石大机器维修工程学课件06发动机压缩系的修理

第六章发动机压缩系的修理发动机的曲柄连杆机构和配气机构统称压缩系。压缩系包括：曲柄连杆机构：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组配气机构：排气门、气门导管、气门弹簧、弹簧座、气门摇臂、推杆、挺杆、凸轮轴。主要零件有气缸体、缸套、活塞、连杆、缸盖总成、凸轮轴、曲轴等修理发动机主要是恢复压缩系的压缩性和密封性，从而获得良好的动力性和经济性。1、动力性Ne-有效功率有效转矩2、经济性Gr-小时耗油量ge-耗油率3、压缩比压缩性能的好坏通常用压缩比ε来表示的ε=Va/Vc4、压缩余隙≮1.1~1.2mm一定机型的发动机压缩比：（1)由燃烧室结构型式决定（2)受修理装配质量的影响﹝活塞凸出缸体上平面量﹞﹝气门下沉量﹞（3)缸垫厚度压缩系主要故障：①压缩压力不足②产生明显的敲击声5、气缸压力不足的原因：第一节气缸体的修理一、气缸体常见的缺陷（一）气缸体裂纹裂纹的产生是由于向过热的发动机骤加冷水，而使气缸体“炸裂”，或冬季停车后没放冷却水，而使气缸体“冻裂”。气缸体穿孔，一般是由于“捣缸”所造成。（二）气缸体上平面翘曲主要是发动机长期过热、气缸套凸出量不一致或缸盖螺栓拧紧扭矩不一致所造成。（三）主轴承座孔、凸轮轴衬套安装孔的磨损这主要是轴承（或衬套）与座孔配合松动，在长期工作中产生摩擦磨损的结果。（四）螺纹孔的损坏一般是由于拆装不当所造成。二、气缸体上平面翘曲的修理三、气缸体裂纹的修理四、主轴承座孔的修理五、螺纹孔的修理第二节气缸套的修理一、气缸套的缺陷气缸套的主要缺陷是：内表面的不均匀磨损和刮伤，湿式气缸套外表面的穴蚀；有时由于事故也会使气缸套产生裂纹或破碎。（一）气缸套内表面的不均匀磨损1.磨损特征长期使用后的气缸套内表面，在活塞环运动区域内磨损较大，且不均匀，上部磨损大，越往下磨损越小，使气缸套沿长度方向磨成不规则的锥形，而在气缸套上口和下口活塞环运动不到的部位，几乎没有磨损。在活塞处于上止点时，第一道活塞环相对应部位的气缸套磨损最大，出现明显的台阶。气缸套横断面圆周方向的磨损也是不均匀的，出现不规则的椭圆。气缸套的磨损特征如图。2.气缸套产生不均匀磨损的原因气缸套沿长度方向磨损不均匀，变成锥形，与下列因素有关：（1）润滑条件气缸套上部润滑条件差（由于多采用激溅润滑），润滑油最少，而与高温气体接触的时间却最长，易于烧损气缸套上的油膜；气缸套上部温度最高，润滑油粘度最低，油膜强度减弱，边界润滑易受到破坏。这些原因都使气缸套上部磨损比下部大，变成锥形。(2）压力的影响气缸套上部承受的压力最大。这个压力除了活塞环本身的弹力外，主要是燃烧过程产生的高压气体窜入活塞环背隙而作用于气缸壁的压力。由于这个压力随着活塞下行而降低，因而造成气缸套上部磨损大，下部磨损轻。（3）磨料的影响来自空气中的尘土，以及不完全燃烧产生的积炭等磨料，进入气缸壁与活塞、活塞环的配合表面之间，随着活塞在气缸中的往复运动，会造成磨料磨损。这些磨料在气缸套上部时，其锐角最锋利，往下运动沿途磨钝，也使气缸套上部磨损比下部大。（4）腐蚀的影响气缸套上部腐蚀强烈，也是磨损大于下部的另一个重要原因。气缸套内的燃料燃烧后，生成水蒸汽和某些酸类物质。例如燃料中含有的硫在燃烧中与水蒸汽化合，生成硫酸，二氧化碳与水蒸汽化合，生成碳酸；在高温下燃烧时，空气中的氮与氧化合，生成一氧化氮，一氧化氮又与氧化合，生成二氧化氮，二氧化氮与水蒸汽化合，生成硝酸。此外，由碳氢化合物组成的燃料在燃烧时还会产生有机酸—蚁酸、醋酸等等。所有这些酸类物质－都对气缸套产生腐蚀作用。

