康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

设备装配与结构组成

康明斯活塞连杆组拆卸和安装的必备常识

 

摘要：活塞连杆组是柴油发电机曲柄连杆机构的重要组成部分。如果活塞连杆组工作不正常或出现故障，就会对柴油发电机造成不利影响。用户和修理工可在本文中通过对康明斯柴油发电机活塞连杆组的拆装，了解活塞连杆组的组成和工作过程，正确识别不同的金属材料，为今后的设备维护和修理中提供帮助。

 

一、修理工必备常识

 

      活塞连杆组是柴油机曲柄连杆机构（如图1所示）中的重要部件之一，它连接活塞和曲轴，承受着巨大的压力和冲击力。活塞连杆组由连杆、活塞销、连杆衬套和连杆轴瓦组成，零件图如图2所示。

1、 活塞

      活塞是活塞连杆组中的主要部件,位于发动机曲轴下方,是推动曲轴旋转的主要力量来源。活塞由红黑两种材料制成,黑色材料是炭黑,具有良好的耐磨性,而红色材料则是钢,具有较高的强度和韧性。活塞的上表面是凸轮轴,下表面是曲轴,它们之间通过连杆连接。

2、 连杆

       连杆是活塞连杆组的核心部件，它由一个长条状的金属块制成，连接活塞和曲轴。连杆的作用是将活塞上下往复运动转化为曲轴的旋转运动。它需要具备足够的强度和刚度，以承受活塞冲击力和曲轴的转动力矩。同时，连杆还要具备一定的轻量化和减振性能，以提高发动机的工作效率和平稳性。

（1）连杆头

      连杆头是连杆组中的重要部件,由多个零件组成,包括上关节、下关节和横销。上关节连接着连杆颈,下关节连接着活塞,横销连接着两个连杆颈。

（2）连杆颈

      连杆颈是连杆组中的重要部件,由多个零件组成,包括活塞销、连杆头和曲轴柄。活塞销连接着活塞和连杆头,连杆头连接着连杆颈和曲轴柄。

（3）曲轴柄

      曲轴柄是连杆组中的重要部件,由多个零件组成,包括上关节和下关节。上关节连接着曲轴柄和连杆体,下关节连接着活塞。

3、活塞销

       活塞销是连接活塞和连杆的关键部件，它通常由高强度钢制成。活塞销的作用是使活塞能够沿轴向滑动，同时保持与连杆的连接。由于活塞在工作时会受到巨大的摩擦和冲击力，活塞销必须具备高强度、高耐磨和耐疲劳的特性。

4、连杆衬套

       连杆衬套是安装在连杆上的套筒状零件，用于减轻活塞销与连杆的摩擦和磨损。连杆衬套一般由铜合金或钢铁制成，具备良好的耐磨性和润滑性能。它能够减少活塞销与连杆之间的摩擦损失，提高活塞的工作效率和寿命。

5、连杆轴瓦

      连杆轴瓦是安装在连杆上的半轴状零件，用于减轻曲轴与连杆之间的摩擦和磨损。连杆轴瓦一般由铜合金制成，具备良好的耐磨性和润滑性能。它能够减少曲轴与连杆之间的摩擦损失，提高发动机的工作效率和寿命。

      作为合格的维修工，必须认真观察活塞连杆组的组成和各零件之间的连接关系。通过拆装，了解活塞连杆组零件的材料、成分，学会正确选用零件的材料。

 

图1  曲柄连杆机构三维立体图

图2  康明斯活塞连杆组零件实物图

 

二、活塞连杆组的拆卸

 

1、所需器材

       安装活塞连杆组所需器材有∶卡簧钳、活塞环拆装钳、套筒组合扳手、扭力扳手、活塞销冲、手锤、活塞加热设备、活塞连杆组零件等。

2、机上拆卸步骤

（1）转动曲轴，将要拆的活塞连杆组的连杆大头置于机体侧盖板处，拆下连杆螺栓的锁紧铁丝，然后用套筒加扭力扳手分2、3次对称均匀地取下连杆螺栓。用手扳动（或用小锤轻轻敲击）连杆大头盖，将其取下。

