康明斯动力（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

活塞连杆组的拆装步骤及注意事项

 

引言：活塞连杆组是柴油发电机的关键部件，主要由活塞、活塞环、活塞销及连杆等组成。本文主要目的是帮助维修工程师掌握活塞连杆组各零件间的相互连接关系及其装配要领，同时需要了解活塞连杆组的检修方法。其检修步骤是首先清洗活塞连杆组个零件，用钢丝疏通各油孔油道，清除污垢，然后用高压空气吹干各零件，擦干气缸，连杆轴径，按顺序，分组放，清点的零件。

 

一、活塞

 

    活塞主要由顶部、头部和裙部组成。活塞把燃气的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。活塞的顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞的顶部直接与高温燃气接触，因此对活塞的要求是热膨胀系数小，导热性好且耐磨。活塞一般采用铝合金制作，个别柴油机也有采用高级铸铁或耐热钢的。

（1）活塞顶部

      活塞顶部的形状与燃烧室类型有关。柴油机活塞顶多采用凹顶，凹坑的大小还可以调节发动机压缩比。

（2）活塞头部

      活塞头部指活塞环槽以上部分。其作用有承受气体压力，并传给连杆；与活塞一起实现气缸密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。头部绝大多数采用三道环槽；用以安装活塞环，上面两道是气环，下面一道为油环。油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环刮下来的多余机油经过小孔流回油底壳。

（3）活塞裙部

      活塞裙部指自油环槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是为活塞在气缸内做往复运动导向和承受侧压力。活塞裙部一般与气缸壁间隙较小。

（4）活塞销座孔

      活塞销座孔将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。销座孔内有卡环槽，卡环用于对活塞销进行轴向限位。

（5）活塞装配方法

      活塞顶面有安装方向标志，安装时箭头方向朝向柴油机的前端。

① 大部分同一台发动机上使用两种不同的活塞。一种用于第1， 3， 5缸，一种用于第2， 4， 6缸。每个活塞顶面都刻有1，3，5 或 2，4，6字样，顶部都有一个箭头标记，安装时应指向发动机前方。

② 当活塞损坏需要更换时，除了零件图号要完全正确外，还应该注意活塞的质量分组标记，其中，A、B、C、D、E五种。

③ 此标记也在活塞顶部，更换时应采用统一标记质量组别的活塞。若是长冲程发动机，其活塞不能与普通冲程活塞通用。

 

图1 活塞组件示意图

图2 活塞方向标记.

 

（6）活塞与连杆盖的组装

① 连杆轴承定位唇应该与活塞裙部的活塞冷却喷嘴缺口在同一方向。活塞头部的箭头标记应指向发动机前方。如果连杆杆身中部有一个突起标记，这个标记应该和活塞裙部的活塞冷却喷嘴缺口在同一方向；连杆带有突起面应该朝向发动机后方，如图3所示。

② 如图4所示，为避免损伤活塞与活塞环，一定要使用活塞环压缩器。确认活塞环开口处在推荐位置，并将活塞在装入压环器前用机油浸一下。有的压环器有上下端凸起防止压环器在安装时卡在活塞和缸壁之间。收紧压环器来压缩活塞环，以防安装时活塞环折断。

 

图4 连杆活塞组装标记

图5 活塞连杆组的装配

 

 

二、活塞环

 

活塞环包括气环和油环两种。

（1）气环气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止高温高压燃气进人曲轴箱；同时还将活塞顶部的大部分热量传给气缸，再由冷却液传人大气。活塞环工作时受到气缸中气体的高温高压作用。第一道气环的工作表面一般镀铬，以提高耐磨性。气环按端面不同分为矩形环、梯形环、正扭曲环和反扭曲环等多种类型（图6）。气环装配有方向性要求。

（2）油环油环用于刮油、布油。活塞下行时，油环可刮除气缸壁上多余的机油；活塞上行时，油环为气缸壁上布一层均匀机油膜，减小活塞与气缸的磨损和摩擦阻力。

（3）油环分为普通油环和组合油环。普通油环一般是由铸铁制成的，其外圆中间切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有许多排油孔。组合油环由刮油片和两个弹性衬环组合而成。油环装配一般没有方向性要求。

