摘要：康明斯公司在本文详细介绍了柴油发电机连杆轴瓦与衬套多样选配的方法和注意事项，对于柴油发电机修理工作中提高连杆轴瓦与衬套维修质量有重要参考价值。连杆轴瓦与衬套是柴油机曲柄连杆机构中的关键摩擦副，其技术状态直接影响发动机的可靠性和使用寿命。本文系统阐述连杆瓦的作用与更换方法、连杆衬套的检修与更换，为柴油发电机组的维修工作提供技术指导。
一、连杆瓦的作用与更换方法
康明斯发电机组上的连杆瓦是对曲轴的连杆轴颈起保护作用的，随运转时间的增加，轴瓦会出现磨损、表面合金层疲劳剥落、机械损伤、腐蚀和烧瓦等损伤，影响康明斯发电机组的正常工作。连杆瓦的检查与更换是柴油发电机大修的一项重要工作。
1. 轴瓦更换的判断
若柴油发电机运转中出现以下症状，可认为轴瓦配合间隙过大需要更换轴瓦：
（1）机油中含有的合金成分增加。轴瓦合金层磨损或剥落后，会进入机油中，用手指蘸一些机油捻一捻，可感觉到或看到有较多的合金微粒，可判断轴瓦出现了磨损超限或合金层疲劳剥落。正常使用的机油在手指上捻开后，应呈均匀的油膜，无明显颗粒感。若感觉到细小金属颗粒，说明轴瓦或其它运动部件存在异常磨损，应及时拆检确认。
（2）机油压力降低。当柴油发电机在额定转速下，机油压力低于正常压力值，有一种原因是由主轴瓦、连杆瓦磨损严重，与轴颈配合间隙过大引起的。轴承间隙过大会使机油从轴承间隙大量泄漏，系统油压下降。同时，机油压力表读数偏低或报警灯点亮，通常是轴瓦间隙过大或机油泵磨损的典型表现。如果机油压力在怠速时低于0.1MPa或在额定转速时低于0.3MPa（视机型而定），应重点检查轴瓦间隙。
（3）响声异常。当轴瓦磨损过多，与轴颈配合间隙增大，会引起润滑不良，工作性能恶化。主轴瓦间隙大，发出“空通、空通”响声（沉闷而发闷的敲击声），连杆轴瓦间隙大，发出“钢当、钢当”响声（清脆而有节奏的敲击声）。轴承异响的典型特征包括：响声随转速升高而频率加快，突加负荷时响声加剧，单缸断火后异响消失或减轻，机油压力偏低。
轴瓦合金表面检查：
（1）轴瓦表面合金损伤，可直观检查。当轴瓦合金层厚度小于0.30mm，且轴瓦与轴颈配合间隙在允许范围内，轴瓦表面出现少量浅的环状沟痕时，一般对轴瓦的承载能力影响不大，可以继续使用。浅沟痕是由微小颗粒嵌入轴瓦后划过合金表面造成的，只要合金层厚度足够且沟痕不深（用手触摸无明显台阶感），通常不影响轴瓦的承载能力。
（2）轴瓦合金如果具有米粒大小的块状剥落，根据经验判断，不会再继续发展的，也可以继续使用。但需注意，若剥落块已延伸至轴瓦边缘或剥落面积超过轴瓦总面积的5%，则应更换新轴瓦。合金层剥落的原因通常包括：长期超负荷运行、合金与钢背结合不良或机油中含有腐蚀性物质。对于批量出现合金剥落的轴瓦，应同时检查机油品质和冷却系统，排除根本原因。
（3）几何形状鉴定，轴瓦表面经观察鉴定后，认为仍可继续使用时，还要对轴瓦的尺寸、形状进行鉴定，作为确定轴瓦与轴颈配合是否合格的依据。使用内径千分尺和外径千分尺分别测量轴瓦内径和轴颈外径，计算配合间隙。若轴瓦内径磨损导致配合间隙超过规定上限（通常为0.04～0.09mm，视机型而定），即使轴瓦表面无明显损伤，也应更换。
2. 更换方法
（1）试配
