曲柄销

第三章柴油机主要运动部件

【学习目标】

掌握活塞组件、连杆组件和曲轴飞轮组件等各部件的功用、基本结构、安

装要求及检查维护

柴油机主要运动部件包括活塞组件、连杆组件和曲轴组件，常称为曲柄连杆机构,如图

1-17所示。它们是完成柴油机工作循环和实现能量转换的重要部件。

图1-17主要运动部件

1、2-气环3-油环4-卡簧5-活塞6-衬套7-连杆8-连杆轴承9-连杆轴承盖10-连杆螺栓

11-开口销12-连杆螺母13-活塞销14-键15-曲轴16-螺栓17-飞轮

第一节活寨组件

活塞组件由活塞、活塞销和活塞环组成，如图1-18所示。活塞环装在活塞的环槽内，

活塞销装入活塞的销座孔内。活寨组件在气缸内做往复直线运动。

图1-18活寨组件

一、活塞

1、活塞的功用

活塞的功用是与气缸套、气缸盖共同构成密闭的气缸空间，并沿气缸作往复直线运

动，改变气缸容积，承受气体压力和侧推力。

2、活塞的基本结构

活塞为筒形活塞，由活塞顶、头部、环槽、裙部、销座组成，如图1-19所示。

图1-19筒形活塞结构

活塞顶通常为简单曲面，如做成浅凹坑，以适应喷油器喷出燃油形状；头部是活塞顶

到第一道环槽的一段圆柱体；环槽位于头部和裙部，头部有数道环槽，安装气环和油环，

而裙部有1～2道环槽，安装油环，且油环环槽开有回油孔；裙部是头部以下的圆柱体，为

活塞运动导向，并承受侧推力；销座是群部内凸出部分，并制有圆孔，安装活塞销。

3、活塞的常见损伤及检查

活塞常见缺陷有活塞环槽、群部及销座孔磨损，活塞顶烧蚀，裂纹或破损

等。

<1）测量活塞裙部的磨损。应在活塞裙部上、中、下三个位置，且每个位

置分别测出纵、横方向直径，计算其圆度和圆柱度，如图1-20所示。

图1-20测量活塞裙部磨损

<2）测量活塞与气缸的间隙。可采用尺寸比较法和直接测量法，尺寸比较

法是用气缸中、下部横向的最大直径减去活塞裙部横向的最小直径获得；直接

测量法是用塞尺直接测出活塞群部与气缸的间隙，但很少使用。

<3）测量活塞环槽的磨损。采用标准样板或新活塞环，测出标准样板或新

活塞环与环槽的间隙。

<4）检查活塞销座孔磨损。用新活塞销与销座孔进行试配。

二、活塞销

1、活塞销的功用

活塞销的功用是连接活塞与连杆，并传递活塞与连杆之间的力。

2、活塞销的基本结构

活塞销为一中空的圆柱体，其内孔制成直径相同或中间厚两边薄。活塞销与活塞及连

杆采用浮动式连接，即活塞销浮动于销座与连杆小头的销孔中，在活塞销两端用卡簧轴向

定位，如图1-21所示。这种连接方式结构简单、磨损均匀、工作可靠、使用寿命长、拆装

较方便。

图1-21活塞销与活塞浮动式连接

3、活塞销的常见损伤及检查

活塞销常见损伤有磨损、裂纹等。

<1）测量活塞销的磨损。在活塞销长度方向左、中、右三个位置，且每个

位置分别测出垂直、水平方向直径，计算活塞销的圆度和圆柱度。

<2）检查活塞销的裂纹。通常采用磁力探伤法检查活塞销是否有裂纹<尤其

是横向裂纹）。

<3）检查活塞销与活塞销座孔的配合间隙。用新活塞与活塞销进行试配。

三、活塞环

活塞环是开有切口的扁形金属圆环。活塞环分为气环<密封环）和油环<刮油环）两

种，如图1-22所示。气环安装在活塞头部环槽内，油环安装在活塞头部最后一道环槽内及

裙部下方环槽内。

图1-22活塞环

1、气环