实践证明：当气缸壁温度低于1400C（相当于冷却水温度80-850C）时，气缸内的水蒸汽凝结成水滴，酸类物质凝结在气缸壁上而腐蚀气缸壁，当气缸壁温度高于1400C时，气缸壁不能生成水膜，这些酸类物质不能形成酸液，随废气排出，危害不大。从这个角度看来，发动机低温情况下工作，比高温下工作危害更大，对于多缸发动机，第一缸磨损较大，原因就在于冷却强度较大，气缸壁温度过低，造成腐蚀强烈的结果。气缸套沿圆周方向磨损不均匀，产生椭圆，与下列因素有关：(1)润滑、冷却条件的影响在正常工作条件下，气缸套的最大椭圆，一般出现在气缸壁冷却强度最大、润滑条件最差因而是最大磨损的部位。例如：汽油机与进气门对应的气缸壁附近，即温度最低的部位往往偏磨最大，就是由于混合气体的冲刷、稀释润滑油、破坏油膜、降低缸壁温度，从而使此处产生腐蚀的缘故。(2)活塞环压力的影响活塞环压力沿径向的分布是不均匀的，其开口处的压力常达平均压力的2.85倍，也是促使气缸套沿径向产生偏磨的原因。(3)侧压力的影响在正常条件下，活塞往复运动的侧压力，会使气缸套在连杆运动平面（即垂直于曲轴中心线方向）产生较大的磨损，侧压力较大的一边，磨损也较大，因而促使气缸套沿径向产生椭圆。(4)修理质量的影响除上述正常磨损外，当曲柄连杆机构的加工装配质量不合要求，如：活塞销孔偏斜，连杆、曲轴弯曲，曲轴连杆轴颈圆柱度过大，气缸套中心线与曲轴轴心线不垂直等等，都会产生“偏缸”现象，促使气缸套产生不正常的早期磨损。（二）拉缸拉缸是指由于气缸套与活塞或活塞环相对运动表面的相互作用而发生的一种剧烈表面损伤，表现为沿活塞运动方向的相应表面形成较大的划痕、拉毛与局部挤压斑痕。拉缸产生的原因有：（1）活塞与气缸套间隙过小或冷却不良，当活塞受热膨胀和在气体压力作用下变形时，挤破润滑油膜，使摩擦表面的部分金属直接接触，形成粘着性磨损。拉缸严重时，活塞会卡死在气缸套内，使发动机自行灭火。（2）活塞环开口间隙过小，无热膨胀余地；活塞环边间隙过小或被环槽中积炭粘着，活塞环卡死在环槽中，以及活塞环折断等都会造成拉缸。（3）活塞销卡簧折断或脱落。（4）活塞销与活塞销孔装配过紧，造成活塞变形。（三）气缸套外表面的穴蚀湿式气缸套与水接触的局部表面被蚀成麻点或蜂窝状孔洞，这种现象称为穴蚀。穴蚀部位常出现在连杆摆动平面内，且侧压力大的一面较严重。气缸套穴蚀的主要原因是活塞在气缸套中换向时，活塞撞击气缸套引起高频振动，使附着在气缸套外侧的冷却水产生气泡和爆破，形成穴蚀损坏。二、气缸套的鉴定和修理尺寸的确定第三节活塞连杆组的修理一、活塞连杆组的缺陷活塞环是活塞连杆组中磨损最快的零件，特别是第一道气环磨损更快；有时个别活塞环还会粘结或折断。活塞环磨损后，开口间隙和边间隙增大，弹力减弱，密封性能变坏。活塞在工作中，经常承受冲击负荷，使销孔磨成椭圆形；活塞裙部因磨损出现圆柱度和椭圆（指裙部为正圆的活塞），活塞环槽由矩形磨损成梯形，有时因粘缸等事故，活塞工作表面还产生拉伤或裂纹。活塞销由于工作时润滑条件差，并承受较大冲击负荷，与销孔和衬套的配合表面磨损大而形成圆柱度和圆度。沿长度方向的磨损沿圆周方向的磨损活塞的测量位置连杆因受力过大或某些事故，会发生弯曲、扭曲或双重弯曲、连杆大、小端孔与连杆瓦和衬套的配合紧度不够，特别是连杆瓦经抱轴事故后，使连杆瓦和衬套在座孔内滑动，从而造成大、小端孔磨损和变形。连杆小端衬套沿受力方向产生磨损，形成椭圆；外圆由于配合紧度不够，在工作中发生转动而磨损。二、活塞的修理（一）活塞的鉴定1.销孔的检查用内径百分表在两边销孔长度上各取两个截面，在每个截面上取互相垂直的两个方向（即上、下受力方向和水平方向）测量其直径，然后计算出圆柱度误差和圆度误差。