根据轴颈尺寸和配合要求，决定更换标准轴瓦或加大轴瓦，更换时要进行试配。如试配与轴颈的配合间隙过小或接触面不符合要求时，可通过少量的修刮来达到要求，但是，一般地说薄壁轴瓦应做到尽量不刮或少刮。薄壁轴瓦（壁厚通常为1～2.5mm）的合金层较薄，过量的刮削会破坏轴瓦的几何形状和合金层的均匀性，导致轴瓦过早失效。若试配后发现配合间隙过小，应选用合适的加大尺寸轴瓦，而非通过刮削强行调整。
试配时，将轴瓦与轴颈配合，用塑料间隙规测量实际配合间隙。具体方法为：将一段塑料间隙规（与轴瓦等宽）置于轴颈上，安装轴瓦并按规定力矩紧固螺栓，然后拆下轴瓦，测量被压扁的塑料间隙规的宽度，对照说明书读出配合间隙值。若间隙超差，应更换轴瓦组。
（2）检查轴瓦表面
拿到新轴瓦后，去油封清洗干净，检查合金表面有无裂纹、气孔和碰伤等现象。瓦背应光洁无毛刺。定位唇良好，同一副轴瓦的两片厚度差不应超过0.05mm。轴瓦的油孔应与连杆大头油道孔对齐，不得偏移，否则会影响轴瓦的润滑和冷却。
新轴瓦的包装纸上通常标有尺寸级别和配对编号，更换时应选择与轴颈磨削尺寸相匹配的轴瓦（标准瓦或0.25mm、0.50mm等加大尺寸），并确认同一副轴瓦的两片来自同一包装盒。若两片轴瓦厚度不一致，会导致装配后轴瓦与轴颈配合不均，局部过紧或过松，加速轴瓦失效。
（3）过盈量检查（凸出高度检查）
薄壁轴瓦靠弧度大于瓦座的弧度来达到配合要求。轴瓦装入瓦座后，上、下两片轴瓦的每端均应高出瓦座平面。轴瓦高出瓦座平面的高度就是轴瓦的凸出高度，有了这个高度，当紧固连杆螺栓时，就转化为连杆大头瓦座与轴瓦的过盈量。轴瓦的凸出高度保证了轴瓦外圆与瓦座孔紧密贴合，形成良好的传热和定位条件。
凸出高度的检查在制造时是用测试装置进行检查。在柴油发电机维修中，没有专用设备的情况下，要检查连杆轴瓦的凸出高度，可将连杆轴瓦装好，按规定要求紧固连杆螺栓，然后将其中一个螺栓完全松开，再按15～20N·m的力矩紧固，用塞尺测量瓦盖接合面之间的间隙。
柴油发电机连杆轴瓦的凸出高度一般为0.08～0.12mm，过高时可将轴瓦无定位唇的一端均匀地锉去少许，过低时应重新更换轴瓦。轴瓦的凸出高度过高或过低，对柴油发电机工作均不利。凸出高度过高或过低，过盈量不足，随着轴颈的旋转，轴瓦产生游移，瓦背磨损影响散热和力的传递。若凸出高度过高，即过盈太大，以规定力矩紧固螺栓时，势必引起轴瓦变形，轴瓦瓦口将向内鼓起，会加大磨损。轴瓦变形后，轴瓦内孔不再是正圆形，与轴颈的配合间隙不均匀，局部过紧或过松，严重时可导致轴瓦烧熔或拉伤轴颈。
在安装新轴瓦时，应注意轴瓦的定位唇（定位凸耳）应准确卡入连杆大头和瓦盖的定位槽中，不得强行敲击入位。定位唇的作用是防止轴瓦在运行中沿圆周方向移动，若定位唇损伤或定位槽有毛刺，应修复或更换，不可“凑合”使用。
二、连杆衬套检修与更换
柴油发电机的连杆可分为连杆小头、杆身、连杆大头三部分。连杆小头为短圆管形，它与活塞销相连，在连杆小头孔内压有薄壁铜衬套作为减磨轴承，以减少活塞销的磨损。连杆小头和连杆衬套上钻有油孔，并在连杆衬套上铣有油槽，以便从活塞内腔飞溅来的润滑油流到活塞销和衬套的摩擦表面。
1. 连杆衬套的结构与功用
（1）连杆衬套安装在连杆小头孔内，其内孔与活塞销配合，承受活塞销传递的交变载荷。衬套的材料通常为青铜合金（如锡青铜或铝青铜），具有较好的耐磨性和抗疲劳性能。衬套壁厚一般为1.5～3mm，内孔经过精密加工，与活塞销形成滑动轴承副。
