汽车发动机机械系统检测与维修4检修活塞连杆组件

1、汽车检测与维修技术专业核心课程 知识准备 工作情境描述 维修人员检测了发动机汽缸体，并视情对汽缸体进行了修理后，还应检 测与之相配合的活塞连杆组件，通过选配等修复方法达到与汽缸的配合要求， 恢复该发动机汽缸的密封性。 请通过检测发动机活塞连杆组件，判断其技术状况；若需要修复活塞连杆 组件，请制订活塞连杆组件修复方法和工艺流程。 5 知识准备 学习目标 n 通过本任务学习，应能： 1.叙述桑塔纳 2000 AJR发动机活塞连杆组件结构特点； 2.描述活塞连杆组件常见损伤形式，分析损伤的成因及对发动机工作的影响； 3.描述活塞连杆组件常见损伤的检测与修复方法； 4.根据维修手册，正确选用工量具和检

2、测设备，在规定时间内，安全规范地进行 活塞和活塞环的检测与选配、连杆和轴承的检测与修复以及活塞连杆组件的组 装，制订修复方法和工艺流程。 6 知识准备 学习引导 7 知识准备 1.桑塔纳2000AJR发动机活塞连杆组件的结构特点 n 活塞连杆组件由活塞、活塞环、活塞销、连 杆和轴承等主要机件组成。 n 活塞顶部凹槽和汽缸盖上凹坑共同组成扁状 半球形燃烧室。活塞裙部的长短轴之差为 0.40mm。 n 为了改善活塞与汽缸的磨合和减少摩擦损 耗 ， 活 塞 裙 部 外 表 面 都 加 工 有 深 度 为 0.01mm环形槽，这些环槽中可以贮存少量 机油，以改善活塞与汽缸壁的润滑条件。 8 发动机活塞

3、连杆组件 知识准备 n 活塞销采用全浮式结构。活塞销长度远小 于活塞直径，因此活塞销对销座孔表面有 很大接触压力，必须用选配法来保持接触 面积。在活塞销座孔也留有4mm宽， 0.03mm深度的储油槽，以改善活塞销与 销座孔的润滑。 n 活塞环第一道气环是矩形，第二道气环是 锥形，第三道油环为整体式。环是薄形的 ，第一道1.5mm，第二道1.75mm。采用 薄形环，可改善汽缸密封性能。气环外圆 面均有0.10mm镀铬层，两端面都进行磷 化处理。这种环自身及对汽缸壁的摩擦损 耗都小，不应过早更换。 9 发动机活塞连杆组件 知识准备 n 连杆采用中碳钢锻造而成。连杆衬套是用钢 背的镀铜铅锌合金复合材

4、料卷制的。连杆轴 承采用钢背铜基滑动轴承，钢背上镀有三层 合金，底层是铅锡铜，第二层为薄锡层，表 层为巴氏合金，维修中不得修刮。 n 连杆螺栓为塑性螺栓，在按规定扭矩拧紧连 杆螺栓时，连杆螺栓在塑性形变范围内被拉 长，螺栓与螺母间有较大、稳定的摩擦力而 紧固可靠，因此无需再有锁止装置。但是在 发动机修理中，连杆螺栓和螺母一经拆卸， 就必须更换。 10 发动机活塞连杆组件 知识准备 2.活塞连杆组件常见损伤形式及成因 1.活塞的常见损伤 u活塞损伤形式有活塞环槽磨损、裙部磨损及销座孔磨损。 l活塞环槽的磨损较大，以第一道环槽的磨损最为严重，各环槽由上而下逐渐减轻。 l活塞裙部虽与汽缸壁直接接触，

5、但接触面积较大，润滑条件较好，所以磨损也较轻。 l活塞销座孔的磨损是活塞在工作时受气体压力和往复惯性力的作用，使活塞销座孔产 生上下方向的椭圆形磨损。 u活塞异常损坏有活塞裙部刮伤和顶部烧蚀等。 l刮伤主要是活塞与汽缸壁配合间隙过小；顶部烧蚀是爆燃下工作结果。 11 知识准备 2.活塞环的常见损伤 u活塞环损伤形式主要是活塞环磨损、弹性减弱和折断等。 l活塞环的磨损主要是活塞环受高温高压燃气的作用，活塞环往复运动的冲击和润滑不 良所致。 l使用中受高温燃气影响，活塞环的弹性逐渐减弱，造成活塞环对于汽缸壁的压力降低 ，汽缸密封性变差，出现漏气和窜机油现象，使发动机的动力性下降，经济性变坏。 由于

