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新闻主题	连杆、曲轴、大小瓦和轴承孔的配合间隙测量法

 

引言：曲柄连杆机构是一种常见的机械传动装置，广泛应用于各个领域中。它由曲柄、连杆和活塞组成，通过曲柄的旋转运动，将动力传递给连杆，再从连杆传递给活塞，实现机械运动。其中，连杆、曲轴、轴承以及轴瓦之间的配合间隙是一项非常重要的装配参数，在柴油发电机装配前一定要进行间隙测量，才能保证柴油发电机更好的运行。康明斯发电机厂家在本文将对曲柄连杆机构的组成和功用、配合间隙以及其他装配精度测量方法进行全面、详细、完整且深入地探讨。

 

一、曲柄连杆机构组成和作用

 

      曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件，其整体外观如图1所示。曲柄连杆机构的主要零件可以分为活塞连杆组和曲轴飞轮组，如图2所示。

1、主要部分组成

（1） 曲柄

      曲柄通常是一个轴状零件，具有一个曲轴和一个连杆小头的连接孔。曲轴是曲柄的主要部分，它是一个具有曲线轮廓的轴，在旋转过程中可以将旋转运动转化为往复运动。

（2）连杆

      连杆是曲柄连杆机构的核心组成部分，它连接曲柄和活塞。连杆分为大头和小头两端，其中小头与曲柄连接，大头与活塞连接。连杆的长度和角度对机构运动的性能具有重要影响。

（3）活塞

      活塞是曲柄连杆机构的一个关键组成部分，它位于连杆和曲柄的连接点。活塞通常是一个圆柱形零件，与气缸配合，负责往复运动。活塞的运动使气缸内的压缩空气或燃气产生往复运动，从而实现能量的转化。

（4） 轴承

      轴承在曲柄连杆机构中起到支撑和减少摩擦的作用。曲柄和连杆头连接处的轴承称为大头轴承，曲柄和连杆小头连接处的轴承称为小头轴承。轴承的质量和选用对机构的运动性能和寿命具有重要影响。

2、功用

（1）转换运动形式

      曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动转换为连杆的往复运动，使得机械系统能够进行往复运动。往复运动在许多领域中都有广泛应用，例如内燃机中活塞的往复运动使得气缸内的气体能够通过气门进出，实现燃烧和能量的转化。

（2）提供连杆变速比例

      曲柄连杆机构中，曲柄的长度和连杆的长度决定了连杆变速比例。通过调节连杆的长度，可以实现不同的变速比例。连杆变速比例的调节对于一些需要不同运动速度的机械系统非常重要，例如汽车中的变速器就是通过改变连杆变速比例来实现不同档位的换挡。

（3）平衡力的垂直传递

      曲柄连杆机构还可以实现力的平衡，将平行于曲柄的力垂直传递。在某些应用中，需要将平行力转换为垂直力进行传递，曲柄连杆机构可以实现这一转换。例如在发动机的曲轴箱中，由于连杆的设计，曲柄连杆机构可以将活塞的上下往复力转换为垂直向上的动力输出。

（4）提供周期性运动

      曲柄连杆机构可以提供周期性的运动，适用于一些需要周期性运动的机械系统。例如，在组装线上，连杆机构可以用于实现物体的往复运动，从而实现自动化的生产。

 

图1  柴油机曲柄连杆机构

图2  连杆和曲轴组件零件外形图

 

二、连杆技术检查内容

 

1、连杆轴颈直径测量

      用外径千分尺测量连杆轴颈直径。在油道孔与两边曲柄的中间位置（图1位置Ⅰ和位置Ⅱ）进行测量，两个平面A向和B向各测得一个尺寸。这样每个轴颈得到4个测量值。

2、连杆孔内径测量

      如图2所示，将柴油发电机连杆轴瓦装入连杆大头，拧紧连杆螺栓。在瓦片中央A、B、C三个方向测得3个内径尺寸值。

 

图1  连杆轴颈的测量图

图2  连杆轴承的测量图

 