（2）连杆衬套上设有油孔和油槽。油孔与连杆小头的油道孔对齐，油槽沿衬套内孔轴向或螺旋方向分布，其作用是将飞溅来的润滑油均匀分布在衬套与活塞销的接触表面上，形成润滑油膜，减少磨损和摩擦功率消耗。
（3）连杆衬套的工作条件较为恶劣：承受活塞销传递的周期性冲击载荷（可达数十千牛），润滑条件较差（依靠飞溅润滑，油压较低），工作温度较高（通常在120～180℃）。因此，衬套的磨损是连杆小头的主要失效形式。
2. 连杆衬套常见损伤
连杆衬套常见损伤有以下四种：
（1）衬套与活塞销不断撞击摩擦而发生自然磨损。连杆衬套承受活塞销传递的交变载荷，在长期运行后，衬套内孔尺寸逐渐增大，与活塞销的配合间隙增加，影响活塞销与连杆小头的连接刚度。正常磨损速度约为每1000小时0.005～0.015mm，当总磨损量超过0.05mm时，应考虑更换。
（2）衬套与活塞销的配合间隙太大，安装时造成损伤，配合间隙增大，会导致早期磨损。衬套压入连杆小头孔时，若未对准或压入力过大，可能造成衬套内孔变形或拉伤，使配合间隙异常，加速磨损。装配损伤通常表现为衬套内孔表面有划痕、压痕或局部变形，在装配前检查可发现。
（3）机油不足，润滑不良，柴油发电机长期过热，超负荷作业，迅速磨损。连杆衬套的润滑依靠飞溅机油，若机油油面过低、油路堵塞（如连杆油道堵塞或衬套油孔与连杆油孔错位）或机油泵供油不足，衬套与活塞销在高温下干摩擦，会迅速磨损，严重时出现“咬死”现象（活塞销与衬套熔焊在一起）。咬死的衬套需用压力机压出，且连杆小头孔可能损坏，需修复或更换连杆。
（4）制造质量差，热处理不合要求，内孔失圆造成受力不均，会很快磨损。铜衬套的材料硬度、金相组织和内孔加工精度直接影响其耐磨性，质量不合格的衬套在较短时间内（几十至几百小时）即出现异常磨损，表现为衬套内孔表面严重拉伤、合金层剥落或过度变形。更换时应选用原厂或认证品牌衬套，确保材料和质量符合要求。
3. 检验与测量方法
（1）衬套的磨损情况可用内径百分表进行检查测量，如图1所示。一般测量两个部位——即衬套内孔的轴向两个截面（距衬套端面约5～10mm处）和每个截面的两个垂直方向（径向相互垂直的两个方向），根据测量的结果计算出衬套的圆度和圆柱度以及与活塞销的配合间隙。
（2）圆度误差 = 同一截面上最大直径与最小直径之差。圆柱度误差 = 不同截面上最大直径与最小直径之差。圆度和圆柱度反映了衬套内孔的几何形状精度，当圆度和圆柱度超过0.05mm时，说明衬套已发生不均匀磨损或变形，不能保证与活塞销的良好配合，应更换连杆衬套。
（3）衬套与活塞销的配合间隙 = 衬套内径测量值 - 活塞销外径测量值。配合间隙是判断衬套是否需要更换的最直接指标。当配合间隙超过规定值（通常为0.01～0.03mm，视机型而定）时，应更换衬套。间隙过大会导致活塞销敲击声增大，间隙过小则可能引起咬死。
4. 更换方法与工艺要求
更换连杆衬套时，可参考图2指示位置，并应按以下步骤操作：
（1）将旧衬套压出。使用专用压装工具或压力机，从连杆小头孔的一端均匀施力将旧衬套压出。压出时应保持衬套与连杆小头孔的轴线重合，防止拉伤小头孔内壁。旧衬套压出后，应检查小头孔内壁有无划痕或拉伤，若有轻微损伤可用细砂纸打磨修复，若损伤严重应更换连杆。
（2）将连杆彻底清洗，包括油道和小头孔。使用柴油或专用清洗剂清洗连杆，用压缩空气吹干油道和小头孔，确保无金属碎屑、油泥和杂质残留。油道堵塞会影响衬套的润滑，是衬套早期磨损的重要原因之一。
