m520b柴油机曲柄连杆机构维修及装配工艺设计

M520B柴油机曲柄连杆机构维修及装配工艺设计摘要汽车作为现代社会中重要的机械动力，无论是在生活还是在生产中起到越来重要的不可替代的作用，而发动机又作为汽车动力总成中最重要的部分。在发动机中，活动最多、配合精细的部件就是曲柄连杆机构了。曲柄连杆机构是往复式内燃机中的动力传递系统。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动部分。在作功冲程中，它将燃料然手产生的热能活塞往复运动、由曲轴旋转运动转变为机械能，对外输出动力，在其它冲程中，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆的带动活塞上下运动，为下一次作功创造条件。汽缸套和曲轴的磨损是在所难免的，本篇论文讲述的就是气缸和曲轴磨损的规律特点和大修级别确定以及修理的具体方法方式。关键词汽缸套；曲柄连杆机构；曲轴磨损M520BDIESELENGINECRANKREPAIRANDASSEMBLYPROCESSABSTRACTCARPLAYANINCREASINGLYIMPORTANTIRREPLACEABLEROLEASANIMPORTANTMECHANICALPOWERINMODERNSOCIETY,WHETHERINLIFEORINTHEPRODUCTIONOFTHEENGINEASTHEMOSTIMPORTANTPARTOFPOWERTRAININTHEENGINE,THEMOSTACTIVITY,WITHTHEFINEPARTISTHECRANKCRANKRECIPROCATINGINTERNALCOMBUSTIONENGINESINTHEPOWERTRANSMISSIONSYSTEMCRANKISTHEPRINCIPALMOVINGPARTOFTHEENGINEWORKINGCYCLE,THECOMPLETIONOFTHEENERGYCONVERSIONINTHEPOWERSTROKE,THEPISTONRECIPROCATESITFUELCONTINGENTLOTSOFTHERMALENERGYGENERATEDBYTHEROTARYMOTIONOFTHECRANKSHAFTINTOMECHANICALENERGY,THEEXTERNALOUTPUTPOWER,THEREMAININGSTROKE,RELYONTHECRANKANDTHEROTATIONALINERTIAOFTHEFLYWHEEL,DRIVENBYTHEPISTONTHROUGHACONNECTINGRODTHEUPANDDOWNMOVEMENTOFWORKTOCREATETHECONDITIONSFORTHENEXTCYLINDERLINERSANDCRANKSHAFTWEARISINEVITABLE,THISTHESISISABOUTTHELAWOFCYLINDERANDCRANKSHAFTWEARCHARACTERISTICSANDOVERHAULLEVELTOIDENTIFYANDREPAIRSPECIFICMETHODSKEYWORDSCYLINDERLINERSCRANKCRANKSHAFTWEAR1绪论11国内外柴油机技术的现状及发展情况1882年德国人狄赛尔（RUDOLFDIESEL）提出了柴油机工作原理，1896年制成了第一台四冲程柴油机。一百多年来，柴油机技术得以全面的发展，应用领域起来越广泛。大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。装备了最先进技术的柴油机，升功率可达到3050KWH/L，扭矩储备系数可达到035以上，最低燃油耗可达到198G/KWH，标定功率油耗可达到204G/KWH；柴油机被广泛应用于船舶动力、发电、灌溉、车辆动力等广阔的领域，尤其在车用动力方面的优势最为明显，全球车用动力“柴油化“趋势业已形成。在美国、日本以及欧洲100的重型汽车使用柴油机为动力。在欧洲，90的商用车及33的轿车为柴油车。在美国，90的商用车为柴油车。在日本，38的商用车为柴油车，92的轿车为柴油车。据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流。世界汽车工业发达国家政府对柴油机发展也给予了高度重视，从税收、燃料供应等方面采取措施促进柴油机的普及与发展。一、国外柴油机技术的现状与发展现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。最近，美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同样将柴油机作为动力配置。经过多年的研究、大量新技术的应用，柴油机最大的问题烟度和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。下面是国外柴油机应用的一些先进技术1共轨与四气门技术2增压中冷技术3高压喷射和电控喷射技术4排气再循环（EGR）技术的应用5排气再循环（EGR）技术的应用6乳化柴油的应用7降低机油消耗二、我国柴油机产业的现状与发展我国柴油机产业自20世纪80年代以来有了较快的发展，随着一批先进机型和技术的引进，我国柴油机总体技术水平已经达到国外80年代末90年代初水平，一些国外柴油机近几年开始采用的排放控制技术在少数国产柴油机上也有应用。