2.环槽的检查一般是用新活塞环放入环槽内，用厚薄规作边间隙检查，也可用专门样板检查。由于第一道环槽磨损特别严重，所以要重点检查第一道环槽。3.裙部的检查按图所示位置，用外径千分尺测量两个方位的尺寸，然后算出活塞裙部的圆柱度误差和圆度误差，以及与气缸套的配合间隙。（二）活塞环的检查和更换活塞环的检查和修理新活塞环应作如下几个方面的检查，并根据配合情况作简单的修整。1、开口间隙的检查和修整检查开口间隙时，把新气缸套垂直立于平台上，活塞环水平放置在气缸套中，用厚薄规测量开口处的间隙。其间隙应符合规定。间隙过小时，用细平板锉修整；间隙过大，则为废品。2、边间隙的检查和修整检查边间隙时，把活塞环放在相应的活塞环槽内，用厚薄规沿圆周几点进行测量。它的间隙应符合规定。边间隙合适的活塞环，应能在环槽中自由滚动。安装好活塞环后，如转动活塞，活塞环能靠自身重量沉入环槽内。如边间隙过小，可在平面磨床上磨修，也可将细砂纸放在平板上，用手工均匀加压，使活塞环在砂纸上作圆周运动进行研磨，要边磨边检查。3、活塞环弹力的检查把活塞环置于弹力试验器上。检查时活塞环的开口要放在水平位置，并符合正常开口间隙的要求；也可用台秤或磅秤进行改装，将活塞环压在秤盘上，即可秤量。4、漏光度的检查将活塞环水平放置在新气缸套内，作漏光度检查。（二）活塞销的修理1、活塞销的磨损2、活塞销的修理（三）连杆的修理（四）活塞连杆组的装配1、活塞连杆组零件的选配原则保证活塞缸套的配合精度必须是同一尺寸组的重量差不应超过允许值2、装配注意事项第四节曲轴的修理发动机曲轴是一个形状复杂、制造精度高的零件。目前多采用中碳钢或中碳合金钢模锻加工而成。为了提高轴颈的耐磨性，轴颈表面多经硬化处理，如高频淬火（淬火深度2.5-5.5毫米）、氮化处理（氮化层深度0.3-0.4毫米）。轴颈表面要进行磨削和抛光，光洁度达▽8－▽9。近些年来，也有用球墨铸铁制造曲轴的，但由于韧性不足，使用较少。

一、曲轴常见的缺陷及其产生的原因（一）轴颈的磨损和损伤曲轴轴颈在工作中受到磨损，不仅轴颈尺寸减小，而且会增大圆柱度和圆度误差。连杆轴颈在使用中产生圆柱度误差的原因：对于某些没有离心沉淀室的曲轴，由于油道倾斜，机油中的在离心力的作用下，在的一侧，使该侧轴颈磨损较快，如图所示。此外，连杆变形、气缸套偏斜、曲轴弯曲等等，都会使轴颈沿轴向受力不均而偏磨。磨料在连杆轴颈偏积偏磨曲轴在回转中，连杆轴颈所承受的综合作用力（气体的压力、活塞连杆的惯性力、连杆大端的离心力）的方向，始终受到连杆大端离心力的牵制，方向向外，力量主要集中作用在连杆轴颈的内侧，因而使连杆轴颈的内侧磨损较多，形成椭圆。主轴颈的磨损与连杆轴颈相对应，磨损最大位置是在靠近连杆轴颈一侧。有五个主轴的曲轴，其轴颈径向不均匀磨损的特征如图所示（最大磨损位置以粗线表示）。第二、四两个主轴颈由于两边都有连杆轴颈，受力较均匀，所以磨损也比较均匀。图示使用经验表明：连杆轴颈比主轴颈磨损快。曲轴轴颈除自然磨损外，有时还产生划痕、烧伤、裂纹等缺陷。（二）曲轴的弯曲和扭曲拖拉机在使用中，曲轴因受到过大的冲击负荷（如发动机爆燃、拖拉机起步过猛），尤其是当发动机缺润滑油或轴瓦间隙过小，发生烧瓦、抱轴事故后，曲轴将出现弯曲和扭曲。曲轴有了弯曲、扭曲之后，还会加速其他配合件的磨损，增加轴颈圆角部分的弯曲应力，严重时会使曲轴断裂。（三）曲轴的断裂断曲轴是发动机的严重事故，原因比较复杂，主要有：1.气缸体主轴承座孔变形，超过允许范围。2.飞轮和曲轴接盘的同轴度误差超过了极限，飞轮不平衡。3.轴肩圆角半径过小，或在磨削中烧伤，尤其曲轴经几次磨修后，轴颈尺寸相应减小，强度降低，更易断裂。曲