（4）活塞环装配方法（如图7所示）：

① 柴油机每个活塞有2道气环，1道油环。有方向要求的活塞环不要装错，有上字或其它记号的一面朝上，否则将会烧机油。使柴油机烟度增大。没有记号的活塞环和油环装配时不分上下。活塞环安装时，应注意使各环开口相互错开120°第1环的开口朝向排气管侧。油环撑环的对口处放在油环开口的对面。

② 首先要润滑活塞环，将环装到活塞上。推荐使用活塞环扩张器以防安装时活塞环开裂或折断。前面曾提到，有的活塞环安装时有正反的要求，根据活塞环断面的形状或环上的标记来确定。

③ 安装活塞环时，要避免活塞环开口在一条直线上。这样会造成活塞环窜气量过大。此外，活塞环开口也不要朝向活塞的推力面。

 

图6 活塞环端面分类

图3 使用活塞环扩张器安装

 

三、活塞销

 

    活塞销的作用是连接活塞与连杆小端，将活塞承受的气体压力传递给连杆。活塞销为中空的圆柱体，一般采用低碳钢、低碳合金钢渗碳淬火或用45钢高频感应淬火制成，位置图如4所示。

1、活塞销分类

      根据活塞销固定方式的不同，可分为全浮式或半浮式两种，其中全浮式应用更普通。

（1）全浮式

全浮式指活塞销与连杆小端销孔、活塞销座孔均为间隙配合或过渡配合。全浮式活塞销安装时，有时需要用热水加热。

（2）半浮式

半浮式活塞销与活塞销座孔间为过盈配合，与连杆小端销孔为间隙配合。半浮式活塞销装配时需要借助压力机完成。

2、活塞销安装

活塞销安装注意事项，如图4所示。

（1）对扭转环表里应清晰，安装时内圆切口、倒角时，切口朝上；外圆切槽，倒角，切口向下；两种环混合时，放入内圆切槽、倒角的第一个环槽、外圆切槽、倒角的两三个环槽，不能倒放。

图4 发动机活塞销装配位置图

图4 活塞销安装示意图

 

四、连杆

 

（1）作用

      将活塞承受的力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。连杆承受活塞销传来的推力及曲轴作用力，这些力的大小和方向都是周期性变化的，因此，连杆受到的是压缩、拉升和弯曲等交变载荷。

（2）组成

      连杆一般由小头、杆身和大头三部分组成。连杆通常由中碳钢或中碳合金钢制成。连杆小端与活塞销相连，工作时与活塞销之间有相对运动，小头孔中装有铜衬套。有些机型连杆的小端和衬套上钻有油道孔，用来润滑活塞销。连杆杆身通常做成工字形断面，以提高其强度和刚度。连杆大头与曲轴的曲柄销相连，大头一般为剖分式，被分开的部分称为连杆大端盖，连杆螺栓紧固在连杆大端上。连杆大端盖与连杆大头是组合镗孔，为防止装配错误，在同一侧有配对记号或数字。大头孔表面加工精度很高，以便与连杆轴瓦紧密贴和。连杆大头和大端盖均铣有定位凹槽，用于连杆瓦定位。连杆大头按剖分面可分为平切口和斜切口两种。连杆螺栓是受交变应力作用的重要零件，安装时，必须牢固可靠，拧紧力矩符合厂家要求。

（3）连杆螺母拧紧顺序

      连杆螺母的拧紧程序与主轴承螺栓的拧紧程序类似。逐个装上活塞并拧紧连杆盖。转动曲轴确认无卡滞再装下一个活塞和拧紧连杆盖。这样，如发生卡滞，也好知道问题出在哪一缸。装连杆盖时，要交替拧紧盖的螺母，以防连杆和连杆盖座合不正。

 

五、活塞连杆组拆装步骤

 