最新开发投产的柴油机产品的排放水平已经达到欧1排放限值要求，一些甚至可以达到欧2排放限值要求。但我国柴油机产业的整体发展仍然面临着许多问题。1我国重型柴油车的产量在逐年增加，中型、轻型车柴油化步伐也在加快，但在微型汽车、轿车领域，柴油车所占比例仍为零。而另一方面，我国中型柴油机市场已呈现供大于求，轻型柴油机市场也趋向饱和，但骨干企业正在生产的多数产品从技术角度已应是淘汰产品，发展潜力不大。2柴油机行业投入不足，严重制约了生产工艺水平、规模发展和自主开发能力的提高。现在，我国柴油机技术基础薄弱，整体技术水平落后于国际先进水平10至20年，也落后于国内车用汽油机的发展，还不具备完整的全新柴油机产品和关键零部件开发能力。许多国外已经普遍采用的技术在我国仍处于研究阶段，有些甚至仍是空白。3我国柴油机技术的落后、产品质量差以及车辆使用中维修保养措施不力，导致低性能、高排放柴油车在使用中对城市环境和大气质量造成不良影响，使社会产生“厌柴“心理。4柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机技术的发展以及各种新技术、改善柴油机排放措施的应用造成障碍。有关专家近日指出，应逐步减少行政干预，加强宏观调控。不同类型的车辆均应以满足法规作为统一标准，鼓励和支持技术先进柴油车的使用；做好车用柴油机发展的全面规划，有步骤、有计划地解决技术水平落后、产品不全、“缺重少轿“等问题，从而提高柴油机的产品质量；加大对柴油机的科技投入，开展重点科技项目的攻关工作；尽快建立和完善排放及能源法规；尽快实施燃油税，汽油和柴油的燃油税应同时实施，对高品质的燃油实行税收优惠政策；采取切实可行的措施以提高车用柴油的品质，并尽快制定车用柴油标准。科技部、中国内燃机、中国汽车工程学会、大众汽车公司以及国内柴油机生产企业等国内外知名汽车专家们呼吁应当用一分为二的观点来看待各种车用动力的发展，以完善的法规、科学的政策引导车辆的使用，以是否满足标准限值作为衡量一个产品能否在市场销售的唯一标准，有效发挥各种车用动力形式在不同运输环境中的作用。我国柴油机技术的攻关重点应放在电控技术、排放后处理技术、整机开发和匹配技术等关键技术研究和材料开发上；提高柴油品质，为各类柴油机新技术的应用奠定基础；把高速公路使用8吨以上柴油载货车作为我国柴油车发展的重点，并为发展柴油轿车做好前期准备。12柴油机概述随着科学技术的飞速发展,柴油机内部结构日益复杂,环境条件更加苛刻,因此对产品的要求不断提高,柴油机不仅要具有好的性能,更要具有高的可靠性水平。柴油发动机在现代汽车技术上已经有了很快的发展，在当今很多车辆上，柴油发动机已经广泛的应用。柴油机在我们所认知的情况下耗油量比汽油发动机来说了相对很低的，并且在低耗油的同时。同样也有着很可观的动力性。当然柴油发动机的故障与排除以及污染排放也是不容忽视的。柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500700的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。柴油机种类繁多。按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。按冷却方式可分为水冷和风冷柴油机。按进气方式可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。按转速可分为高速大于1000转分、中速（3501000转分）和低速（小于350转分）柴油机。按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。按气体压力作用方式可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。按气缸数目可分为单缸和多缸柴油机。按汽缸直径190、150、135MM等按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、汽车柴油机、发电柴油机、农用柴油机、工程机械用柴油机等。柴油机燃料主要是柴油，通常高速柴油机用轻柴油；中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷入的燃油呈雾状，与空气混合燃烧。因此柴油机可用挥发性较差的重质燃料或劣质燃料，如原油和渣油等。2柴油机工作原理及主要机构构造21柴油机工作原理柴油机的压缩比高，所以压缩终了时气缸内空气压力可达3545MPA，温度高达7501000K，大大超过柴油的自燃温度，故柴油喷入气缸后，在很短的时间内即自行着火燃烧，燃气压力急剧上升到69MPA，温度升高到20002500KO在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转作功。废气同样经排气门、排气管等处排人大气。四行程汽油机或柴油机，在一个工作循环中，只有一个行程作功，其余三个行程都是为作功行程创造条件的辅助行程。因此，单缸发动机工作不平稳。现代汽车都采用多缸发动机，在多缸发动机中，所有气缸的作功行程并不同时进行，而尽可能有一个均匀的作功间隔。例如六缸发动机，在完成一个工作循环中，曲轴旋转两周即720度，曲轴转角每隔144度就有一个气缸作功。因而多缸发动机曲轴运转均匀，工作平稳，并可获得足够大的功率。