6、活塞环安装不当或端隙过小，发动机在高温、大负荷条件下工作时，端隙抵死而 卡滞在汽缸内，在活塞冲击负荷作用下而断裂。 l在维护中更换活塞环时，应将缸壁上磨出的缸肩刮去，避免撞断第一道活塞环。 12 知识准备 3.活塞销的常见损伤 u发动机工作时，活塞销要承受燃气的压力和活塞连杆组件惯性力的作用，其负荷 的大小和方向是周期性变化的，对活塞销产生较大的冲击作用。活塞销与活塞销 座孔和连杆衬套的配合精度很高，在发动机正常工作（达到工作温度）时，全浮 式活塞销与活塞销座和连杆衬套存在微小的间隙。 u因此，活塞销可以在销座孔和连杆衬套内自由转动，使得活塞销的径向磨损比较 均匀，磨损速率也较低。 u由于活塞

7、销在发动机工作时，承受较大的冲击载荷，当活塞销与活塞销座和连杆 衬套的配 13 知识准备 4.连杆组件的常见损伤 u连杆组件常见损伤形式有：连杆的变形、连杆轴承和小端衬套的磨损、连杆螺栓 损伤等。 l发动机工作中，在交变载荷作用、超负荷等原因，连杆杆身将会发生弯曲和扭曲等变 形。 l连杆弯曲是指连杆小端轴线与连杆大端轴线在轴线平面内的平行度误差；连杆的扭曲 是指连杆小端轴线与连杆大端轴线在轴线平面法向上的平面度误差。 l连杆变形后，对曲柄连杆机构的工作产生很大影响。因此在发动机修理过程中应对连 杆的弯、扭变形进行检验和校正。 l连杆轴承损伤形式是磨损、合金疲劳剥落及粘着咬死等。 l连杆螺栓与螺

8、母在工作中会发生拉长变形、螺纹损坏等。 14 知识准备 3.活塞连杆组件的检修 n 在发动机大修过程中，活塞、活塞环和活塞销等是作为易损件更换的，这些 零件的选配是一项重要的工艺技术措施。所谓选配，即不完全互换性，就是 以较大的公差加工零件，通过分组选用来得到较高配合精度的工艺。 1.活塞的选配 u选配活塞时要注意以下几点： l选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。 l同一发动机必须选用同一厂牌的活塞。活塞应成套选配，以保证其材料和性能的一致 性。 l在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求。尺寸差一般为0.02mm 0.025mm，质量差一般为4g8g。 15 知识准备 2.活塞环的选配

9、 u活塞环与汽缸和活塞具有相同的修理级别，但没有修理尺寸分组。 u活塞环选配时，以汽缸的修理级别为依据，同一台发动机应选用与汽缸和活塞修 理级别相同的活塞环。当发动机汽缸磨损后仅需更换活塞环时，应选配与汽缸同 一级别的活塞环，严禁选择加大一级的活塞环经过锉削端隙来使用。 u对活塞环的要求 l与汽缸、活塞的修理级别一致； l具有规定的弹力，以保证汽缸的密封性； l环的漏光度、端隙、侧隙和背隙应符合原厂规定。 16 知识准备 n 活塞销的选配 u发动机大修时，一般应选择标准尺寸的活塞销（有些车型设有修理尺寸），以便 为小修留有余地。 u选配活塞销的原则 l同一台发动机应选用同一厂牌、同一修理尺寸和

10、分组的活塞销； l活塞销表面应无任何锈蚀和斑点； l质量差在10g的范围内。 u全浮式活塞销与活塞销座的配合，对于汽油机，在常温下应有微量的过盈（即活 塞销不能在座孔内转动）；当活塞处于7580时，又有微量的间隙，使活 塞销能在座孔内转动，但无间隙感觉。 17 知识准备 4.连杆组件的检修 u连杆组件检修有：小端衬套与销间隙检查、连杆变 形检验、连杆轴承选配等。 连杆衬套的检查 l在更换活塞销同时，必须检查或更换连杆衬套，以 恢复配合间隙。活塞销与连杆衬套配合，在常温下 应有微量间隙。 l活塞销与连杆衬套配合检查经验方法：将活塞销涂 以机油，装入衬套内，然后将活塞销夹在台钳上。 先沿活塞销轴线

