发动机曲轴是柴油机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞和连杆传来的气体力转变为转矩输出,以驱动与其相连的动力装置,此外还驱动柴油机本身的配气机构及各种附件。因此可以说曲轴的旋转是发动机的动力源,也是整个机械系统的源动力。柴油机工作时,曲轴受到很大气体压力和惯性力的作用,传递很大扭矩,因此曲轴受到拉、压、弯、扭等周期性交变载荷的作用,可引起曲轴的损伤。下面将曲轴的损伤及检测方法叙述如下。
一、曲轴的损伤
1. 曲轴弯曲和扭曲
曲轴主轴颈的同轴度误差大于 0. 05 mm,称为曲轴弯曲。若连杆轴颈分配角误差大于 0°30',则称为曲轴扭曲。曲轴产生弯曲变形是由于使用不当和维修、装配不当造成的。如发动机在爆震和超负荷等条件下工作,个别气缸不工作或工作不均衡,各道主轴承松紧度不一致,主轴承孔同轴度偏差增大等,都会造成曲轴承载后的弯曲变形。当变形逾限后,将加剧活塞连杆组和气缸的磨损,以及曲轴和轴承的磨损,严重时会使曲轴疲劳折断。曲轴扭曲变形主要是烧瓦和个别活塞卡缸( 胀缸) 造成的。当个别气缸壁间隙过小或活塞热膨胀过大,活塞运动阻力将增大,曲轴运转不均匀,发展到活塞卡缸,未及时发现或卡缸发生后处理不当,便会导致曲轴的扭曲。此外,拖带挂车时起步过猛和紧急制动( 未踩下离合器时) 以及超速、超载等,都会引起曲轴的扭曲变形及其他耗损。曲轴产生扭曲变形后将使连杆轴颈分配角改变,影响发动机的配气定时和点火正时。
2. 曲轴的其他损伤
曲轴的其他损伤有启动爪螺纹孔的损伤、曲轴前后油封轴颈的磨损、曲轴后凸缘固定飞轮的螺栓孔磨损、凸缘盘中间支承孔磨损,及皮带轮轴颈和凸缘圆跳动误差过大等。
二、曲轴的检验
曲轴的检验主要包括裂纹的检验、变形的检验和曲轴主轴颈同轴度的检测:
1. 裂纹的检验。曲轴清洗后,首先应检查有无裂纹。检查方法有两种: 一种是磁力探伤法; 另一种是浸油敲击法,即将曲轴置于煤油中浸一会儿,取出后擦净表面并撒上白粉,然后分段用小锤轻轻敲击,如有明显的油迹出现,表明该处有裂纹。用肉眼检查曲轴的裂缝或用磁力探伤器检查曲轴的裂纹。如果它的磨损量超出使用极限,则应该磨修曲轴并装配较小规格的轴瓦。如果用磁力探伤器检查出裂痕,则应更换这个曲轴。测量曲轴的全跳动量的方法: 在 V 形铁上支撑曲轴,使百分表触头抵第三主轴颈,往一个方向慢慢地转动曲轴读取最大的全跳动量( 用同样的方法测量凸轮轴径向跳动) 。
2. 曲轴弯曲的检验。曲轴弯曲的检验应以两端主轴颈的公共轴线为基准,检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。曲轴轴颈和连杆轴颈圆度及圆柱度的检测,一般采用千分尺在轴颈的同一横断面进行多点测量,最大直径与最小直径之差为圆度; 两侧测得的直径差为圆柱度。
3. 曲轴扭曲的检验。曲轴扭曲变形的检验,可在曲轴磨床上进行。把两端同平面内连杆轴颈转到水平位置,用百分表分别测量这两个连杆轴颈到平板的距离,求得这同一方位上两个连杆轴颈的高度差,扭转变形的扭转角若大于 0°30'可进行表面加热校正或敲击校正。曲轴主轴颈的同轴度偏差极限一般应不大于 0. 05 mm,否则应予校正,可结合曲轴修磨进行修正。
曲轴变形的校正,一般采用冷压法或敲击法。冷压法是用油压机对曲轴弯曲较大的部位施加压力,为防止材料的弹性变形,校正时应有一定的过量,施加的校正压力应保持 2 ~ 4 min; 释放压力后,应观察曲轴的回复程度,防止弹性失效。表面敲击法校正,有用球形锤子和气锤两种,需将曲轴支承在V 形架上,根据曲轴弯曲的方向来确定敲击的部位和方向。敲击部位选择在非加工表面,敲击校正效果随敲击次数增加而降低。
4. 曲轴主轴颈同轴度的检测。在发动机维修中,检测曲轴主轴颈的同轴度误差时,将曲轴两端的主轴颈分别放置在检验平板上的两块 V 形支承上,将百分表表座固定在平板上,通过调整表架,使表触头对准在曲轴中心主轴颈上。校对百分表,然后用手缓慢转动曲轴一周,读取百分表最大和最小指示值,此值之差的一半即为曲轴主轴颈同轴度误差。用上述同样方法测量其它各主轴颈同轴度的误差。曲轴主轴颈同轴度误差应不大于 0. 05 mm。曲轴弯曲变形后,使主轴颈同轴度偏差增大。