气环的功用是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并将活塞头部吸收的热量通过

气缸壁传给冷却水。气环的密封主要依靠本身的弹性以及气缸内气体压力的作用力来实

现。活塞上通常装有3～5道气环，安装时各气环的切口应在圆周方向错开120°或

180°，多道气环对下窜气体可形成曲径式密封，使切口处泄漏气体量大大降低。

2、油环

油环的功用是刮油和布油，辅助密封。气缸壁主要采用飞溅润滑方式，即曲轴旋转将

滑油甩到气缸表面上进行润滑，在活塞下行时油环将多余的滑油刮下，而在活塞上行时将

一层均匀的油膜铺涂在气缸壁上。这样既可以防止滑油窜入气缸燃烧掉，又可以减少活

塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力。

3、活塞环间隙

活塞环装入气缸后，依靠其圆周方向产生弹力与气缸壁贴合，并存在搭口间隙<活塞环

切口开度），天地间隙<活塞环端面与环槽间轴向间隙，也称侧隙）、背隙<活塞环内圆与

环槽底圆间间隙），这些间隙作为热膨胀预留量，其大小直接影响到活塞环的运动状态和

工作性能。

4、活塞环常见损伤及检查

活塞环常见损伤有磨损、粘着和折断等。

<1）检查活塞环搭口间隙。清洁活塞环，将活塞环平放在气缸下部磨损最

小的部位，用塞尺直接测取搭口间隙或在搭口处涂些滑油等，用白纸印上搭口

痕迹，再用直尺测量搭口痕迹的距离。活塞环搭口间隙应大于或等于安装间

隙，小于极限间隙。

<2）检查活塞环天地间隙。清洁活塞环及环槽，将活塞环装入活塞环槽

中，用塞尺在活塞环与环槽的端面测量一圈，测量出环与环槽的间隙。

<3）检查活塞环漏光。清洁活塞环，将活塞环放在标准的气缸中，用光照

射检查活塞环与气缸的贴合情况。每处漏光弧长不得超过30°，整个漏光弧长

相加不得超过90°，在环搭口附近30°范围内不得漏光，且所有漏光处用

0.02～0.03毫M塞尺不能插进。

<4）活塞环其他检查包括活塞环的径向厚度、弹力及表面损伤的检查。

四、活塞组件的维护管理

活塞组件的维护管理：

<1）将柴油机的运行参数严格控制在规定的范围内，避免长期超负荷运

行。

<2）保证活塞组件与气缸之间的良好润滑，保证滑油的品质和供给量。

<3）保持柴油机的良好燃烧，以防止发生活塞顶烧蚀。

<4）当发生活塞拉缸时，柴油机转速将迅速下降或自停，曲轴箱冒烟，必

须立即停车检修，或停止该缸喷油。

<5）当发现柴油机的压缩压力显著下降时，停车后进行检查。

<6）定期检修，仔细观察活塞组件的状况，并测量有关数据。

五、活塞组件的安装要求

活塞组件的安装要求：

<1）安装前，应清洁、检查所有零件，确保合格后方可安装。

<2）活塞销两端装有卡簧，不能漏装，以免浮动式活塞销轴向窜动刮伤气

缸壁。

<3）气环安装时，各环的切口在圆周方向应错开120°或180°。

<4）油环安装时，刮刃的尖端应向下，不能装反。

第二节连杆组件

一、连杆组件的功用

连杆组件的功用是，连接活塞与曲轴，并将活塞往复运动转变为曲轴旋转运动。

二、连杆组件的基本结构

连杆组件主要由小头、杆身、大头等组成，如图1-23所示。

图1-23连杆组件

连杆小头是与杆身连在一体的环状体，孔内压入村套，称为小端轴承，在连杆小端和

衬套上铣有油槽或钻有油孔，以收集飞溅的润滑油并用以润滑，如图1-24所示。连杆小头

通过活塞销与活塞相连。

图1-24连杆小头