11、方向扳动连杆，应无间隙感觉；转 动连杆时，连杆应随手圆滑转动。 18 连杆衬套间隙检查 知识准备 4.连杆组件的检修 连杆变形的检验 l连杆变形的检验在连杆校验仪上进行，连杆校验仪能检验连杆的弯曲、扭曲、双重弯 曲等。 l检验时将连杆大端轴承盖装好，不装连杆轴承，拧紧连杆螺栓，将标准心轴装入小端 衬套的承孔中。 19 连杆弯曲检验 l测量时，若上侧点与平板接触，两下侧点 不接触且与平板的间隙一致，或下两侧点 与平板接触，而上侧点不接触，表明连杆 弯曲。可用厚薄规测出测点与平板之间的 间隙，为连杆在100mm长度上弯曲度。 知识准备 n 测量时，若只有一个下侧点与平板接触，另 一下侧点与平板不接

12、触，且间隙为上测点与 平板间隙的两倍，这时下测点与平板的间隙 ，即为连杆在100mm长度上的扭曲度。 n 在测量连杆变形时，会遇到下面两种情况： 一是连杆同时存在弯曲和扭曲，反映在一个 下测点与平板接触，但另一个下测点的间隙 不等于上测点间隙的两倍。这时，下测点与 平板的间隙为连杆扭曲度，而上测点间隙与 下测点间隙差值的一半为连杆弯曲度。 20 连杆扭曲检验 知识准备 n 二是连杆存在双重弯曲，检验时先测出连杆小端 端面与平板距离，再将连杆翻转180，同样检测 。若两次测出的距离数值不等，即说明连杆有双 重弯曲，两次测量数值之差为连杆双重弯曲度。 n 汽车维修技术标准中，连杆小端轴线与大端应在

13、 同 一 平 面 ， 在 该 平 面 上 的 平 行 度 公 差 为 1000.03，该平面的法向平面上的平行度公差 为1000.06。若连杆弯曲和扭曲超过公差值时 ，应进行校正。通常是先校正扭曲，再校正弯曲 。校正时应避免反复的过校正。 21 双重弯曲检验 知识准备 连杆轴承的选配 l连杆轴承的选配包括选择合适的内径，以及 检验轴承的高出量、自由弹开量、定位凸榫 和轴承钢背表面质量等内容。根据连杆轴颈 直径和规定的径向间隙选择合适内径连杆轴 承。 l连杆轴承要求定位凸榫完整，轴承钢背光整 无损。轴承在自由状态下曲率半径大于座孔 曲率半径，保证轴承压入座孔后，可借轴承 自身弹力作用与轴承座贴合

14、紧密。轴承装入 座孔内，上、下两片每端应高出轴承座平面 0.03mm0. 05mm，称为高出量。 22 连杆轴承弹开量 知识准备 4.活塞连杆组件的组装 n 活塞连杆组的零件经修复、检验合格后，方可进行组装。组装前，应对待装 零件进行清洗，并用压缩空气吹干。 n 对于全浮式活塞，应采用热装合方法。将活塞放入水中加热至353K-373K ，取出后迅速擦净，将活塞销涂以机油，插入活塞销座和连杆衬套，然后装 入锁环。两锁环应与活塞销端面留有0.10mm-0.25mm的间隙，锁环嵌入 环槽中的深度，应不少于锁环直径的2/3。 n 对于半浮式活塞，应采用压入法。可用专用夹具将活塞销压入活塞销座孔和 连杆