22主要机构构造一、活塞连杆组二、曲轴飞轮组3柴油机曲柄连杆机构磨损特点及磨损原因分析31曲柄连杆机构磨损特点一、气缸套磨损的特点在正常磨损情况下，气缸磨损的特点是不均匀磨损。气缸沿工作表面在活塞环运动区或内呈是大下小的不规则锥形磨损。磨损的最大部位是活塞在上止点位置时第一道活塞环相对应的气缸壁，而活塞环接触不到的上口几乎没有磨损而形成了明显的“缸肩”。气缸沿圆周方向的磨损也是不均匀的，形成不规则的椭圆形。其最大磨损部位往往随气缸结构、使用条件不同而异，一般是前后或左右方向磨损最大二、主轴颈磨损特点主轴颈沿轴向的磨损应是均匀的，一般不会出现有规律的锥度。主轴颈与主轴瓦的正常磨损情况取决于曲轴的结构和受力情况，由于中间轴颈往往受力较大，其磨损量往往较两端的大。主轴颈上由于各点的载荷不均匀以及载荷持续的时间不同，其径向的磨损量是不均匀的，会出现轻微的锥度。三、连杆轴颈的磨损特点连杆轴颈的径向磨损是不均匀的，发动机曲轴在旋转中连杆轴颈上综合受力的方向受连杆大头离心力的影响，在一个工作循环中，其受合力大部分集中于面向主轴颈中心线的一面，从而使其内侧磨损量较大。不均匀的磨损使连杆轴颈沿径向形成一定的椭圆，其椭圆度较主轴颈磨损形成的椭圆度要大些。连杆轴颈损成锥形的现象并不普遍，因连杆轴颈的润滑油道是倾斜的，而油道内存在机械杂质，在曲轴旋转过程中润滑油中的机械杂质会随润滑油进入连杆轴颈与轴瓦之间，由于离心力的影响，积集着机械杂质的一侧其磨损量会较大一些。另外，采用大端结构不对称的连杆由于其连杆轴颈载荷分布不均匀，磨损后也会成锥形；采用对称式大端结构的连杆，若发生弯曲也会造成同样的后果。32曲柄连杆机构运动及磨损原因分析中心曲柄连杆机构，其特点是气缸中心线通过曲轴的旋转中心，并垂直于曲柄的回转轴线。这种型式的曲柄连杆机构在内燃机中应用最为广泛。一般的单列式内燃机，采用并列连杆与叉形连杆的V形内燃机，以及对置式活塞内燃机的曲柄连杆机构都属于这一类。中心曲柄连杆机构简图如图21所示，图21中气缸中心线通过曲轴中心O，OB为曲柄，AB为连杆，B为曲柄销中心，A为连杆小头孔中心或活塞销中心。图21曲柄连杆机构运动简图当曲柄按等角速度旋转时，曲柄OB上任意点都以O点为圆心做等速旋转运动，活塞A点沿气缸中心线做往复运动，连杆AB则做复合的平面运动，其大头B点与曲柄一端相连，做等速的旋转运动，而连杆小头与活塞相连，做往复运动。在实际分析中，为使问题简单化，一般将连杆简化为分别集中于连杆大头和小头的两个集中质量，认为它们分别做旋转和往复运动。一、气缸套磨损原因分析造成磨损的原因很多，通常由于构造原因允许有正常的磨损，但使用和维修不当，就会造成非正常磨损。1构造原因引起的磨损1润滑条件不好，使气缸套上部磨损严重。气缸套上部邻近燃烧室，温度很高，润滑条件很差。新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释，加剧了上部条件的恶化，使气缸上都处于干摩擦或半干摩擦状态，这是造成气缸上部磨损严重的原因。2上部承受压力大，使气缸磨损呈上重下轻。活塞环在自身弹力和背压的作用下紧压在缸壁上，正压力越大，润滑油膜形成和保持越困难，机械磨损加剧。在作功行程中，随着活塞下行，正压力逐渐降低，因而气缸磨损呈上重下轻。3矿物酸和有机酸使气缸表面腐蚀剥落。气缸内可燃混合气燃烧后，产生水蒸气和酸性氧化物，它们溶于水中生成矿物酸，加上燃烧中生成的有机酸，对气缸表面产生腐蚀作用，腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉，造成气缸套变形。4进入机械杂质，使气缸中部磨损加剧。空气中的灰尘、润滑油中的杂质等，进入活塞和缸壁间造成磨料磨损。灰尘或杂质随活塞在气缸中往复运动时，由于在气缸中部位置的运动速度最大，故加剧了气缸中部的磨损。2使用不当引起的磨损1）润滑油滤清器滤清效果差。若润滑油滤清器工作不正常，润滑油得不到有效的过滤，含有大量硬质颗粒的润滑油必然使气缸套内璧磨损加剧。2）空气滤清器滤清效率低。空气滤清器的作用是清除进入气缸的空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环等零件的磨损。实验表明，发动机若不装空气滤清器，气缸的磨损将增加68倍。空气滤清器长期得不到清洗保养，滤清效果差，将加速气缸套的磨损。3）长时间低温运转。长时间地低温运转，一是造成燃烧不良，积碳从气缸套上部开始蔓延，使气缸套上部产生严重的磨料磨损二是引起电化学腐蚀。4）经常使用劣质润滑油。有的车主为图省事省钱，常在路边小店或向不法油贩购买劣质润滑油使用，结果造成缸套上部强烈腐蚀，其磨损量比正常值大12倍。3维修不当引起的磨损1）气缸套安装位置不当。在安装气缸套时，若存在安装误差，气缸中心线和曲轴轴线不垂直，会造成气缸套非正常磨损。2）连杆铜套孔偏斜。在修理中，铰削连杆小头铜套时，铰刀倾斜而造成连杆铜套孔偏斜，活塞销中心线与连杆小头中心线不平行，迫使活塞向气缸套的某一边倾斜，也会造成气缸套非正常磨损。3）连杆弯曲变形。由于飞车事故或其它原因，受撞击的连杆会产生弯曲变形，若不及时校正而继续使用，也会加速气缸套的磨损。二、曲轴磨损原因分析我们知道,曲轴是在液体机油润滑条件下工作的,当曲轴转动时,机油在轴瓦之间产生一楔形油膜,通过液动压力,使轴颈浮起,同轴瓦之间保持一油膜层该油膜的最小厚度为HMIN如图1,其中AB是机油压力变化曲线,箭头表示压力方向,长短表示承受压力大小。