（3）测量出连杆小头孔内径、新衬套的内径和外径。使用内径千分尺和外径千分尺精确测量，计算小头孔与衬套的配合过盈量。一般柴油发电机此过盈量为0.04～0.10mm（具体值视机型而定）。过盈量过大可能导致压入困难或小头孔破裂，过盈量过小则衬套松动，跟着活塞销转动。
（4）同时要求衬套内径有一定加工余量，以便压入后进行铰削至最终尺寸。余量过大（如超过0.10mm），铰削次数多，容易铰偏；余量过小（如小于0.02mm），不利于铰削至规定配合尺寸。经验做法是，在衬套压入小头孔之前，将衬套与欲配合的活塞销试配，如果用力推活塞销能进入衬套，则为合适。这表明衬套的初始内径在压入后铰削余量适当。
（5）新衬套的压入方法取决于过盈量大小：
① 当过盈量不大时（≤0.06mm），可在压床或台虎钳上进行直接装配。一定要涂抹机油（在衬套外表面和连杆小头孔内壁涂抹清洁机油），且放正衬套，免得压入衬套时，挤下一层铜屑使配合变松，这样衬套在小头孔中便不紧固了。衬套一旦跟着活塞销转动，会使油孔堵塞，失去润滑，引起衬套烧坏。
② 装配时必须十分注意，衬套上钻有油孔的在压入时要与连杆上的油孔对准（偏差不超过1mm），不得错开，且衬套两端面不突出连杆小头平面，并与连杆小头平面两边对称。若衬套油孔与连杆油孔错位，将导致润滑油无法到达活塞销与衬套的摩擦表面，引起干摩擦损坏。
③ 对于过盈量较大的衬套（>0.06mm），应进行热装配，将连杆小头预热至140～160℃后再进行装配。预热方法可使用电炉或油浴加热，将连杆小头均匀加热至规定温度后，迅速将衬套压入小头孔，利用热膨胀使装配更加顺畅。热装配后应自然冷却，不可急冷。
④ 也可进行冷装配，将衬套置于液态氮中冷缩（温度约-196℃，保持5～10分钟），而后及时装入连杆小头孔内，待到常温连杆衬套则因过盈量而固定。冷装配适用于对热敏感或尺寸较大的衬套，但操作时需使用专用防护工具（隔热手套、护目镜等），防止冻伤。冷装配后衬套内径会收缩，需待其恢复至室温后再进行铰削。
（6）衬套压入并冷却至室温后，应使用专用铰刀对衬套内孔进行铰削，使其与活塞销达到规定的配合间隙（通常为0.01～0.03mm，视机型而定）。铰削时应保持铰刀与衬套孔轴线重合，铰削量应分多次进行（每次进刀量不超过0.02mm），避免一次性铰削过多导致衬套报废。铰削后应用活塞销试配——将活塞销涂机油后推入衬套孔，应能用手掌力量推入，且无明显间隙晃动。活塞销在衬套中应能自由转动，无卡滞现象。
（7）铰削完成后，应检查衬套油槽和油孔是否畅通，确保润滑油能顺利到达摩擦表面。可用细铁丝或压缩空气验证油孔的通畅性。
（8）安装活塞销时，应在活塞销表面和衬套内孔涂抹清洁机油，用专用工具将活塞销推入（或压入）衬套和活塞销座孔中，确保活塞销在衬套中转动灵活，无卡滞。活塞销两端应与活塞销座孔端面平齐或符合规定伸出量。
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图1 柴油机连杆瓦间隙测量 |
图2 柴油机连杆衬套安装位置指示图 |
三、装配后的检查与验证
1. 连杆轴瓦装配后的检查
（1）连杆轴瓦装配完成后，应进行转动灵活性检查。用手转动曲轴，感受各缸连杆大头的旋转力矩是否均匀，无明显的周期性阻力突变。若某缸连杆在旋转过程中阻力偏大或出现“卡滞”感，应检查该缸轴瓦是否安装过紧或轴瓦与轴颈的间隙过小。