15、小头承孔。如有条件，可将活塞销在液态氮中冷却，取出后快速装入活 塞销座孔。 23 知识准备 n 活塞与连杆组装时，要注意两者的缸序和 安装方向，不得错乱。活塞与连杆一般都 标有装配标记。如两者的装配标记不清或 不能确认时，可结合活塞和连杆的结构加 以识别。如：活塞顶部箭头或边缘缺口应 朝前；活塞裙部的膨胀槽应开在作功行程 侧压力较小的一面；连杆杆身的圆形凸点 应朝前。 n 连杆与下盖的配对记号应一致并对正，或 杆身与下盖承孔的凸榫槽安装时应在同一 侧。 24 活塞连杆组的安装 知识准备 n 安装活塞环，应采用专用工具（活塞环拆 装钳），以免将环折断。 n 安装气环时，有镀铬的活塞环一般装在第

16、一道；扭曲环应装在第二、第三道，其安 装方向视具体作用而定；用作刮油的正扭 曲环，其内缺口或内倒角朝上，外缺口或 外倒角朝下。 n 有些发动机活塞环的端部侧面制有装配记 号，活塞环有标记一面应朝上安装，并且 要注意每一道环的装配位置。 25 活塞连杆组的安装 知识准备 n 为了提高汽缸的密封性，避免高压气体的 泄漏，要求活塞环的开口应交错布置。 n 一般是以第一道活塞环的开口位置为始点 ，其他各环的开口布置成迷宫状走向。 n 第一道环布置在作功行程侧压力较小一侧 ，其他环（包括油环）依次间隔90-180 。例如：三道环活塞，每道环间隔120； 四道环活塞，第二环与第一环间隔180， 第三环与第

17、二环间隔90，第三环与第四环 间隔180各环开口布置应避开活塞销座和 膨胀槽位置。 26 活塞环的正确安装 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 1.项目说明 u活塞连杆组件是发动机的重要组件，它的技术状况好坏，对发动机工作的影响特 别明显。发动机大修过程中，活塞、活塞环和活塞销等活塞连杆组件是作为易损 件更换的，对这些零部件技术状况的检测与选配是一项重要的技术措施。 u请按桑塔纳2000AJR发动机技术标准对活塞连杆组件进行检测与选配，并制订 检测与选配工艺过程。 27 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 2.技术标准与要求 1.每个学员独立完成此项目。 2.技术标准见表3-2。

18、28 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 3.设备器材 u桑塔纳2000AJR发动机汽缸体及活塞连杆组件。 u75-100mm外径千分尺。 u厚薄规。 4.作业准备 u清洁活塞连杆组件。 u清洁量具。 u准备作业单。 29 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 n 5.操作步骤 u活塞连杆组件检测与选配工艺： 1.活塞的检测与选配 1.根据气缸修理尺寸，选用同一修理级别和 同一分组尺寸的活塞。 2.用外径千分尺测量活塞裙部尺寸，测量部 位距活塞下沿10mm，与活塞销孔成90位 置，允许偏差最大值为0.04mm。 l提示：汽缸直径允许偏差：最大0.08mm。 30 测量活塞裙部尺寸 尺

19、寸名称活塞直径汽缸直径 基本尺寸 mm80.965 81.01 修理尺寸 mm81.465 81.51 活塞与汽缸配合尺寸 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 2.活塞环的检测与选配 l根据气缸修理尺寸，选用同一修理级别的活 塞环。 l将活塞环放入汽缸，用不带活塞环的活塞将 活塞环垂直向下推至距汽缸下边缘15mm处 ，检测活塞环端隙，若不符规定应更换。 l清洁活塞环槽，用厚薄规检测各环在环槽中 侧隙，应符合原厂规定。 l 提示：环置入环槽内，环应低于环岸，在槽 中滑动自如且无明显松旷。 31 测量活塞环端隙 测量活塞环侧隙 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 3.活塞销和连杆的检测

20、 l活塞与活塞销的正确配合应是活塞能在活塞销 上来回移动，如不能平滑移动或间隙太大，应 成套更换活塞和活塞销。 l连杆技术状况不佳（如：弯扭变形等）应成套 更换。折断式连杆轴承盖必须按合适的连杆和 位置安装。 32 检查活塞销的配合 任务实施 项目1 检测与选配活塞连杆组件 u记录与分析 u检测与选配发动机活塞连杆组件，并填写表3-4。 33 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 1.项目说明 u由于活塞连杆组件装配质量的好坏，对发动机汽缸工作时的密封性、发动机的性 能和使用寿命都有重要影响，因此在组装活塞连杆组件时，需对组合件进行检验 与校正。 u请按桑塔纳 2000 AJR发动机技术标