轴瓦表面AB段称为承载区,这时曲轴处于正常运转情况。但由于HMIN随着轴的转速N、机油粘度G、轴负载F、轴颈与轴瓦的间隙S、轴的直径D变化而改变,即HMIN,可以看出,当发动机超负荷运转时,轴上载荷增加而转速降低时,在机油粘度减小时,或轴颈与轴瓦间隙增大时,最小油膜厚度可能减小到轴颈与轴瓦直接接触而产生磨损,特别严重时会出现轴瓦被烧熔,与轴颈熔焊在一起,从而严重阻碍了曲轴的旋转,产生“抱轴”现象,使轴颈表面有烧蚀和沟痕。与此同时,由于润滑油中存有泥、沙等杂质,它们的硬度有时比淬火的轴颈硬度还要高,轴颈被磨料划伤,磨损速度大大加快。曲轴主轴和连杆轴颈在工作中磨损后,尺寸发生变化,轴颈产生椭圆和锥形。图1轴承中润滑油的液动压力图2连杆轴颈受力情况1曲轴轴颈磨损1）轴颈产生椭圆的原因轴颈受力不均是产生椭圆的重要原因。如图2,连杆轴颈受由连杆传来的作用力F1F1F/COSA和连杆大端的离心力F2作用,由于F1是变化的,如在爆发行程中,气体对活塞的压力随着活塞下行而降低,作用在活塞顶上的总压力F是变化的。在这个力传向连杆时又随连杆轴心线和气缸轴心线间夹角A的变化而增减。离心力F2随曲轴转速N的增高而增大,方向总是沿曲轴回转半径,由主轴颈指向连杆轴颈。这样,作用在连杆轴颈上的合力Q也是变化的,在它的循环往复作用下,轴颈出现椭圆,靠近主轴颈的一边磨损较大。主轴颈上所受的力完全由连杆传来,在连杆轴颈离心力的牵引下,使靠近连杆侧磨损较大见图3。图3连杆轴颈受力情况2）轴颈产生锥形磨损的原因产生锥形磨损的主要原因是机械杂质在油道内的偏积。因为通向连杆轴颈的油道是倾斜的,在曲轴旋转离心力的作用下,使润滑油中的机械杂质偏聚到油道一侧,机油流出流道口时,在连杆的一端偏聚较多,使轴颈磨损不均,产生锥形见图4。如果轴颈椭圆过大,润滑油将沿轴颈长度方向泄漏,轴和瓦之间的液体润滑条件被破坏,不能在液动压力下形成一层油膜。一种情况是轴颈和轴瓦在承载区内完全贴合,楔形间隙消失,轴转动时不能将机油带入轴和瓦之间,难以形成流体润滑,产生干摩擦。另一种情况是轴颈和轴瓦间楔形角过大,也难形成流体润滑,轴和瓦的磨损加快。图4机油中磨料沿连杆轴颈表面分布情况4易损件的测量方法及仪器41测量方法一、根据气缸直径的尺寸，选择合适的接杆，装入量缸表的下端。接杆装好后与活塞伸缩杆的总长度应与被测气缸尺寸相适应。二、校正量缸表的尺寸。将外径千分尺校准到被测气缸的标准尺寸，再将量缸表校准到外径千分尺的尺寸，并使伸缩杆有12毫米的压缩行程，旋转表盘使表针对准零位。三、将量缸表的测杆伸入到气缸的上部，根据气缸磨损规律，测量第一道活塞环在上止点位置时所对应的气缸壁。四、量缸表下移，测量气缸中部和下部的磨损。气缸中部为上、下止点中间的位置，气缸下部为距离气缸下边缘1020毫米左右处。五、计算圆度误差和圆柱度误差。圆度误差是指同一横截面上磨损的不均匀性，用同一横截面上不同方向测得的最大与最小直径差值之半作为圆度误差；圆柱度误差是指沿气缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性。其数值是被测气缸表面任意方向所测得的最大与最小直径差值之半。气缸圆度误差为0050065毫米；气缸圆柱度误差为0175025毫米。如超出此范围，则应进行镗缸修理42测量仪器千分尺量缸表43测量数据计算处理表1气缸误差计算直径MM截面圆度误差MM气缸圆度误差MM气缸圆柱度误差MMD大13038上D小130260060D大13034中D小130120110D大130281缸下D小13018005011001302缸上D大13049009500950125D小13030D大13033中D小130240045D大13035下D小130270040D大13072上D小130490115D大13050中D小130370085D大130363缸下D小13026005001150230D大13102上D小130960040D大13085中D小13079003D大130784缸下D小13070004000400180D大上D小13099130880055D大中D小13084130790025D大5缸下D小1306313060001500550195气缸磨损有它的使用极限，到了这个程度就要进行大修。所以，测量完毕后，同极限值进行对比见表2表2气缸磨损极限值柴油机极限值圆度误差使用极限007MM圆柱度误差使用极限012MM比较后，我发现5个缸的磨损均超过了极限值，需要进行镗缸处理，使它们可以继续使用，延长使用寿命。在镗缸前必须对每一缸的维修尺寸进行计算，磨损后的最大直径加工余量（如图26）图26维修尺寸图1标准气缸的形状2变形气缸的形状3要消除圆度误差最起码要加工的尺寸4考虑加工余量应加大到的尺寸（维修尺寸）X加工余量计算公式为DX（DMAXX）DMAX气缸磨损后的最大直径X加工误差（010020MM）1缸D1130380213056MM2缸D2130490213076MM3缸D3130720213086MM4缸D3131020213104MM5缸D3130990213101MM最后，把计算出的数据参照维修级别尺寸进行处理，维修尺寸是在标准尺寸的基础上，每一级别增加025MM，共有六次，最多可以在标准尺寸的基础上增加025615MM，见表3表3缸径维修级别直径加大MM柴油机M520BMM标准尺寸13000一级维修尺寸02513025二级维修尺寸0513050三级维修尺寸07513075四级维修尺寸10013100五级维修尺寸12513125六级维修尺寸15013150所以，对应上表1缸选择三级维修2缸选择三级维修3缸选择四级维修4缸选择五级维修5缸选择五级维修M520B柴油机有6个主轴颈和5个连杆轴颈。