四、连杆的主要损坏形式及防治措施
连杆(图1-7)是一个非常重要的零件,它在发动机运转过程中承受着巨大的冲击力和交变载荷,一旦连杆弯曲或连杆螺栓折断,将发生打烂气缸体和活塞、撞弯曲轴等一系列部件,以致酿成重大事故。
图1-7 连杆结构
1.连杆弯曲的原因及危害性
(1)连杆弯曲的原因
①由于配气相位错乱、气门间隙或减压间隙调整不当等原因,造成气门顶撞活塞,活塞迫使连杆弯曲。
②发生“烧瓦”或曲轴折断事故,导致连杆弯曲或扭曲变形。
③低速货车在发动机运转状态下落水,由于燃烧室内进水,水无法压缩,最终迫使连杆弯曲。
④柴油机燃烧室镶块脱落、气门或气门导管断裂,断裂的金属碎块通过活塞憋弯连杆。
⑤使用和操作不当,例如经常突然踩踏或放松加速踏板、超负荷运转或者车辆紧急制动等,使连杆承受额外的冲击载荷。
(2)连杆弯曲的危害性
连杆弯曲以后,发动机的工作状况将严重恶化,具体表现在以下4个方面:
①发动机工作无力。由于连杆弯曲,使活塞实际到达的上止点位置下降,燃烧室容积增大,压缩比减小,因而发动机的功率不足,动力性能明显降低。
②活塞“偏缸”。连杆弯曲或扭曲后,活塞与气缸配合后某一侧的间隙增大,气缸密封性下降,机油上窜增加,发动机冒烟严重,导致耗油量上升。
③发动机的异响增大。连杆弯曲后,活塞的侧压力明显增大,加上连杆轴承偏磨,因而产生敲缸声及轴承异响,缩短发动机的使用寿命。
④引起连杆小头衬套过早损坏。
2.连杆弯曲的测量及校正方法
拆下气缸盖,将不带活塞环的活塞连杆组装入气缸和曲轴上,按规定的拧紧力矩拧紧连杆螺栓,再转动曲轴数圈,使活塞停留在上止点、气缸中部和下止点等3个位置,用塞尺在活塞销方向分别测量活塞与气缸的间隙,在100mm长度范围内,其间隙偏差应不大于0.03mm。如果在上止点和下止点位置该间隙符合规定,但是在气缸中间位置时偏差过大,说明连杆已经扭曲;如果在上止点和下止点位置该间隙偏差过大,则说明连杆已经弯曲。
连杆弯曲的校正方法(图1-8):如果连杆在100mm长度范围内的弯曲量大于0.03mm,应进行冷作校正,即把弯曲的连杆放在专用的连杆校正器上,使凸起向前,对着校正器中部的作用力点,在支承部位垫以合适的垫块,然后拧紧螺杆,对弯曲部位施加反向作用力,并使校正量稍微超过弯曲量,保持0.5~1.0h,然后松开,最后将校正好的连杆加热到400~450℃,并且保持1h左右,进行时效,以便消除冷校时产生的残余应力。
图1-8 连杆弯曲和扭曲的校正方法
如果使用台虎钳校正,应当在弯曲的一侧垫以长150mm、厚10mm的铁板,然后拧紧台虎钳,保持12h,然后取下连杆。
3.连杆螺栓的合理维护措施
①必须确保连杆螺栓完好无损。良好的连杆螺栓能够用手拧入1/3~1/2的螺纹长度。如果在用手拧紧螺栓的过程中,感觉有的地方特别紧,有的地方又毫不费力,则属不正常。如果发现连杆螺栓有断螺纹、滑扣、弯曲、伸长以及裂纹等情况,应当坚决更换,千万不可凑合使用。
②从连杆上拆下连杆螺栓后,应当及时将原螺母拧在螺栓上,或者把连杆螺栓穿入原来的螺栓孔中,以免装配时错乱位置。
③在发动机试运转后,必须检查连杆螺栓是否松动,确保连杆盖与连杆大端连接可靠。
④在发动机运转中,如果发现曲轴箱内有异常响声,并且伴有机油压力降低,说明连杆轴承的间隙过大,应当及时检查和修复,以免连杆螺栓长期承受额外的冲击载荷而折断。
⑤在正常情况下,连杆螺栓使用6000~7000h后就要更换新件,以防发生疲劳损坏。
如果发动机发生“捣缸”、“烧瓦”或者“飞车”等事故,无论连杆螺栓有无损伤,都必须更换新件,因为在上述情况下,连杆螺栓已经承受了超额的负荷和应力,同时受高温影响而退火,连杆金属组织晶粒变得粗大,材料强度下降,往往留下隐患。
⑥正确装配连杆螺栓。在装配时,连杆盖与连杆大端的字码应当位于同一侧,以免连杆轴承座孔圆度超标,造成连杆螺栓承受剪切应力。连杆螺栓的保险铁丝应按“8”字形绑扎,并且沉入连杆盖的凹陷处。对自锁型连杆螺母,在装配前需要在台虎钳上夹扁一下。
⑦安装连杆螺栓必须使用扭力扳手,按《使用说明书》规定的拧紧力矩,分几次交替拧紧,每次不超过1个棱面。注意两只连杆螺栓的拧紧力矩要相同。不允许先拧紧一只连杆螺栓再拧紧另一只螺栓。
⑧连杆螺栓的保险装置只能一次性使用。不能采用弹簧垫圈代替原设计的锁定垫片或铁丝,否则连杆螺栓在冲击载荷的作用下,容易松脱。
⑨千万不可使用相同规格的普通碳素钢螺栓代替专用的连杆螺栓,因为发动机对连杆螺栓的性能有特殊的技术要求,不仅采用优质合金钢(例如40铬钢),经过专项热处理,而且细微的几何尺寸以及加工工艺都必须符合规定。
⑩正确使用和操作发动机,禁止经常抖动加速踏板,避免长时间超负荷运转。