塞销与连杆衬套的配合间隙一般为0.015～0.045 mm，极限间隙为0.12 mm。

（4）连杆。连杆的功用是连接活塞和曲轴，并使活塞的往复运动和曲轴的旋转运动相互转化。连杆小头孔内压有连杆衬套，通过活塞销与活塞连在一起。小头顶部和衬套上钻有油孔，衬套内表面开有布油槽，一般靠曲轴箱中飞溅的机油进行润滑。安装衬套时，应注意对准油孔。

连杆身断面为工字形，以满足强度好、刚度大和重量轻的要求。若连杆的刚度不够，将导致连杆弯曲，造成活塞与汽缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，孔内装有轴瓦。连杆大头有两种分开方式，一种是平分式，其分开面与连杆中心线垂直;另一种是斜分式，其分开面与连杆中心线成45°角。为了保证连杆大头两部分的正确安装，在杆身和连杆盖的同一侧打有配对记号（有的还在另一侧打上缸号）。因此拆卸时应成对放好，安装时不得调换。连杆大头的两部分用两个螺栓紧固在一起，连杆螺栓不能随便代用。

2 曲轴飞轮组

（1）曲轴。曲轴是柴油机最重要的机件之一，柴油机的全部功率都通过它输出。在发动机工作中，曲轴要承受旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴产生弯曲、扭转、剪切、拉压等复杂交变应力。曲轴各轴颈在高压下以很大的相对速度发生滑动摩擦，容易造成磨损、发热和烧损。为了保证曲轴工作可靠，要求曲轴具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好，并且尽量使其平稳运转、减少振动。

曲轴由前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄和尾部构成。曲轴的前端装有曲轴正时齿轮，尾部安装飞轮。主轴颈支承在机体主轴承中，并在其中旋转，是整个曲轴的支承部分。在主轴颈上有通往连杆轴颈的油道。曲柄是连接主轴颈和连杆轴颈的部分。曲柄上配有平衡块，是为了平衡曲轴的不平衡力及力矩，减轻主轴承负荷和柴油机的振动。曲轴轴向间隙是由主轴承盖垫片来调整的。间隙太大，曲轴会产生轴向窜动而破坏曲柄连杆机构的工作;间隙太小又会增加摩擦损失。

（2）飞轮。飞轮的功用主要是将作功行程中产生的一部分能量贮存起来，以克服辅助行程的阻力，使曲轴旋转均匀，并提高发动机克服短时期的超负荷能力;它还具有使发动机便于启动的作用，对于立式发动机，它也是离合器的主动部分。

柴油机曲柄连杆机构各相对运动的零件间都有严格的配合关系，使用维修过程中应重点检查主要零件的配合情况，必要时可进行调整和修理。

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