首先，先进行主轴颈的误差计算，我的主轴颈标准尺寸是92MM（见表4）表4主轴颈误差计算直径MM截面圆度误差MM主轴颈圆度误差MM主轴颈圆柱度误差MM第1段主轴颈左D大9188009001650165D小9170D大9196中D小91760100D大9196右D小91630165D大9189左D小91630130D大9196中D小91640160D大9185第2段主轴颈右D小9177004001600165D大9193左D小91530200D大9187中D小9700085D大9193第3段主轴颈右D小9179007002000200D大9191左D小91750080D大9192中D小91630145D大9194第4段主轴颈右D小9160017001700170D大9189左D小91530180D大9195中D小91730110第5段主轴颈右D大9187013501800210D小9160D大9192左D小91630145D大9193中D小91790070D大9194第6段主轴颈右D小9160017001700170主轴颈磨损有它的使用极限，到了这个程度就要进行大修。所以，测量完毕后，同极限值进行对比见表5表5主轴颈磨损极限值柴油机极限值圆度误差使用极限015MM圆柱度误差使用极限015MM比较后，发现6段主轴颈的磨损均超过了极限值，需要进行处理，使它们可以继续使用，延长使用寿命。在处理前必须对每一段的维修尺寸进行计算，磨损后的最大直径加工余量（如图217）图217维修尺寸1主轴颈标准形状2主轴颈变形的形状3要消除圆度误差起码要加工的尺寸4考虑到加工余量应减小的尺寸（维修尺寸）X加工余量计算公式为DX（DMINX）DMAX主轴颈磨损后的最小直径X加工余量（010MM）第1段D191630109153MM第2段D291630109153MM第3段D391530109143MM第4段D491600109150MM第5段D591530109143MM第6段D691600109150MM最后，把计算出的数据参照维修级别尺寸进行处理，维修尺寸是在标准尺寸的基础上，每一级别减少025MM，共有4次，最多可以在标准尺寸的基础上增加0254100MM，见表6。表6主轴颈维修级别直径减少MM柴油机M520BMM标准尺寸9200一级维修尺寸0259175二级维修尺寸059150三级维修尺寸0759125四级维修尺寸1009100所以，对应上表第1段选择三级维修第2段选择三级维修第3段选择三级维修第4段选择三级维修第5段选择三级维修第6段选择三级维修随后，我们进行对连杆轴颈的误差计算，我的连杆轴颈标准尺寸是83MM，见表7。表7连杆轴颈误差计算直径MM截面圆度误差MM连杆轴颈圆度误差MM连杆轴颈圆柱度误差MMD大8289左D小82710090D大8291中D小82650130D大8292第1段连杆轴颈右D小8256018001800180D大8285左D小82350250D大8284中D小82300270D大8286第2段连杆轴颈右D小8236025002700280D大8277左D小82430170D大8289中D小82730080第3段连杆轴颈右D大8285011001700230D小8263D大8275左D小82260245D大8272中D小82310205D大8278第4段连杆轴颈右D小8234022002450260D大8290左D小82540180D大8292中D小82510205D大8286第5段连杆轴颈右D小8260018002050205连杆轴颈磨损有它的使用极限，到了这个程度就要进行大修。所以，测量完毕后，同极限值进行对比见表8。表8连杆轴颈磨损极限值柴油机极限值圆度误差使用极限015MM圆柱度误差使用极限015MM比较后，我发现5段连杆轴颈的磨损均超过了极限值，需要进行处理，使它们可以继续使用，延长使用寿命。在处理前必须对每一段的维修尺寸进行计算，磨损后的最大直径加工余量（如图218）图218维修尺寸1连杆轴颈标准形状2连杆轴颈变形的形状3要消除圆度误差起码要加工的尺寸4考虑到加工余量应减小的尺寸（维修尺寸）X加工余量计算公式为DX（DMINX）DMAX连杆轴颈磨损后的最小直径X加工误差（010MM）第1段D182920108282MM第2段D282860108276MM第3段D382890108279MM第4段D482780108268MM第5段D582920108282MM最后，把计算出的数据参照维修级别尺寸进行处理，维修尺寸是在标准尺寸的基础上，每一级别减少025MM，共有4次，最多可以在标准尺寸的基础上增加0254100MM，见表9。表9主轴颈维修级别直径减少MM柴油机M520BMM标准尺寸8300一级维修尺寸0258275二级维修尺寸058250三级维修尺寸0758225四级维修尺寸1008200所以，对应上表第1段选择一级维修第2段选择一级维修第3段选择一级维修第4段选择二级维修第5段选择一级维修5曲柄连杆机构常见故障51曲柄连杆机构常见故障一、连杆常见故障1连杆小头衬套的磨损连杆工作条件极为复杂连杆小头衬套与活塞销配合、润滑条件极差，收到严重的疲劳载荷和摩擦作用，产生严重磨损，甚至出现裂纹和烧瓦的现象。