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汽車曲柄連桿組的結(jié)構(gòu)組成
活塞連桿組處于發(fā)動(dòng)機(jī)的中心位置, 是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。如圖 3-24 所示, 活塞連桿組將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 并把作用在活塞組上的燃?xì)鈮毫鬟f給曲軸, 使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出動(dòng)力。
如圖 3-25 所示, 活塞連桿組主要由活塞、 活塞環(huán)、 活塞銷、 連桿、 連桿軸瓦、 連桿軸承蓋、 連桿螺栓等組成。
1. 活塞
活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要?jiǎng)恿Σ考? 活塞與氣缸蓋、 氣缸等形成密閉的容器, 保證工作過程的順利進(jìn)行, 同時(shí)將承受的燃?xì)鈮毫ψ優(yōu)閯?dòng)力, 通過連桿傳給曲軸。
如圖 3-26 所示, 活塞需要承受高溫高壓, 并在高速、 潤(rùn)滑不良和散熱困難的條件下工作。因此, 活塞需要有足夠大的剛度和強(qiáng)度, 還需要耐高溫、 高壓, 且重量較輕�；钊话悴捎娩X合金制成。
活塞頂部與氣缸蓋、 氣缸體共同組成燃燒室。頂部的凹坑可以改善混合氣的形成和燃燒情況�；钊^部是指活塞環(huán)槽以上的部分。油環(huán)下面鉆有許多油孔, 油環(huán)從氣缸壁上刮下來的機(jī)油可以通過油孔流回油底殼�；钊共渴侵赣铜h(huán)槽以下部分, 用于活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。
2. 活塞環(huán)
活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)兩種, 如圖 3 27 所示。氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封, 防止高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入曲軸箱; 同時(shí)還將活塞頂部的大部分熱量傳導(dǎo)給氣缸體, 再由冷卻液或空氣帶走。油環(huán)由兩片刮片和襯簧組成, 它主要起到刮油、 布油和輔助密封作用。油環(huán)用來刮除氣缸體上多余的機(jī)油, 并在氣缸體上鋪涂一層均勻的機(jī)油膜, 這樣既可以防止機(jī)油串入, 又可以減小活塞與氣缸之間的摩擦阻力。
3. 活塞銷
活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭, 它把活塞承受的氣體作用力傳遞給連桿, 使連桿小頭同活塞一起運(yùn)動(dòng)。為了減輕重量, 活塞銷一般用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造, 并做成空心,如圖3-28所示。活塞銷多采用 “ 全浮式” 支撐, 它可以在連桿小頭襯套和銷座孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),其兩端采用卡環(huán)定位�！� 半浮式” 活塞銷通常與連桿小頭固定, 與活塞之間可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
4. 連桿
連桿是活塞與曲軸連接的部件, 其作用是將活塞承受的力傳給曲軸, 并將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如圖 3-29 所示, 連桿由連桿小頭、 桿身和連桿大頭構(gòu)成。連桿小頭通過活塞銷連接活塞, 有些連桿小頭孔內(nèi)還壓入耐磨青銅襯套, 如圖 3 30 所示。連桿小頭油孔向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油, 用于冷卻活塞。連桿大頭通過連桿軸承連接曲軸, 連桿大頭孔內(nèi)安裝連桿軸承。連桿通常采用碳鋼等材料鍛造成形, 為了減輕重量及不易變形, 斷面均制成“ 工” 字形。
連桿軸承用來保護(hù)曲軸連桿軸頸及連桿大頭孔, 它由鋼背和減摩層組成, 如圖 3-31 所示。鋼背由 1 ~ 3mm 的低碳鋼制成。減摩層為 0. 3 ~ 0. 7mm 的減摩合金, 層質(zhì)較軟, 能有效保護(hù)軸頸。
1) 準(zhǔn)備好活塞環(huán)壓縮器、 活塞環(huán)擴(kuò)張器、 連桿校正儀等活塞連桿組拆裝專用設(shè)備, 及千分尺、 塞尺等量具, 如圖 3-32 所示。
2) 用橡膠錘推出活塞連桿組時(shí), 應(yīng)事先刮去氣缸上的積炭形成的臺(tái)階, 以免損壞活塞環(huán)。注意清除氣缸上的積炭時(shí), 不要采用過于鋒利的刮刀, 以免損壞氣缸。
3) 測(cè)量工具要輕拿輕放, 不得碰撞或跌落。
4) 準(zhǔn)備軟管, 拆下連桿螺母時(shí), 剪一段短軟管套在連桿螺栓上, 防止損傷螺紋。
1) 徹底清洗活塞連桿組零部件, 目視檢查活塞等零部件有無明顯的損壞, 如活塞、 連桿軸承等出現(xiàn)圖 3-33 所示的損傷, 則需要更換。
2) 需要敲擊活塞或連桿時(shí), 只能采用橡膠錘或木棒。用橡膠錘推出活塞連桿組時(shí), 注意不要傾斜, 不要硬撬和硬敲, 以免損壞氣缸。
