柴油機曲軸的結(jié)構(gòu)特點與常見損傷的檢修

克拉買提?賽普拉

摘要：通過對曲軸的結(jié)構(gòu)特點的詳細介紹，對曲軸的常見損傷的檢修方法的論述，提高維修人員對曲軸的認知程度。

關(guān)鍵詞：柴油機；曲軸；損傷；檢修

中圖分類號：S2185文獻標(biāo)識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.055

曲軸是柴油機最重要的機件之一，曲軸的作用是將連桿傳來的力變成旋轉(zhuǎn)力并輸送出去，同時通過曲軸齒輪或皮帶輪驅(qū)動配氣機構(gòu)、風(fēng)扇及水泵等輔助機構(gòu)，以實現(xiàn)工作循環(huán)。曲軸的質(zhì)量狀態(tài)直接決定柴油機的運行質(zhì)量和運行安全。柴油機工作時曲軸受力復(fù)雜，易發(fā)生磨損、變形、裂紋或折斷等損傷，所以要了解曲軸的結(jié)構(gòu)特點，在柴油機大修時，對曲軸進行仔細檢查，并根據(jù)損傷部位和損傷程度，采取相應(yīng)的修理方法。

1曲軸的結(jié)構(gòu)特點

曲軸主要由前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄和尾部構(gòu)成。在主軸頸上鉆有通往連桿軸頸的油道。由于主軸頸與主軸承之間的相對滑動速度通常很高，故除了必須采用壓力供油潤滑之外，主軸頸表面常經(jīng)淬火處理提高硬度，以提高其耐磨性。連桿軸頸和連桿大頭相接，在連桿軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動。連桿軸頸制成蛋形空心油腔。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，進入油腔內(nèi)的機油經(jīng)離心濾清后進入連桿軸頸與軸瓦之間潤滑。連桿軸頸往往是曲軸中的薄弱環(huán)節(jié)，彎曲疲勞破壞一般是在沿曲柄臂與曲柄銷的過渡圓角處發(fā)生。

曲軸輸出端一般通過圓錐軸頸及平鍵連接并帶動飛輪和緊固在其上的皮帶輪。飛輪由螺母和止退墊圈緊固并鎖緊。為了阻止從主軸承間隙泄漏下來的機油外流，S195、S1100A、D180型柴油機在主軸承蓋與圓錐軸頸內(nèi)側(cè)的軸頸之間裝有自緊式橡膠油封，其唇口（由彈簧壓緊）與軸頸呈線接觸、滑動摩擦狀態(tài)，起到封油作用。

曲軸由于運轉(zhuǎn)過程中受力不均衡會產(chǎn)生軸向竄動，單缸柴油機兩個主軸承的翻邊一般就作為軸向止推用。由于曲軸受熱后會產(chǎn)生一定量的軸向伸長，所以在軸向尺寸鏈當(dāng)中必須有適量的間隙，以保證曲軸受熱伸長后仍能自由地作軸向微量竄動。間隙太大，曲軸會產(chǎn)生軸向竄動而破壞曲柄連桿機構(gòu)的工作。

曲軸前端裝有正時齒輪和皮帶輪等，后端裝有飛輪。常用油封、回油螺紋、擋油盤等防止機油外漏并用止推圈、止推片、止推軸瓦等限制曲軸的軸向移動。平衡旋轉(zhuǎn)運動的慣性力，減輕主軸承負荷和柴油機的振動，在曲軸上配置有扇形平衡塊，并和曲柄鑄成一體。

2曲軸檢查

在發(fā)動機工作中，曲軸要承受旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期性變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用，使曲軸產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓等復(fù)雜交變應(yīng)力。因曲軸受力較復(fù)雜，常產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，軸頸磨損、燒傷和刮傷，疲勞裂紋和斷裂等缺陷。拆卸后，一般都要對曲軸進行重點的檢查和修理。

2.1軸頸磨損檢修

軸頸磨損后可用外徑千分尺測量。在軸頸同一橫斷面上對直徑進行多點測量，標(biāo)準(zhǔn)直徑與最小直徑之差為軸頸的磨損量，最大直徑與最小直徑之差為軸頸的圓度，在軸頸同一縱斷面的兩端測量兩直徑之差為軸頸的圓柱度。

軸頸的圓度、圓柱度超過0.05 mm時，應(yīng)按修理尺寸進行磨削修理。常用的磨修方法有兩種：一是按軸配瓦，即在不改變軸頸原幾何中心的前提下，將軸頸磨圓為止，然后根據(jù)修磨后軸頸的實際尺寸選配合適的軸瓦；二是按瓦磨軸，是指曲軸修磨后，按修理尺寸配以相應(yīng)修理尺寸的新軸瓦。軸頸的最大磨削量單邊應(yīng)不大于1 mm。

2.2曲軸變形的檢修

曲軸彎曲變形反映較明顯的部位是中間主軸頸處。曲軸彎曲變形后若繼續(xù)使用，將加速曲軸連桿機構(gòu)的磨損，甚至使曲軸產(chǎn)生裂紋和斷裂。因此，在發(fā)動機修理中，必須對此進行檢驗。曲軸的彎曲度可在曲軸磨床或平臺上用“V”形鐵支起，用百分表測量。將百分表觸頭放在中間的一道主軸頸上，并使指針正對表盤零線，然后將曲軸緩慢旋轉(zhuǎn)一圈，百分表指針擺動的一半即為曲軸的彎曲度，應(yīng)不大于0.05 mm。如彎曲度在0.1 mm內(nèi)，可用磨削修理，如彎曲度大于0.1 mm，則應(yīng)進行矯正修理。

矯正修理有冷壓矯正、敲擊矯正、就機矯正等。冷壓矯正是將曲軸用V型鐵架住主軸頸，從彎曲相反方向加壓，壓彎量應(yīng)為曲軸彎曲量的10～15倍，并保持2 min，再撤除壓力。如果彎曲量較大（超過l mm），則應(yīng)分數(shù)次矯正，以免一次加壓過大而引起反向變形。冷壓矯正的效果不夠穩(wěn)定，曲軸工作時易恢復(fù)原來的變形。同時矯正后會在軸頸表層產(chǎn)生塑性變形和殘余內(nèi)應(yīng)力，造成應(yīng)力集中。敲擊矯正是當(dāng)彎曲度不大時使用的矯正方法。用球形手錘或氣錘沿曲軸臂部的左右進行敲擊。

曲軸的扭曲度可在平臺上用“V”形鐵支起或裝在機床上用高度游標(biāo)尺測量，測量時將曲軸兩端連桿軸頸旋轉(zhuǎn)到同一位置，用高度油標(biāo)尺測量兩端連桿軸到平臺的高度，兩個高度的差值即為曲軸的扭曲度。曲軸扭曲變形的矯正需在專用設(shè)備上進行，且操作難度較大，一般不予修理。如扭曲度在0.5 mm內(nèi)，可采用磨削消除后再繼續(xù)使用，如磨削不能消除則應(yīng)報廢。

3曲軸裂紋的檢修

曲軸燒傷、刮傷、劃痕、及較大的裂紋，可用肉眼察看，細微裂紋應(yīng)采用磁力探傷機檢查。通過檢查發(fā)現(xiàn)有裂紋，應(yīng)根據(jù)裂紋的部位、長度和深度來確定修理方案。表面?zhèn)酆涂v向微裂紋，如通過磨削能消除則可繼續(xù)使用；對裂紋長度和深度較大的曲軸，一般采取焊補修理；如有橫向裂紋則應(yīng)報廢。