拆检时，应检查小头衬套磨损情况，若与活塞销配合间隙过大时，要及时进行配修或更换新件。2连杆小头衬套座孔及大头的瓦窿孔变形连杆两端座孔受冲击载荷作用，并且它们的结构刚性差，工作时根容易发生变形。连杆小头孔有时因与衬套配合不严密或配合表面粗糙，在工作过程中引起衬套转动而产生磨损。连杆大头孔也往往因为连杆瓦装配不当或配合不紧密，及连杆螺栓没有规定的力矩扣紧等原因，特别是在发生烧瓦事故后，造成大头孔失圆，产生圆柱度或圆度误差。3连杆大头端盖的变形由于端盖本身刚性不足，连杆螺桂上紧扭矩过大或紧团不均匀；加之端盖受力特点的影响，引起端盖变形。燥栓受根也会带来隐患。4连杆的弯曲与扭曲连杆弯曲和扭曲即连杆大头孔与小头孔的中心线偏离原来平行位置的原因，是由于操作不当而引起的。如超负荷运行、气缸内落入异物或漏入冷却水发生顶缸事故、活塞咬死等，都会造成连杆弯曲。另外装配和制造不准确，也会使连杆发生弯曲变形。连杆发生弯曲和扭曲后，若不及时校正，会造成气缸的偏磨，缩短柴油机的使用寿命。5连杆螺栓拉长、裂纹损坏和断裂这三种损伤是相互依存的。基本原因是连杆螺桂扣紧力矩过大，螺纹端的螺纹受拉伸力而拉长，材料产生屈服，导致预紧力减小；加之上紧力矩不足或用力不均匀，接触面不平，在受力作用下使螺栓在螺纹根部疲劳出现裂纹而断脱；材料选择不当和热处理的不完善也会引起螺栓破坏二、曲轴常见故障1轴颈的不均匀磨损轴颈磨损后不但直径减小，而且它的圆柱度和圆度误差增大轴颈产生磨损的主要原因是1）轴颈与轴承之间的摩擦造成轴颈的磨损。2）润滑系统受阻，机油不清洁，一些机械夹杂物在轴颈上分布不均匀，在轴回转时，在离心力的作用下，润滑油中的夹杂物将会分离而沉积于油道离心半径较大一侧的侧壁上，这些夹杂物到达轴须表面时，就集聚在油扎的一侧，使之磨损。因此，连杆轴颈的磨损不均匀且比主轴颈严重，在径向上往往磨成椭圆形，其最大磨损发生在朝向主轴颈一侧，最小磨损般是在轴颈的侧面，从曲轴线起顺曲轴旋转方向45度到75度的扇形形面内。3）轴颈产生椭圆，是由于曲轴在旋转中连杆轴须所承受的综合作用力气体压力、活塞连杆的惯性力、连秆大头的离心力的方向，始终受到连杆大头离心力的牵制，在柴油机一个工作循环中，主要集中在连杆轴颈的内侧，因此，使连杆轴颈内侧磨损严重4）轴颈产生圆柱度，使轴承上的负荷不均匀分布而过大的椭圆，使油楔被破环，以致大大降低轴承的承载能力，加剧了磨损。连杆轴颈的磨损比主轴颈的磨损要大得多。这是由于离心力的作用使大部分磨料集中到连杆轴颈上的结果。主轴须的磨损也是不均匀的，它与连杆轴颈相对应，磨损最大的位置是朝向连杆轴颈的一侧。2曲轴的弯曲和扭曲曲轴弯曲和扭曲的主要原因是1柴油机长期处于超负荷下工作。2由于爆燃和不平衡引起的冲击载荷3配合间隙过大引起的冲击载荷4起步过猛或突然加速引起超载荷。5由于事故性故障如烧瓦抱轴、飞车等引起较大的附加负荷。以上诸原因均会使曲轴产生弯曲和扭曲。曲轴产生弯曲和扭曲后，将加速配合部分的磨损，同时增加了轴颈圆肩部分的弯曲应力及产生烧瓦等严重事故。3曲轴产生理纹及断裂曲轴断裂是柴油机的严重事故，常发生在曲轴个轴颈与轴柄连接处，曲轴产生裂纹的主要原因是1轴承的间隙过大，而引起的冲击载荷。2经常超负荷远转，使曲轴疲劳裂纹。3扭转减振器失灵，发生扭转振动“4产生烧瓦事故，使局部温度骤增等曲轴断裂的主要原因是A球墨铸铁曲轴多是由于材料质量不合格，当轴瓦间隙稍微偏大时，就有断轴的危险。B对于锻钢的曲铀，主要由于主轴承座孔变形飞轮不平衡、飞轮与曲轴接盘不同轴；轴颈与曲柄之间的过度部分的圆肩半径圆角过小，曲轴发生事故性故障如表面已出现裂纹，未及时发现等这些原因都会使曲轴断裂。6曲柄连杆机构常见故障维修方法61连杆组的修理一、连杆弯曲和扭曲的校直校直连杆的弯曲和扭曲都有专用工具见图821、图822所示，若连杆的扭曲和弯曲同时存在时，一般是先校正扭曲，再校直弯曲校直连杆弯曲的专用工具校直连杆扭曲的专用工具校直连杆时，在施加压力的过程中，要注意不要使连扦的表面受到损伤，并不要带抽瓦和铜套。连杆校直后，应进行人工时效处理，以免连杆在工作时恢复原来的变形状态。时效处理是将连扦加热到400到450，保温051小时。然后缓慢冷却。如果没有连杆校直工具，可按照连杆校直原理，想办法在虎钳上进行校直。校直后的连杆，上下两孔的中心线应平行并在同一平面内允许误差每100毫米长度上不得超过004到005毫米。二、连杆大、小头孔磨损后的修理连杆小头孔磨损后，如果其圆度和圆柱度超过允许范围沈就必须进行修理修理的方法是，把小头孔按修理尺寸搪大，配用相应尺寸的铜套。修好的小头孔应光洁无划伤凹坑等其圆柱度和圆度以及与铜套配合的过盈量等，都应循合规定要求。大头孔磨损后，其修理方法是1）在大头孔内堆焊后，再搪到标难尺寸。2）从连杆和连杆盖接合的两个面上，先铿去02到03毫米厚度的金属，然后再搪到标准尺寸。搪削后的大头孔，其圆柱度和圆度应在允许范围内。此种修复方法，大头孔与小头孔之间的距离即两孔中心距便有所减少，若减少量超过了许可范围一般不许超过05到06毫米，就应用偏搪连杆小头铜套的办法予以补救。否则会使柴油机压缩比降低。