3) 取出活塞連桿組后, 應(yīng)將連桿軸承蓋、 螺栓螺母及連桿軸承按原位裝回, 如圖3-34所示, 并檢查連桿的裝配標(biāo)記及序號(hào)。安裝連桿時(shí), 其止口方向應(yīng)與氣缸體曲軸軸承止口方向一致。
4) 裝配活塞環(huán)從下至上的順序: 油環(huán)隔圈、 油環(huán)側(cè)軌、 第二道環(huán)、 第一道環(huán)。用活塞環(huán)擴(kuò)張器拆下活塞環(huán), 如圖 3-35 所示, 觀察活塞環(huán)上的標(biāo)記, “ TOP” 朝向活塞頂。安裝活塞環(huán)時(shí), 將活塞環(huán)開口相互錯(cuò)開 120° ( 對(duì) 3 道氣環(huán)而言) 或 180° ( 對(duì) 2 道氣環(huán)而言) , 不要重合, 且避開活塞銷座及其垂直部分, 將 1 ~ 3 道氣環(huán)的切口相互錯(cuò)開形成“ 迷宮式” 封氣裝置。
5) 觀察活塞的安裝方向及序號(hào), 如果無序號(hào)則需要進(jìn)行標(biāo)記, 有的活塞上標(biāo)有 “ IN”的位置朝向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣側(cè)。
6) 拆卸活塞, 加熱到 60℃ , 利用專用工具, 拆下活塞銷。活塞和活塞銷是配套件, 需要注意按順序擺放。
7) 將 1 缸曲柄轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)位置, 使用活塞環(huán)壓縮器, 按正確的位置把活塞和連桿總成推入各自的氣缸, 如圖 3-36 所示, 注意活塞的標(biāo)記朝前, 然后把連桿軸承蓋裝在連桿上。
8) 在連桿蓋螺母下方涂一薄層機(jī)油, 擰緊螺母時(shí)應(yīng)多次交替進(jìn)行, 最后以 29N·m +90°的方法擰緊螺母。擰緊螺母后, 曲軸應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。
9) 安裝活塞銷卡環(huán)時(shí), 其端隙與活塞上的安裝切口部位要錯(cuò)開, 如圖 3-37 所示。
1. 檢測(cè)活塞與氣缸配合間隙
在與活塞銷孔軸線垂直的方向處測(cè)量活塞頭部直徑, 如圖 3-38 所示, 在距活塞底部12. 6mm 處, 豐田 1ZR 發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)直徑為 80. 461 ~ 80. 471mm。若直徑不符合標(biāo)準(zhǔn)要求, 應(yīng)更換活塞。以上止點(diǎn)時(shí)活塞裙部所對(duì)應(yīng)位置作為測(cè)量點(diǎn), 使用量缸表測(cè)量氣缸內(nèi)徑。用氣缸直徑減去活塞直徑即配合間隙, 也是活塞油膜間隙, 豐田 1ZR 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞油膜間隙標(biāo)準(zhǔn)為0. 029 ~ 0. 052mm。超過最大油膜間隙 0. 090mm 時(shí), 需要更換所有活塞或氣缸體。
2. 檢查活塞環(huán)的配合間隙
活塞環(huán)的背隙是活塞與活塞環(huán)裝入氣缸后, 活塞環(huán)內(nèi)圓柱面與活塞環(huán)槽底間的間隙, 其值為活塞環(huán)槽深度與活塞徑向厚度的差值。豐田 1ZR 發(fā)動(dòng)機(jī) 3 道活塞環(huán)標(biāo)準(zhǔn)間隙分別為:第一道為 0. 02 ~ 0. 07mm, 第二道為 0. 02 ~ 0. 06mm, 第三道 ( 油環(huán)) 為 0. 02 ~ 0. 065mm。如果環(huán)槽間隙不符合規(guī)定, 則應(yīng)更換活塞。
活塞環(huán)側(cè)隙是指活塞環(huán)的厚度與活塞上相應(yīng)環(huán)槽寬度的差值, 其測(cè)量方法如圖3-39 所示�；钊h(huán)端隙是指活塞環(huán)隨活塞裝入氣缸后環(huán)的兩端頭之間的間隙, 測(cè)量方法如圖 3-40所示, 要用活塞從氣缸體的頂部將活塞環(huán)推至活塞環(huán)底部使其行程超過 50mm。
3. 檢查活塞銷油膜間隙
測(cè)量活塞銷孔徑、 連桿小頭孔徑、 活塞銷直徑, 分別用活塞銷孔徑、 連桿小頭孔徑減去活塞銷直徑, 即油膜間隙, 油膜間隙通常不應(yīng)大于 0. 01mm。
4. 檢查連桿的損壞情況
檢查連桿螺栓受力部分的直徑, 如果直徑小于最小值, 則更換連桿螺栓。查看連桿的凸點(diǎn)朝前標(biāo)志, 分清測(cè)量的 A 向和 B 向, 如圖 3-41 所示, 正對(duì)著朝前標(biāo)志, 與垂直方向偏左相夾 15°大頭直徑方向?yàn)?A 向, 與水平面右端偏上相夾 15°直徑方向?yàn)?B 向。用內(nèi)徑百分表測(cè)量 A 前、 A 后、 B 前、 B 后的數(shù)值, 并計(jì)算出圓度和圓柱度。
把活塞銷和連桿裝在測(cè)量校正儀上, 測(cè)量三腳架安放在活塞銷上, 分別測(cè)量彎曲值和扭曲值, 如圖 3-42 和圖 3-43 所示。豐田 1ZR 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿最大彎曲值為 0. 05mm, 最大扭曲值為 0. 15mm。
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