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汽修专家有问毕答系列之--曲柄连杆机构
来源:本站整理  作者:佚名  2013-11-22 16:26:44

    1.应怎样拆卸活塞组?
    活塞组由活塞、活塞气环、刮油环组成。
    (1)当活塞环被积炭与胶质粘在活塞环槽时,应用煤油(或汽油)浸泡5min。
    (2)在活塞环开口一端,用薄而窄的钢片插入,在活塞环另一端也插入钢片,然后慢慢撬出活塞环,防止损坏活塞及折断活塞环。
    (3)用活塞环装拆钳拆卸气环和伸环。
    (4)用手轻轻扳开活塞环,从活塞环槽内缓慢取出活塞环,用力不能太大,否则,会使活塞环失去弹性。

    2.活塞的功用是什么?工作条件是什么?
    (1)活塞的功用:①活塞与活塞环、气缸、缸盖、气门、火花塞、气缸垫共同组成一个密闭的空间。②活塞承受混合气燃烧的爆发力,并将燃烧的爆发力通过活塞销、连杆传给曲轴,也就是活塞在爆发力作用下,由活塞的直线移动转化为曲轴的旋转运动。
    (2)活塞的工作条件:①活塞承受的温度忽高忽低,周期变化,如在进气行程时,混合气温度较低,为冷态,在严寒季节,进气温度在0℃左右,在活塞顶面直接和冷气接触。但在活塞裙部的下表面,温度却高一点。压缩行程时,活塞从下止点向上止点移动压缩气体时,气体从热态气缸壁等热态零部件、废气中吸热、热平衡、放热,尤其在压缩终了时,压缩压力是1. 29 X ε(压缩比)X100kPa,温高达700℃以上。在做功行程,活塞顶面上瞬时温度高达2000℃以上,爆发力达5~8MPa。在排气行程,废气压力随活塞向上移动,压力越来越低,即由约500kPa降为1. 5kPa,废气温度达800℃左右。②有的发动机(如长安车)在连杆大端装连杆轴承上片及对应处有一小通孔。所以,压力润滑油除润滑曲轴连杆轴颈和轴承运动副并从两侧端间隙流出外,还从此小孔向上喷到活塞销及气缸壁上。另外,气缸壁在活塞行程中部以下润滑较好,壁上有机油膜,也就是活塞在此部分润滑较好,但在上部润条件差,是干摩擦和边界摩擦(见缸孔的润滑)。③活塞向上运动到上止点时,活塞环停止运动,随后活塞向下止点运动瞬间,活塞环槽冲击活塞环上平面。当活塞运动到下止点时,活塞环突然停止运动,随后活塞向上止点运动,在瞬间,活塞环槽下平面冲击活塞环下平面。④活塞为高速直线运动,但在上、下止点处线速度为零,中部线速度最大。因此,活塞在上、下止点加速度达最大。可见活塞的运动速度是变化的。活塞运动到上、下止点时,都要受到很大的惯性力作用,这就加速活塞销孔白幻奢损。⑤在爆发力的影响下,活塞还承受对气缸壁的侧压力。⑥废气中的产物(见上文)有腐蚀性,有磨粒磨损等。

    总之,活塞在以上原因的影响下,热应力、机械应力都比较大。气体压力使活塞产生弯曲变形,裙部在侧压力作用下产生挤压作用,在热状态时,由于活塞销座处壁厚,膨胀量最大,使活塞销方向的裙部变成椭圆的长轴。此外,它还承受腐蚀和磨损。

    3.为什么活塞裙部与气缸配合应有一定间隙?
    因为活塞在气缸内运动,所以,活塞与气缸运动副必须是间隙配合。但实际上,活塞裙部呈椭圆形,长轴在与活塞销中心线垂直的方向上,此方向的壁较薄,短轴方向与活塞销中心线方向一致,此方向的壁较厚。所以,在冷态时,活塞与气缸的配合间隙,是指气缸直径与在活塞裙部以上一个距离(视发动机型号而定,如图1所示)的裙部长轴方向测量的尺寸之差。此差比在活塞销方向的配合间隙大。当发动机水温正常时,因活塞销座壁厚,膨胀量多,与活塞销垂直方向的裙部壁薄,膨胀量少,此时活塞裙部变成正圆,活塞周围与气缸运动副的配合间隙一致,且间隙变得更小,更合适。另外,活塞裙部起导向作用,因此,间隙不可太大,否则,会失去导向作用,同时,会产生敲缸。再则,一般缸体是铸件,膨胀系数小,加之缸体冷却条件比活塞好,活塞为铝合金,膨胀系数大。为防止在热态时活塞裙部直径因膨胀量大而拉缸或卡死在缸孔内,所以,缸孔与活塞的配合间隙不可太小。

    4.为何发动机在冷起动时活塞裙部会敲缸?
    发动机在冷起动时,尤其是在严寒季节,当气缸严重磨损,或在大修ig气缸配活塞时,间隙值未选正确,或选配正确,但装气缸时又拿错活塞编号,或缸孔铿.w的直径大,所以,配合间隙大,失去导向作用,使活塞在向上运动到上止点又向下止点运动,由下止点又向上止点运动时,活塞头部一侧和与活塞头部相对的另一侧裙部下方,分别向缸壁两侧面倾斜碰撞而敲缸。特别是活塞在上止点处时,在爆发压力的作用下,有更大的侧压力,因此,产生清脆、尖锐的“当、当”敲缸声。另外,活塞顶撞击气缸垫时,也会发出敲击声。这是因为曲轴主轴颈、主轴瓦、连杆轴颈、连杆轴瓦、连杆小头衬套、销与销孔磨损严重,造成综合间隙大,这样,由于活塞惯性力的关系,使活塞运动到上止点后,活塞还要继续上窜,活塞顶可能撞击气缸垫孔周围镶的金属。此外,当产生此种情况时,压缩比增大。