（2）如果两个连杆螺栓都取下后，连杆大头盖不易取下，则可将套筒扳手的长接杆插人连杆大头的螺栓孔中，然后上下摇动接杆。如果还不能取下，则可用手锤轻轻敲击接杆，一般即可取下。在取下过程中，要用手托住连杆大头盖，以免掉人机油壳内和碰伤轴瓦。

（3）取下连杆大头盖后，慢慢转动曲轴，使活塞位于上止点处。然后用手推开连杆大头，使其与曲轴的轴颈脱开，再慢慢转动曲轴。当曲轴与连杆大头隔开10cm左右的间隙时，插入木棒，最后以轴颈为支点，撬动木棒，将活塞连杆组从汽缸套中顶出。在取出过程中，防止连杆大头碰伤汽缸内壁。

（4）活塞连杆组取出后，将拆下的轴瓦、垫片、轴瓦盖以及螺栓等，按原来位置（记号）装好，以免丢失或弄错缸序。

3、活塞连杆组分解步骤

（1）将活塞与连杆分开，首先将活塞销卡簧取下，然后用活塞销冲子将活塞销打出来。如果是铝制活塞，需加温后再冲出。

（2）用活塞环拆装钳依次将气环、油环拆下，如图3所示。

（3）用卡簧钳将活塞销卡簧取出。

（4）用温差拆装法将活塞销冲出，如图4所示。

（5）在压力机上用专用工具将连杆衬套压出，活塞连杆组分解结束。

（6）按与拆卸相反的顺序安装活塞连杆组。

 

图3  活塞环拆装钳-专用工具

图4  活塞连杆组加热拆装法

 

4、注意事项

（1）安装活塞和连杆时，应使活塞的安装标记（顶部的箭头或缺口）与连杆的安装标记（圆形凸点）位于同侧，如图3所示。

（2）安装活塞环时，各道环的顺序和朝向不要装错，并保持正确的开口位置。

（3）具有分开式连杆盖的连杆，大头的孔是在连杆轴承盖、杆身和连杆螺栓安装好了才进行加工的。在盖和身分开面的一外侧刻有同一个号码（见图4），例如6，两个“6”字应装在同一侧，如果装错了，孔可能变成锥形，或者盖和杆身的分开面会错开。

（4）连杆的标记是否正确检查如图7所示。一般情况下，连杆上刻有号码的一边朝向凸轮轴，修刮连杆轴瓦和安装时不要弄错。与此同时，某些凸轮轴机构是依靠通过连杆大端的喷油孔（如图5所示）喷出的润滑油来润滑的，所以油孔应朝向凸轮轴方向。

 

图5  活塞连杆组安装记号	图6  连杆盖和杆身安装图
图7  连杆的标记是否正确检查	图8  连杆大头喷油孔示意图

 

三、活塞与连杆的安装与检验

1、将活塞上所标记的安装方向认定准确

（1）有膨胀槽的活塞，应朝向连杆喷油孔的相对面；

（2）活塞顶上的箭头，指向排气管

（3）活塞顶上的凹槽，按相关位置装配

（4）活塞平顶无记号，任意安装（但不能装错缸）

2、活塞、活塞销及连杆小头的安装

（1）将铝制活塞（全浮式）活塞，放入水中加热到75～85℃，如图9（a）所示。取出活塞后迅速擦净销孔，将活塞销推入孔的一端，如图9（b）所示。

（2）首先清洁并吹干连杆，如图10所示。然后在连杆衬套内涂以少许机油，把连杆伸入活塞内与活塞销对正（注意方向：一般大头上有油匙的一边应朝向工作时的转动方向），继续用手的腕力将活塞销推入另一销孔（或用木槌敲进）。尤其用木槌往里顶时，活塞销一定要装正，否则对销孔内表面有损伤。