3、轴瓦间隙检测量

      测得连杆轴颈尺寸和轴瓦尺寸后，以连杆轴颈最大值来计算轴承间隙。检测出的轴瓦间隙最小值应大于下限值；最大值应小于上限值。一般发动机连杆轴承标准间隙值为0.059～0.135mm，如果测得间隙最小值小于0.059mm，或间隙最大值大于0.135mm，则都需要维修（换瓦片或修磨曲轴）。

4、连杆轴向间隙测量

      用塞尺测量连杆与曲轴间的轴向间隙。测量轴向间隙时，将连杆沿轴向压向曲轴的任何一侧，然后在另一侧测量间隙。如果连杆轴向间隙超过规定值，应更换连杆或曲轴或两者一起更换。发动机连杆轴向间隙一般为0.13~0.38mm。

5、连杆大端间隙测量

     将塑料间隙规安装在连杆轴颈上。注意塑料间隙规不能放在油孔上。用规定的扭矩拧紧连杆盖，注意不要转动连杆或曲轴。然后拆下连杆盖，检查扁平塑料间隙规最宽点的宽度。如果该宽度对应的连杆轴颈间隙超过规定的极限值，则曲轴连杆轴颈应研磨。发动机连杆轴承间隙一般为0.012~0.09mm。

 

图3  柴油机连杆轴瓦配合间隙

图4  连杆轴向间隙测量方法

 

 三、曲轴的技术检查内容

 

1、曲轴轴向间隙测量

      柴油发电机曲轴轴向间隙测量，如图5所示，应在曲轴主轴颈装配完毕时进行，测量步骤如下。

（1）将磁力百分表座固定于合适位置，百分表触头与曲柄平面相接处（也可以将磁力百分表固定于机体的前、后平面，百分表触头顶在曲轴前端面或后端面进行测量）。

（2）用撬棍或一字螺钉旋具前后撬动曲轴。读取百分表摆动量，即为曲轴轴向间隙值。如康明斯柴油机曲轴轴向间隙值为0·052、0·255mm，若曲轴轴向间隙过大，则需要更换止推垫片。

2、主轴颈的锥度和变形程度检测

      如图6所示，根据图示位置测量主轴颈直径，检查各主轴颈的锥度和变形程度。最大锥度和变形程度为0.004mm（0.0002 in）。

 特别提示：对曾经大修过的柴油发电机的曲轴轴颈进行测量时，轴颈尺寸有时会小于标准值0.25mm以上，这是修磨曲轴所致。一般轴颈每减小0.25mm为一个修理尺寸级别，最多可以有0.25mm、0.50mrn、0.75mm、1.0等4个修理尺寸级别，瓦片对应也有0.25mm、0.50mm、0.75mm、1.0mm等4种修理尺寸。是否有修理尺寸，以及有几个修理尺寸级别，会因机型不同而不同。同一台发动机曲轴主轴颈和连杆轴颈的修理尺寸级别可以不同，但同一台柴油发电机的连杆轴颈修理尺寸级别一定相同，同一台发动机的主轴颈修理尺寸级别也一定相同。

3、曲轴曲柄销检测

（1）用螺旋测微器测量各曲柄销的直径。标准直径为43.992～44.000 mm（1.7320~1.7323 in），如果直径不符合规定，则检查连杆油膜间隙或更换连杆。

（2）检查各曲柄销的锥度和变形程度。最大锥度和变形程度为0.004 mm（0.0002 in），如果锥度和变形程度大于最大值，则更换曲轴。

4、曲轴径向跳动值检测

      用百分表和V形块测量径向跳动值。最大径向跳动为0.03 mm（0.0012in），如果锥度和变形程度大于最大值，则更换曲轴。

 

图5  曲轴轴向间隙的测量

图6  曲轴主轴颈锥度和变形程度测量

 

四、主轴承座孔检查内容

 

1、曲轴主轴承座孔的检查

（1）轴承孔的圆度与圆柱度

      首先将主轴承盖（包括调整垫片）按原位装回气缸体主轴承座上，并按规定力矩拧紧轴承盖紧固螺母。然后用内径千分尺沿同一断面测量3～5个点的直径，并沿轴线测量三个断面，如图5所示。测出各轴承孔的圆度误差与圆柱度误差。主轴承座孔的圆度误差与圆柱度误差，对于铸铁气缸体，均应不大于0.01mm；对于铝合金气缸体，均应不大于0.015mm。

