1. 曲轴常见损伤形式
发动机曲轴常见损伤形式有轴颈磨损、裂纹、烧伤、弯曲或断裂等。损伤特点如下:
( 1) 磨损。轴颈表面的磨损是不均匀的,磨损部位有一定的规律性。主轴颈与连杆轴颈的最大磨损部位相互对应,即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧,而连杆轴颈的最大磨损也靠近主轴颈一侧。另外,轴颈还有沿轴向的锥形磨损。轴颈的椭圆形磨损是由于作用于轴颈上的力沿圆周方向分布不均匀引发的。
( 2) 裂纹。曲轴裂纹多发生在应力集中部位,如主轴颈或连杆轴颈与曲轴臂相连接的过渡圆角处,以及轴颈中间的油孔处。轴颈表面高频淬火时,圆角部分不易淬硬,而使圆角处疲劳强度降低。因此,轴颈至曲轴臂的过渡圆角和轴颈油孔处是曲轴最容易产生疲劳损坏的部位,曲轴裂纹多产生在此处。裂纹的存在会导致曲轴的断裂。
( 3) 弯曲和扭曲。曲轴在使用中,由于主轴承间隙过大,或突然加大油门以及发动机发生爆震而受到冲击与剧烈震动,都会发生曲轴弯曲和扭曲变形。曲轴变形后若不及时修理,将加速曲轴连杆机构的磨损。因此,在大修发动机时,必须对曲轴进行检查和校正。
2. 曲轴的检验与修复
( 1) 裂纹的检验。曲轴裂纹检查,通常使用浸油敲击法、磁力探伤检查法、超声波检查法、X 光探伤检查法等。一般修理点常用浸油敲击法检查曲轴裂纹,将被检查部位浸油,涂上白恶粉,再用手锤击打,如有裂纹,即可清晰地看出。但对于用目测很难观察到的细小裂纹,用电磁探伤器检查更可靠。将曲轴放在探伤器磁场内移动,曲轴即被磁化,裂纹处便会形成磁极。此时在轴上撒上细铁末,切断电磁探伤器的电流后,裂纹即出现痕迹。
( 2) 裂纹的修复。如果裂纹深度不大,经过强度校核,不影响曲轴的使用,则将裂纹轻轻凿去即可。为安全起见,经过这样处理后,柴油机最好降负荷使用。如果裂纹较深、较长,可用焊补法修理。焊补后的曲轴除了对焊补处进行必要的加工外,还必须对曲轴进行全面检查。
( 3) 曲轴弯曲的检修。检验时,将曲轴置于检验平板的 V 形块上,用千分表测量。由于中间轴颈受负荷和震动较大,其弯曲变形在中间主轴颈处也较明显。测量时,将曲轴两端主轴颈用 V 形块支起,用千分表抵在中间轴颈上,找出弯曲的最大值。为了准确起见,应将千分表顶杆接触在轴颈的一端,转动曲轴一周,表上指针的最大与最小读数之差,即为中间主轴颈对两端轴颈的径向圆跳动误差。其误差如大于 0. 10 mm,应更换曲轴。
( 4) 曲轴弯曲的校正。曲轴弯曲的校正一般采用冷压矫正,将曲轴置于压床上,两端主轴颈用 V 形铁支撑,在曲轴弯曲的反向上对主轴颈加压,加压弯曲量的大小与曲轴材料、弯曲变形大小有关。此外还可采用表面敲击法,用球形手锤或风动锤通过敲击曲柄臂表面非加工面,使曲柄变形,因而使曲轴轴线发生位移,从而达到校正弯曲的目的。
( 5) 曲轴扭曲的检修。将曲轴主轴颈放置在检验平台上两个等高 V 型铁上,然后将第一、四缸连杆轴颈转到水平位置。用百分表分别测量第一缸连杆轴颈和第四缸连杆轴颈至平板的距离,求得这同一方向上两个连杆轴颈的高度差△H,则曲轴扭转变形的扭转角为 θ =360△H/( 2πR) ,R 为曲柄半径。若曲轴扭曲变形较小时,可在连杆轴颈磨削过程中直接进行修正。若扭曲角过大,无法经光磨曲轴和校正消除时,应将曲轴报废。
( 6) 曲轴磨损的检修。对曲轴短轴颈的磨损以检验圆柱度误差为主,对长轴颈则必须检验同轴度和圆柱度误差。利用外径千分尺,在轴颈磨损严重的同一横向断面上多点测量,最大直径与最小直径之差为同轴度误差。在轴颈轴向上进行多点测量,最大直径与最小直径之差即为圆柱度误差。曲轴主轴颈和连杆轴颈磨损后,其圆度、圆柱度偏差若超过0. 025 mm时,应按修理尺寸进行光磨,光磨应在弯扭校正后进行。