1、旋转曲轴，使所有的活塞在气缸筒内保持同一高度，用铲刀清洁气缸体上平面。

2、将指定活塞连杆旋转到上止点位置，检查连杆是否有明显弯曲现象，检查活塞连杆组的序号是否与气缸体上的序号一致。

3、将指定活塞连杆旋转到下止点位置，用抹布清洁气缸（口述有无缸肩和积炭）。

4、翻转台架，使油底壳位置向上。

5、检查或设置装配标记（如果无原车标记，用记号笔在连杆和连杆轴承盖上做记号）。

6、用指针式扭力扳手和14#套筒分2次旋松连杆螺母，手旋并取下螺母。

7、用橡胶锤轻敲连杆螺栓，取出连杆盖（注意连杆轴承不要掉落），同时取下下盖上的连杆轴承。

8、套上连杆螺栓保护套。

9、用榔头柄在合适的位置推出连杆活塞组（用左手在缸体上平面处扶持住）。

10、取下连杆螺栓上的护套，取下连杆和连杆轴承盖上的连杆轴承，并按顺序摆放。

11、使用活塞环扩张器拆下两道压缩环，用手拆下组合油环，用铲刀清理活塞顶面积炭。

12、用抹布清洁活塞连杆、活塞环、连杆轴承（两片，并注意原来的安装位置摆放）连杆轴承盖、连杆螺母、气缸筒和连杆轴颈。

13、用压缩空气吹净上述清洗零件

14、目视检测气缸体无垂直划痕；活塞有无损伤；连杆轴颈和连杆轴承无麻点、划痕和损伤；活塞销状况。

15、清洁塞尺，用塞尺测量活塞环与相应环槽的侧壁的间隙,边滚动边测量（3点位置）,如果测量间隙超过标准,则更换活塞。

16、用钢直尺或是游标卡尺的深度尺测量活塞高度（50.00mm）,将第一道（或第二道）气环放入相应气缸，用活塞将活塞环推入气缸（可以用钢直尺借用活塞销平面处测量，此时的距离为47mm,取出活塞，用钢直尺再次检查推入深度应为97mm清洁塞尺,测量端隙。如果端隙超过使用极限,更换活塞环,如果使用新活塞环，端隙超过最大值。重新镗削所有4个气缸或更换气缸体。

17、把螺帽装到连杆螺栓上，检查能用手容易地将螺帽拧到底，如果螺帽转动困难，用游标卡尺测量螺栓外径（在距离螺栓底面15m处测量）。如果外侧的直径小于最小值，一起更换连杆螺栓和螺母。

18、将活塞倒置，清洁千分尺并校零（注意手法），用布清洁活塞裙部，在与销孔轴线垂直的方向距离活塞顶28.5 mm处测量活塞头部直径。标准活塞直径有3级尺寸，分别标记“1”、“2”和“3”，这个标记打在活塞顶上。如果间隙超过最大值，更换所有4个活塞并重新镗削所有4个气缸。如果必要，更换气缸体。

19、组装活塞环（油环开口直接装配到位，气环开口在安装活塞前错口），将连杆轴承（2

片）安装到相应位置，套上连杆螺栓保护套。

20、用压缩空气再次吹气缸筒，清洁连杆轴颈（用布擦）和连杆上的连杆轴承（用布擦），润滑气缸筒、活塞裙部、活塞环、活塞销和连杆轴承（连杆上的轴承）。

21、放入活塞安装工具，调整安装工具，按照装配记号放入活塞，用橡胶锤轻轻推入（推入深度与缸体平面平齐），取下活塞安装工具，再次用橡胶锤将活塞推入到位。

22、取下连杆螺栓保护套，清洁（用布擦）并润滑连杆轴承盖，装入连杆盖。

23、注意连杆螺母的安装方向，润滑螺母的旋转平面，用手上连杆螺母，分两次拧紧到29Nm（第一次15 Nm第二次29Nr）i，再用记号笔或角度计转动45°。

24、转动曲轴，使活塞旋转到上止点位置，确认安装良好。

25、清洁整理现场，检查工单，报告操作完毕。

 

总结：

      在安装完活塞后需要进行活塞间隙的调整。具体方法是将活塞推到缸体底部，然后测量活塞顶部和缸体顶部的距离，根据发动机的要求进行调整。完成拆装后需要进行检查和测试，确保活塞连杆组的工作正常。如果有问题需要及时处理。在整个活塞连杆组拆装过程中牵涉到测量的过程，每测一个项目以后，及时把测量数据填写到工单的相应栏里，并作出结论。以上就是活塞连杆组的拆装步骤，需要注意每个步骤的细节和要点，避免出现问题。

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