3）近代有些柴油机的连杆与连杆盖接合面制成锯齿形的波纪若其大头孔损伤，只能把孔搪大去除损伤痕迹，然后在轴瓦背面镀铜来恢复配合也可在大头孔内堆焊后再搪削到标准尺寸修好后的大头孔应光洁、无刻痕凹坑，其圆柱度和圆度应在规定范围内三、连杆与连杆轴承盖接合面的修理如果接合面磨损和损伤较轻微时，可直接格连杆和连杆轴承盖的接合面，放在撒有金钢砂的平板上研磨修复。当接合面损伤较严重时，须采用上述连扦大头孔磨损后的修理方法，从接合面上去掉一些金属并进行研磨，然后再将大头孔搪削到标准尺寸。修理后的接合面必须与连杆轴线相垂直，接合面积涂色检验应不少于70；连杆与连杆轴承盖接合面偏斜度通常用高度游标尺分别在连扦或连扦轴承盖的两边测出其高度A与B的值，两者之差为倾斜度，应在002毫米以内。4连杆髓上的螺栓支承面与螺母支承面损伤的修理如支承面损伤较轻微时，可用细平挫锉平；当磨损严重时，可先在磨损处用焊条堆焊一层金属，然后再加工到标准的凸部高度62曲轴的修理曲轴是较贵重的零件之一在大修中除了折断、较深的裂纹无法磨去以及其它无法修理的缺陷外，都应进行修理。一、曲轴弯曲的校正曲轴弯曲度较小时，经过磨削轴颈可以消除或减小；若弯曲度较大时一船大于01毫米以上，则应进行矫直曲轴弯曲度的校正，一般是在压力机上进行的。其操作方法如下1如图833所示将曲轴两端支于“V”形铁上，把压力机的压杆抵住曲轴中间轴颈2调整千分表，是触针抵住轴颈以找出弯曲的最高点和最低点，并做好记号。3操作压力机压曲轴压力作用的方向应与曲轴弯曲的方向相反，同时加压时应缓慢进行、为考虑校直后发生弹性变形，反向压弯量要比弯曲区大10到15倍，且在加压适度后，停留1到2分钟。在矫直过程个，应注意加压轴颈下面的千分表读数，以防施压过度。4为防止压伤轴颈左面，在轴颈与压头和“V”形铁支架间应加铜垫。在没有适当压力机和“V”形铁支架等工具时，可利用一个机体将朗铀放在气缸体上，在轴的两端垫以木块，用中间主轴承盖加压，也同样可以达到校直的效果图833曲轴弯曲的冷矫法图834曲轴弯曲向量及冷作敲缸法冷压矫直法的缺点是会使曲轴疲劳强度降低。这是因为曲轴曲拐的布置不在同一平面内，加上曲轴沿长度方向的刚度不同，加压校直时，压力不一定能准确地施加在最合适的部位，特别在曲轴横断面面积变化较大的地方，易造成新的应力集中导致曲轴疲劳强度的降低。比较合理的校正方法，是冷作敲击法。它的工作实质，是在曲柄臂的表面进行冷作敲击时，使其被敲击表面产生残余应力让曲柄臂在变形的过程中，引起曲轴轴心线的位移，从而达到校直的目的。因其变形发生在曲柄臂上，所以轴颈圆角处无残余应力的后患，校直的精确度较高。敲击的程度和方向是根据曲轴弯曲量的大小和方向而定，如图834所示。第一次敲击对，效果较好，若重发地在同一部位敲击多次，会使加工表面硬化程度增加，校核效果不明显，所以对每一处的敲击次数以3、4次为适宜。图834A所示为主轴颈偏移方向和曲柄平面重合，对曲柄表面敲击校正时，用手锤沿图中箭头所指区域来敲击为合适。图834B所示为土轴颈偏移方向与曲柄平面不重合，这样可用手锤敲击两对曲柄臂，使其综合变形量之和与校正曲轴弯曲的偏移量相抵消，达到校直的目的。二、曲轴扭曲变形的校正通常是在曲柄臂中心线夹角扭转角变量超过8度时进行校正。一般轻微的扭转变形，可直接在曲轴磨床上用调磨法来消除。曲轴扭转后的校正是比较麻烦的，一般是用液压扳杆扭转校正法并结合火焰局部加热来进行。三、轴颈磨损后的修理轴颈磨损超过允许值或表面伤痕、裂纹较浅时，可通过磨削修复一般是将轴颈磨小到修理尺寸曲轴轴颈的修理尺寸每025毫米一级，轴颈缩小通常不超过2毫米有些曲轴的缩小量较大，可达3毫米。轴颈修理时，要求各轴颈尺寸一致，因此确定修理尺寸时，应按磨损最大的那个轴颈为依据，看它接近那一级修理尺寸，其它各轴颈均按此修理尺寸修理。每修理一次，应换上相应厚度的轴瓦。当轴颈磨损超过最大修理尺寸时，可用金属喷涂或镀铁等工艺修复，然后磨削到修理尺寸。曲轴轴颈的磨削，一般是在专用的曲轴磨床上进行，也可采用手工修磨，1在曲轴磨床亡磨削轴颈，要注意下列几点1砂轮的规格选择要合适。一般用氧化铝砂轮，粒40到60，硬度中软ZR1或ZR2，以陶瓷为粘结剂，砂轮直径为750到950毫米。砂轮的圆角半径要修整合适一般柴油机曲轴的四角半径R4到5毫米，而且要平衡。2磨削规范的选择一股是先磨主轴颈，磨削时应保证轴颈表面的淬火层不致因为磨削时的温度升高而退火或裂纹。磨削效率要高，质量要稳定，如果轴颈的磨削量较大时，可分为粗磨和精磨两步进行。粗磨最好采用切入法，如图835A所示，这种磨削法进给量较大，可缩短磨削时间精磨时，应采用纵向进给法，如图835B所示。因为纵向进给磨削时，砂轮可沿整个轴颈表面磨掉粗磨时所留下来的痕迹。在结束精磨前，应停止砂轮的横向进给，使砂轮沿轴颈长度来回空走一、二次，以提高轴颈表面的光洁度。图835轴颈磨削对的进给方式A切入法B纵向进给量3磨削时，冷却液供给要充足。磨削用冷却液，除了对被磨表面起冷却降温作用外，还起到冲刷磨轮砂粒和金属屑的作用。冷却液常用2到3的苏打水溶液，其中含量少的肥皂水和防锈乳液4主独颈磨削后即进行连杆轴颈的磨削。磨削连杆轴颈时，一股用“K”型规找正水平位置，即用一个连杆轴颈接触“K”型规的两边即可。当曲轴扭曲较大时，应用同一平面内的两连杆轴颈找正。否则，为了保证同心度而将各连杆轴须磨削量加大，导致曲轴的寿命降低。找正连杆的垂直位时，使连杆轴颈接触“V”型块的两边即可。图836为用“K”型规检查调整曲轴连扦轴颈的水平位置，图837为用。“V”型规调整连杆轴颈的垂直位置。