连杆大头一般制成两半，一半为连杆盖，用连杆螺栓紧固在一起，如图1-25所示。大

端孔内装有轴瓦。连杆大头与曲轴曲柄销连接。

图1-25连杆大头

三、连杆组件的常见损伤及检查

连杆组件的常见损伤有连杆杆身的变形<弯曲、扭曲和弯扭）、裂纹、大小

端轴承磨损、连杆螺栓损坏等。

<1）检查连杆杆身变形。测量连杆长度和大、小端轴承座孔中心线平行

度。

<2）检查连杆杆身裂纹。清洁连杆，用色油法并借助放大镜检查杆身裂

纹，或用磁力探伤法仔细检查杆身裂纹。

<3）检查连杆螺栓。装上螺母来检查螺纹的磨损情况；用牙规和直尺检查

螺纹的螺距和弯曲情况；检查连杆螺栓与螺栓孔的配合有无卡阻和松动现象；

测量连杆螺栓塑性伸长等。

四、连杆组件的安装要求

连杆组件的安装要求：

<1）安装连杆小端村套。安装小端衬套时，应确保衬套与小端座孔的过盈

量，避免因衬套转动将油孔堵住。

<2）安装连杆大头。连杆与连杆盖通常配对加工，加工后，在它们同一侧

标有记号，安装时注意不得互相调换或变更方向。连杆大头轴瓦常用定位唇定

位，以防止轴瓦在座孔中转动，安装时注意嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽

中。部分轴瓦上还制有油孔，安装时应注意与连杆上相应的油孔对齐。

<3）安装连杆螺栓。拧紧螺栓的方法和预紧力的大小，应严格按说明书的

规定进行。必须使用专用工具或扭力扳手，两侧连杆螺栓必须交替拧紧，用力

均匀，或将螺母拧入使连杆大头切口贴合后，再旋紧约50°即可。连杆螺栓拧

紧后，应按规定对螺母进行锁紧防松。连杆螺栓损坏后绝不能用其他螺栓来代

替。

第三节曲轴飞轮组件

曲轴飞轮组件包括曲轴和飞轮，如图1-26所示。飞轮与曲轴一端连接。曲轴组件作旋

转运动。

图1-26曲轴组件

一、曲轴

1、曲轴的功用

曲轴的功用是将活塞的往复运动通过连杆变成回转运动，将各缸所做的功汇集起来向

外输出，带动柴油机的附属设备<如凸轮轴、气阀机构和各种泵等）。

2、曲轴的基本结构

多缸柴油机的曲轴由若干个曲柄及前后端构成，如图1-27所示。因为曲柄臂和曲柄销

的重心不在主轴颈的中心线上，因此，在曲柄臂远离曲柄销一端安置平衡块。曲轴的前端<

自由端）用来安装传动齿轮或皮带轮；后端<输出端）通常带有凸缘，用来安装飞轮。

图1-27曲轴

曲轴的每个曲柄包括两个主轴颈、两个曲柄臂、一个曲柄销，曲柄臂连接曲柄销和主

轴颈，如图1-28所示。

图1-28曲柄

曲轴的形式有整体式、组合式和分段式三种，其中，整体式曲轴将所有曲柄、前后端

做成一个整体，结构紧凑、重量轻，在中小型柴油机中普遍采用。

为了保证柴油机具有良好的运转均匀性和平衡性，多缸柴油机的曲柄是按一定原则合

理排列的，曲柄的排列决定于气缸的发货间隔和发火次序，直列六缸四冲程柴油机的曲柄

排列如图1-29所示，各缸发火间隔角为120°，发火顺序为1—5—3—6—2—4，1与6曲

柄、2与5曲柄、3与4曲柄在同一方位。

图1-29直列六缸四冲程柴油机的曲柄排列

在曲轴前后端轴颈处设置了密封装置，防止曲轴前后端沿轴颈表面漏油。常用的密封

装置有填料油封<如油毛毡、石棉绳）、橡胶骨架式油封、甩油盘和挡油螺纹等，一般采用

两种或多种密封结构的复合形式，以获得良好的密封效果。

3、曲轴的常见损伤及检查

曲轴的常见损伤有轴颈磨损、裂纹、变形等。