    5.敲缸的后果是什么?如何诊断和排除活塞敲缸?
(1)敲缸后果:①活塞敲缸时,无论是在进气行程、压缩行程,或是做功行程,都会使新鲜混合气窜入油底壳。在排气行程时,废气也会窜入油底壳。这些都会影响润滑(详情见上文),使润滑油变质。②损坏缸体和活塞。

    (2)排除的措施:逐缸拆除火花塞,用长嘴机油壶通过缸盖火花塞孔,向该缸活塞四周浇机油,随后起动发动机,听是否还有敲缸声,如声音已消失,说明敲缸声是这一缸发出的。这时,应解体发动机,或重新测量各气缸与活塞尺寸,以便重新编号选配;或重新按选配的加大型活塞,重新撞气缸,但要对各气缸与对应的活塞编号,防止装错。

    6.为什么活塞裙部会磨损?更换活塞的原则是什么?
    (1)通常活塞裙部磨损有磨粒磨损、机械磨损、分子磨损、腐蚀磨损。①磨粒磨损:一般而言,活塞头部直径比缸孔直径小0. 6~0. 76mm,不与气缸壁接触,即使在温度高的情况下也不接触。在正常状况下,各活塞气环弹力使各气环紧紧压在气缸壁、刮油环上、下片,虽只是轻微压在气缸壁上,但各环的开口端隙合理布置后,就能使气缸密封。所以,装气环和刮油环的这一部分活塞面不接触缸孔壁(实际上这一部分的尺寸虽比头部尺寸大,但比裙部尺寸小)。因此,这一部分也没有磨损。但因活塞裙部起导向作用,所以,它与气缸壁有一定的配合间隙,而且,活塞裙部与活塞环又承受气缸壁的侧压力,因此,如当微小的灰尘、炭粒、金属屑或机油中含有铁屑等附在气缸壁和活塞裙部之间时,就形成磨一粒磨损。由于炭粒等物硬度大,活塞运动摩擦气缸壁时,就产生微切削,造成裙部和气缸磨损,当被嵌入气缸壁或活塞壁表面时,会造成拉缸。严重时,将造成与活塞销垂直方向的裙部热量集中,使部分金属熔化而撕皮。磨屑还随被刮下的油流入油底壳,使机油变质并又随机油循环到各运动副,加速各运动副的磨损。②机械磨损及分子磨损:大修后的发动机缸孔和活塞壁面粗糙度即使合格,但在微观上,壁面上波峰、波谷仍较大,在此时高速、满负荷运行时,单位面积上负荷较大,加之活塞与气缸运动副在气缸中部以上部分润滑条件差,几乎是干摩擦或边界摩擦,二者摩擦的接触点就相互剪切,相互嵌入,波峰弯曲变形,产生瞬时高温,破坏油膜及氧化膜,磨损更大,甚至活塞裙部局部金属熔化、撕皮。③腐蚀磨损:混合气燃烧产物中有SO2、CO、CO2 ,水蒸气等,当气缸壁温度低于100℃时,水蒸气变为水,水与SO2化合生成亚硫酸,因为燃烧后产物有氧,亚硫酸又变为硫酸,同时,CO。与水化合生成炭酸,酸对于无机油膜附着的金属腐蚀性最大,如果酸随机油流入各运动副摩擦面时,又会腐蚀其他金属面。

    综上所述,活塞裙部受到上述三种情况的磨损,久而久之,一定会增加活塞与气缸的配合间隙或拉缸,造成敲缸、窜气、泵油,使发动机动力下降、油耗上升、排放污染增多等。
    (2)需要更换活塞的情况:①活塞裙部被磨粒磨成沟槽。②活塞裙部磨损严重,尺寸减小0. 03mm以上。③活塞裙部金属熔化被撕皮。④活塞顶面被爆燃或被气门头顶缸;造成损坏。⑤活塞销孔磨损严重,造成它与活塞销配合间隙大,使混合气燃烧爆发时,活塞对活塞销冲击力很大。因为活塞到上止点时,由于活塞与活塞销配合间隙增大,惯性使活塞继续向上窜,使活塞销孔上表面同活塞销上表面接触,但随后因爆发力作用在活塞顶面上,活塞非常快速向下止点方向运动,使活塞销孔上表面快速向活塞销上表面冲压,产生很大的机械应力。⑥活塞环槽上、下平面磨损严重。⑦活塞销孔与活塞销过盈配合时,当活塞销折断,除更换活塞销外,活塞也要更换。⑧只要有一只活塞更换,其余各活塞都要更换,以保证各活塞组的重量相差不超过3g,同时,能保证各气缸或各气缸与活塞配合间隙在制造厂规定的标准之内,目的是保证发动机运转平稳,动力性、经济性、排放污染都满足用户的要求。

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