837用“V”型规找正连杆轴颈的垂直位置曲柄垂直1使2个轴颈中心线与磨床中心线等高2“V”型规3磨床中心线如果曲轴扭曲或轴颈磨损程度较大将曲轴置于水平位置，用“K”型规检查同轴的各连杆轴颈的高度，偏差超过015毫米时图836A，须进行补充调整其步骤是，轻轻放松卡盘，微量转动曲轴不允许不松卡爪或只松一端传盘卡爪，而用手锤或其它金属器具敲击，使各连杆轴颈高度偏差对称于磨床中心图838B经过此补充调整后，可使连杆轴颈磨削量减少一半。图836用“K”型规找正连杆轴颈水平位置1磨床中心线2使6个轴颈中心线与磨床中心线等高3“K”型规5实际回转半径的复查。经安装调整后的曲轴，应进行实际回转半径的检查。磨削连杆轴颈时，按刻度移动卡盘后，应用高度尺检查主轴颈在最高点和最低点时的高度，以调整回转半径使其符合曲柄半径。用高度尺测量出的主轴颈处于最高点和最低位置的高度差的一半，即为实际的回转半径团839所示。用公式计算式中R回转半径毫米；HL主轴颈最高点时的高度毫米；H2主轴颈最低点时的高度毫米6曲轴轴颈与曲柄臂连接处应磨出圆角，为此，必须根据此圆的大小修正砂轮图838连杆轴颈磨损是的调整A调整前B调整后手工修磨操作方法如下（1）在修磨轴颈之前，首先用千分尺测量其磨损量垂直于轴颈轴线的同一截面内的最大直径与最小直径之差的一半即为该轴颈的圆度误差，在轴颈两端所测得的直径差的一半，即为该轴颈的圆柱度。2）测得轴颈圆度椭圆度或圆柱度锥度的突出两边，划上适当的记号，并用黄油堵好各油孔，然后将曲轴固定好，取一宽度与轴颈长度相等的布条，征布条上敷上00号砂布，绕在轴颈要加工的一边，以两手握持布条的两端作往复研磨，在磨削中，当一边研磨至4到5个单行程后，再研磨另一边。随磨随测量直到圆度误差和圆柱度误差完全消除为止。当轴颈的圆度误差相圆柱度误差较严重时超过015毫米），可以先用平板细挫细致、精确地进行加工，随挫随测量。然后再照上法用砂布进行研磨。3对曲轴轴颈的抛光方法如下。为了使曲轴轴颈获得较高的表面光洁度，对磨削后的轴颈应进行抛光。在抛光前应对油孔仔细地抛铣，去掉尖棱，然后用黄油堵好，轴颈的抛光可在磨床或车床上借助于抛光夹子进行。抛光时，在抛光夹子内侧衬有研磨用的麻布或“000”号砂纸，并加入适量的研磨剂或润滑油。抛光后的轴颈光洁度可达9到10级。研磨剂抛光膏可用6570的氧化铅粉粒度不小于220到320与30到35的石蜡配制成糊状的膏剂。4曲轴轴颈磨削后，应修复各油孔，使其有45的倒角7曲柄连杆机构装配工艺分析71连杆组的装配连杆组各零件经过修复或更换，完全符合质量要求，才可进行组装、组装的步骤和应注意事项如下1将需组装的各零件，要彻底清洗干净，装配时并在零件表曲涂抹适量的机油。2同台柴油机上的连杆组其重量差应符合规定的技术要求，不得超过允许偏差。3连杆铜套的装配。装配时，应检查连杆小头孔的尺寸包括圆度和圆柱度以及光洁度等应符合要求。铜套与连杆小头孔是过盈配合，其过盈量一般为004到012毫米装配时，先将铜套外回涂上一层薄薄的机油，用木锤轻轻地打入连杆小头孔中。然后将连杆小头与铜套侧立于虎钳中如图826所示其铜套会与连杆小头孔的中心线要与虎钳外扳垂直，用虎钳馁慢加力，将铜套压入孔中。压铜套时应注意下列几点；1压入前，应把油道和配合面清洗干净。2铜套的两端要与连杆小头的两边相互平整3铜套的油孔要与连杆小头上的油孔对齐，以保证活塞销与铜套的润滑。4压入铜套之后，将油孔用黄油堵好避免切屑进入油道，冉爱找和活塞销的配合尺寸进行铰削或精搪，加工后去除毛刺。连杆铜套装配后的质量要求（1铜套应保证与活塞销有正常的配合间隙。（2铜套内表面应光洁、无肉眼可见的刀纹3内表面的圆柱度和圆度应符合规定要求。4当装上活塞销在连杆校正器上检查时，铜套孔与连杆大头孔的平行度在100毫米内不得超过005毫米。4连杆轴求的检修与装配5连杆螺栓的装配，应注意以下事项1选择螺栓时，用手把螺母旋入螺栓上时觉得很吃力，但又能旋得进去为合适。2连扦螺性放进连秆螺栓孔内应当紧配合。3螺栓头、螺母与连杆上的支承面应贴合紧密，否则螺栓上紧后会发失超过原有应力的好几倍。4禁止在螺栓头和螺母支承面之间放置垫圈以增加紧度，或使接触而变为平整；同时也禁止未洗干净的连杆、螺母螺栓装上。因为丝扣的精度较高，即使落在丝扣缝中的赃物数量不多，螺母也不可能将螺栓完全拧紧或将它完全拧进连杆体内，以致连杆盖不可能压紧。5拧紧连杆燃栓时，应按规定的扭矩分几次均匀地拧紧，否则隙栓紧度不一，连扦盖会歪斜，而造成事故。72发动机装配工艺发动机的装配工艺顺序一般是以气缸体为基础，由内向外装配。在装配的过程中应边安装、边检查、边调整，以确保装配质量。发动机装配的一般顺序如下（以顶置气门式汽油发动机为例）1安装曲轴如果止推垫片在第一道主轴颈的，先把正时齿轮及止推垫片装在曲轴轴颈上。准备好的带有汽缸套的气缸体倒置在工作台上，将各道主轴承上片放入轴承座内，并涂上清洁机油；将经动平衡的曲轴放在轴承内；将各带有下片的主轴承盖装在各自的轴承座上，按规定扭矩均匀地由中间向两端拧紧主轴承螺栓。每上紧一道轴承，转动曲轴几周，检查有无阻滞现象。再装入曲轴后油封，并上紧飞轮。2安装活塞连杆组（1）用活塞销将活塞和连杆组装在一起，注意前后。（2）安装活塞环活塞环装入活塞环槽时，应注意活塞环的断面形状及安装方向。活塞环开口应相互错开。（3）将活塞连杆组装入汽缸装入时注意安装方向，并在各配合表面涂上清洁机油，按规定扭矩拧紧连杆螺栓。每装好一道活塞连杆组后，转动曲轴，阻力应均匀，无阻滞现象，然后再