<1）检查曲轴轴颈磨损。应在轴颈长度方向的三个截面进行测量，每个截

面均应测量垂直和水平两个方向直径，获得轴颈的圆度和圆柱度，如图1-30所

示。若轴颈形状误差超过规定值，则予以修理或更换。

图1-30检查曲轴轴颈磨损

<2）检查曲轴轴颈裂纹。应特别检查轴颈圆角及油孔附近有无裂纹，如图

1-31所示。必要时采用磁力探伤法检查。

图1-31检查曲轴轴颈裂纹

1～3-轴颈圆角裂纹4、5-油孔附近裂纹

二、飞轮

1、飞轮的功用

飞轮的功用是，储存做功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其他

阻力，保证柴油机工作循环顺利进行；当曲轴转速变化时，依靠飞轮的惯性，使曲轴能均

匀地旋转；协助气缸数较少的柴油机起动；协助调速器在柴油机负荷急剧变化时，阻止速

度过大的变化；飞轮配有齿圈或盘车孔，以便电力起动或用盘车杆盘车。

2、飞轮的基本结构

在曲轴后端<输出端）装上飞轮，利用飞轮的转动惯性使柴油机运转更均匀和平稳。飞

轮是一个圆形轮盘，轮缘较厚，具有较大的转动惯量，飞轮外圆周上安装了齿圈，供电力

起动和盘车用，如图1-32所示。有的飞轮还刻有各缸上止点标志和360°刻度线，用于调

整气阀定时和喷油定时。

三、曲轴飞轮组件的维护管理

曲轴飞轮组件的维护管理：

<1）柴油机运行中，应经常察听曲轴箱中的声音，注意曲轴箱中有无烟气

冒出，并注意滑油压力和温度。如发现异常现象，应立即查找原因，及时处

理。

<2）在操车时尽快越过临界转速区，避免过大的扭转振动对曲轴的损害。

<3）定期检查曲轴轴颈和轴瓦的贴合情况。

<4）注意检查滑油的品质，避免因滑油变质产生的酸性物质对轴颈的腐

蚀。

四、曲轴飞轮组件的安装要求

曲轴飞轮组件的安装要求：

<1）飞轮用螺栓与曲轴后端法兰盘连接，应保证飞轮与曲轴之间正确的相

对位置<通常采用定位销定位），以免破坏曲轴组件的动平衡，并按规定扭矩拧

紧螺栓。

<2）正确安装曲轴前后端密封装置，防止漏油。

<3）按规定扭矩拧紧主轴承盖螺栓。

本章小结

活塞、活塞销、活塞环、连杆、曲轴和飞轮是柴油机的运动部件，保证柴

油机完成工作循环和实现能量转换。活塞通过连杆与曲轴连接，实现活塞的往

复直线运动和曲轴旋转运动的转换。这些运动部件在工作中易出现磨损等损

伤，要做好检查维护工作，保证柴油机正常运行。

测试样题解读

例题1、柴油机的活塞上通常安装有<）到气环。

A.1～2B.2～3C.3～5D.5～8

解读：答案为C。活塞环有一定搭扣间隙，为了降低活塞环切口处泄漏的

气体量，活塞上安装多道气环，通常有3～5道气环，可对下窜气体形成曲径式

密封，加强了活塞环密封作用。

例题2、<）是活塞与连杆之间的连接件。

A.活塞销B.油环C.气环D.曲柄销

解读：答案为A。连杆小头通过活塞销与活塞连接，连杆大头与曲轴曲柄

销连接。

例题3、单缸柴油机曲轴的曲柄是由一个曲柄销、两个主轴颈、两个曲柄臂组成，曲

柄臂连接曲柄销和主轴颈，四缸柴油机的曲轴有<）个曲柄销。

A.一B.二C.四D.八

解读：答案为D。曲轴的每个曲柄包括一个曲柄销、两个主轴颈、两个曲

柄臂，四缸柴油机曲轴有四个曲柄，因此，四缸柴油机的曲轴有四个曲柄销。

申明：

所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用

途。