（3）装好后继续放入水中加温，当温度达到90℃左右时，再从水中取出，当活塞销处于垂直地面位置时，活塞销在孔中应不能自动下移，如果下移就证明配合松；另外摇动连杆，看活塞销是否在孔中转动，如能转动，证明配合正常。如活塞销在孔中不转动，则证明配合过紧，此时应把销子打出来，适当修刮。

图9  活塞销安装步骤示例

图10  柴油机连杆清洁步骤

 

3、活塞销与连杆衬套安装检验

      在常温下，检查活塞销与衬套的配合情况时，可以手扶住活塞，另一手持连杆大头部分摆动，如果活塞销和衬套配合正常，摆动时应有一定的阻力；或用手握住活塞，使连杆大头部分稍向上，如图11中的虚线位置，若衬套与活塞销配合正常，则连杆能借本身的重量徐徐下降。若配合松时，则下降很快；若配合紧了，则连杆不下降。若配合稍松，可用合适的工具在衬套两边轻轻敲击数下，这样可以使衬套内径稍变小，若紧得不多，则不必用刮刀修副，可将活塞销装进衬套，然后将活塞销夹在虎钳上来回搬动连杆，使衬套内表面磨得光滑些即可。

4、活塞销两端卡环的装入

      如图12所示。一定要把卡环装在槽内，并使开口朝向活塞的上边（活塞顶端方向），这是因为活塞销端部受热膨胀的系数大，卡环长期受高温而失去弹力，开口朝上时，卡环端部回缩，不易跑出槽外，同时，开口朝上，还可以保存润滑油。 卡环有两种（钢丝和钢片）。如卡环为钢片时，其卡环槽深度为0.6～0.7mm；卡环为钢丝时，槽的深度为钢丝直径的1/2～2/3，卡环装入槽内与槽的四周应接触严密。卡环与活塞销间的间隙均应不小于0.10mm。保留此间隙的目的在于使活塞销受热后有膨胀的余地。若没有此间隙，活塞销膨胀会使活塞的变形加大，甚至顶出卡环，易造成“拉缸”事故。间隙过小或没有时，可将活塞销磨短少许即可。

 

图11  活塞销和衬套配合

图12  活塞销座锁环安装示例

 

5、活塞连杆组的弯曲和扭曲检验

      在连杆校验器上检查整套活塞连杆组是否有弯曲和扭曲现象（检查时不装活塞环），检查方法：按要求将活塞连杆组装在连杆校验器上，使活塞的底部与槽块的顶部接触，通过左右间隙的测量来确定活塞连杆组的扭曲，不得超过0.10mm；通过测量活塞裙部上下与平块之间的间隙来确定活塞连杆组的弯曲，不得超过0.10mm，若超过规定就要重新对轴承活塞销孔、连杆衬套、连杆的弯曲与扭曲进行校验。

6、活塞连杆组的质量规定

      柴油发电机的型号不同，要求也不一样，各柴油发电机说明书均有具体规定，例如康明斯系列柴油发电机，新机时在同一台柴油发电机中各活塞质量差不得大于5g，在同一台柴油发电机中各连杆组（包括连杆体、连杆盖、大小头轴承、连杆螺钉）质量差不得大于30g。一般修理时要求略低一些，例如铸铁活塞直径在150mm左右的，各缸质量差不能超过15g，连杆不能超过30～40g，活塞连杆组不超过60～80g，气缸直径在100mm左右的铝活塞各缸质量差不超过10g，连杆不能超过25～30g，活塞连杆组不能超过40～50g。

 

总结：

      综上所述，活塞连杆组的各个部分在柴油发电机中起着重要的作用。它们的合理设计和优良性能可以提高柴油机的工作效率和可靠性，同时减少摩擦和磨损，延长发动机的使用寿命。因此，在柴油机维修过程中，对活塞连杆组的选材和加工工艺要进行仔细考虑，以确保其稳定可靠地工作。

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