21、准对活塞连杆组件进行检验与校正，并制订 检验、组装工艺过程。 34 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 2.技术标准与要求 u每个学员独立完成此项目。 u技术标准见表3-5。 35 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 3.设备器材 u桑塔纳2000 AJR 发动机汽缸体及活塞连杆组件。 u活塞环拆装钳；活塞环压缩器。 u定扭矩扳手。 u常用工具。 4.作业准备 清洁汽缸体各汽缸和曲轴。 清洁活塞连杆组件。 调整外径千分尺。 校正量缸表。 准备作业单。 36 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 5.操作步骤 u 活塞连杆组件检验、组装工艺： 清洗待装零部件并吹干。 将活塞在水中

22、加热至60以上，活塞销涂 以机油，插入活塞销座和连杆衬套，锁上 锁环。 用活塞环拆装钳安装活塞环，气环标记 “TOP”朝向活塞顶，各环开口错开120 布置。 l 提示：扭曲环必须内切口朝上，外切口朝下 。开口布置影响密封性。 37 活塞连杆组件的组装 安装活塞环 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 转动曲轴使某缸的连杆轴颈处于下止点 ，按缸序将活塞连杆组件推入对应气缸 ，活塞顶部箭头应指向发动机前方。用 活塞环压缩器压缩活塞环。 用木锤柄将活塞连杆组件推入汽缸。 38 使用压缩器压缩活塞环 活塞连杆组件推入汽缸 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 6.将轴承装到连杆大端和连杆轴承盖

23、中间，两 端尺寸a=2.5mm。 提示：使用过的轴承不得互换（做上记号）。 7.使用塑料间隙规检测连杆轴承径向间隙。连 杆螺栓采用塑性螺栓，测径向间隙时应使用 旧连杆螺栓，定扭矩扳手只需将连杆螺栓拧 至30N.m。 提示：测量径向间隙时，不得转动曲轴。 39 检查安装连杆轴承 检测连杆轴承径向间隙 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 8.连杆螺栓采用塑性螺栓，因此旧连杆螺栓 必须更换，安装时用干净机油涂抹曲轴连 杆轴颈、轴承摩擦表面和螺栓螺纹处。 l使用定扭矩扳手分2-3次拧紧连杆螺栓，拧 紧力矩为30N.m，再按拧紧方向拧动90。 l提示：每缸活塞连杆组件安装后，应转动 曲轴以检查松紧

24、程度。 40 规定扭矩拧紧连杆螺栓 任务实施 项目2 检验、组装活塞连杆组件 6.记录与分析 u检测、组装发动机活塞连杆组，并填写下表。 41 拓展学习 1.连杆弯扭变形的校正 n 对发生弯扭变形的连杆进行校正时，首先 要记下连杆弯曲与扭曲的方向和数值，用 连杆校正器进行校正。通常是先校正扭曲 ，再校正弯曲。校正时，应避免反复的过 校正。 n 校正扭曲时，先将连杆下盖按规定装配和 拧紧，然后用台钳（钳口垫以垫片）夹紧 连杆大端侧面，使用专用扳钳卡在连杆杆 身上、下部位，校正扭曲变形。 42 连杆扭曲的校正 拓展学习 1.连杆弯扭变形的校正 n 校正弯曲时，将弯曲的连杆置入专用压器，弯曲的凸起部位朝上，扳转丝杠 使连杆产生反向变形并停留一定时间，待金属组织稳定后再卸下，检查连杆 的回弹量，经反复校正，直至连杆校正合格为止。 43 连杆弯曲的校正 n 由于材料弹性后效作用，卸去负荷后连杆有 恢复原状趋势，影响连杆正常使用。因此， 在校正变形量较大连杆后，必须进行时效处 理。方法是：将连杆加热至573K，保温一 定时间即可。校正变形量较小的连杆，只需 在校正负荷下保持一定时间，不必进行时效 处理。 拓展学习 2.活塞与汽缸的配合检查 1.活塞与汽缸间隙的检查 u活塞与汽缸的配合间隙小于+0.14