（2）主轴承座孔同轴度检测

       主轴承座孔同轴度误差的检测，如图6所示。将心棒（心棒的直径比主轴承孔直径的最小尺寸略小）放入，然后从中间开始逐个将主轴承盖装好，按规定拧紧主轴承盖螺栓，一边拧紧螺栓，一边转动心棒，找出各主轴承孔的同轴度误差，遇到拧紧主轴承螺栓后心棒不能转动，则此孔的同轴度误差就大。同轴度误差在全长范围内应不大于0.15mm。

（3）轴承与轴承孔之间的配合间隙检测

      配合紧度由轴承的自由弹性开口和剩余表面高度保证。根据测量剩余表面高度的方法：按照规定安装轴承，在阀盖螺栓紧固到指定扭矩后松开其中一个螺栓，并用插头尺测量轴承盖接口处的间隙，其值应在0.05≤0.15 mm范围内。

      气缸体主轴承座孔因变形产生圆度误差、圆柱度误差和同轴度误差时，应视具体情况确定修理方法。如果是个别主轴孔失圆，失圆较小时可用修刮轴瓦厚度解决；失圆较大，或同轴度误差较大时，可将轴承盖两端接触面磨去少许，然后将轴承盖装好，按规定拧紧轴承盖螺栓，重新镗孔至规定尺寸。若主轴承座孔磨损变形没有超出极限，则无需镗削，微量误差只需膛削主轴承就可解决。

 

图7  主轴承孔磨损和变形的测量方法

图8  主轴承座孔同轴度测量方法

 

2、气缸轴心线与主轴承承孔轴心线垂直度的检修

      气缸与曲轴的垂直度指的是气缸中心轴线与曲轴中心轴线之间的垂直距离。垂直度的要求一般由发动机制造商根据设计和工艺要求确定，并在生产过程中进行控制。理想情况下，气缸与曲轴应该保持严格垂直的状态，以确保气缸内的活塞能够顺畅运动，减少磨损和能源损失。影响气缸与曲轴垂直度的因素比较复杂。从设计角度来看，曲轴主轴的强度、扭曲刚度和气缸布置等因素都会对垂直度产生影响。此外，加工工艺、装配精度和磨削技术等因素也会对垂直度产生一定的影响。因此，在制造过程中需要采取一系列控制措施来确保气缸与曲轴的垂直度满足设计要求。

 

      为了保证气缸与曲轴的垂直度，可以采取以下控制方法：

（1）在加工过程中要注意选择合适的夹具和工艺参数，确保气缸与曲轴在加工中的定位准确，如图9所示。

（2）制造过程中要进行严格的检测和测量，采用先进的测量仪器和技术，及时发现和纠正加工误差。方法如下：

      气缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03/100，在全长范围内不大于0.05。检测装置如图10所示，检验仪用定心套支撑在气缸中，并用调整螺钉轴向支承定位于气缸体的上平面。测量时，用手转动手柄，测量头便水平转动与定心轴前、后两点接触，表针在两触点的指示差，即为气缸轴线与主轴承承孔轴线的垂直度误差。气缸轴心线对主轴承承孔轴心线垂直度误差超过规定值，可结合气缸镗削予以修复。

（3）装配过程中要严格控制各个部件的尺寸和配合要求，确保气缸与曲轴的装配精度。

 

图9  气缸孔中心线与主轴孔中心线夹角

图10  气缸轴线对曲轴轴线垂直度检验仪

 

总结：

      曲柄连杆机构由曲柄、连杆、活塞和轴承组成，通过曲柄的旋转运动，将动力传递给连杆，再从连杆传递给活塞，实现机械运动。曲柄连杆机构具有转换运动形式、提供连杆变速比例、平衡力的垂直传递和提供周期性运动等功用。在各个领域中广泛应用的曲柄连杆机构在机械传动中起到了至关重要的作用。

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