（2）使用塑料间隙规复查各道轴瓦的配合间隙。在曲轴轴颈上放置塑料间隙规后，安装轴瓦并按规定力矩（通常为120～180N·m，视机型而定）紧固连杆螺栓，然后拆下轴瓦测量压扁的塑料间隙规宽度，确认间隙在规定范围内（通常0.04～0.09mm，视机型而定）。各缸轴瓦间隙偏差不应超过0.01mm。
（3）检查连杆大头侧向间隙。用塞尺测量连杆大头与曲轴轴颈端面之间的间隙，该间隙反映了连杆在曲轴轴颈上的轴向窜动量，通常为0.15～0.40mm。若间隙过小，会导致连杆与曲轴端面擦伤；若间隙过大，则加剧连杆轴承的轴向冲击。
2. 连杆小头装配后的检查
（1）活塞销装入连杆小头衬套和活塞销座孔后，应检查活塞销在衬套中的转动灵活性。用手推动活塞销应能自由转动，无卡滞或发涩现象。若活塞销转动不灵活，应检查衬套铰削是否偏斜或配合间隙是否过小，必要时重新铰削。
（2）检查连杆小头与活塞销座孔的轴向间隙。连杆小头应位于活塞销座孔的中心位置，两侧间隙应均匀，偏差不超过0.5mm。若连杆小头偏斜，会导致活塞销受力不均，加速衬套和活塞销的磨损。
（3）在曲轴旋转过程中，用听诊器检查各连杆小头有无异常敲击声。若活塞销与衬套间隙过大，在活塞上止点或下止点换向时会产生清脆的“嗒嗒”声，频率随转速升高而加快。若发现异响，应拆检活塞销与衬套的配合情况。
3. 热态运行验证
（1）发动机装配完成后，应进行热态试运行。启动发动机，在怠速下运行至冷却液温度达到60℃以上，然后逐步增加负载至额定功率的50%～75%，运行不少于30分钟。在运行过程中，密切监视机油压力、冷却液温度和排气温度，确认各项参数正常。
（2）热态试运行后，停机检查各连杆轴承和衬套的温度。可用红外测温仪测量连杆大头轴瓦盖表面温度和连杆小头部位的机体表面温度，各缸相应位置的温度应基本一致，偏差不超过5℃。若某缸轴瓦温度明显偏高（比相邻缸高10℃以上），可能表明该缸轴瓦间隙过小或润滑不良，应停机拆检。
（3）磨合运行后，更换机油和机油滤清器，清除磨合产生的金属碎屑。检查旧机油中是否有异常合金微粒，若有大量铜色或银色颗粒，表明轴瓦或衬套存在异常磨损，需进一步拆检。磨合期通常为50～100小时，期间应避免长时间满负荷运行和突加突卸负荷。
结语
柴油发电机组连杆轴瓦与衬套的检修和更换是柴油机大修中的核心技术工作。轴瓦的更换判断应综合机油中的合金微粒、机油压力和响声异常三个指标进行判定；更换时应依次完成试配、表面检查和过盈量检查三个环节，确保轴瓦与轴颈的配合间隙（通常0.04～0.09mm）和凸出高度（0.08～0.12mm）符合规定。连杆衬套的磨损检查应使用内径百分表测量圆度和圆柱度（超过0.05mm时需更换），更换时需正确计算过盈量（0.04～0.10mm），保证油孔对准，并根据过盈量大小选用热装配（140～160℃）或冷装配（液氮冷却）方法。铰削后衬套与活塞销的配合间隙应达到0.01～0.03mm。装配完成后，应进行转动灵活性检查、间隙复查和热态运行验证，确保各部件工作正常。掌握这些检修方法，可有效提高连杆轴瓦与衬套的维修质量，延长柴油发电机组的使用寿命和运行可靠性。
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