摘要:曲轴是柴油机的重要部件之一,曲轴常见的缺陷和损伤有轴颈磨损、弯曲、扭曲、裂纹和折断等。针对曲轴常见损伤,本文详细地讲述了曲轴常见损伤的检修方法。
曲轴是柴油机的重要部件之一。曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。在作功行程中,把活塞连杆组传来的力转变为扭矩输送给底盘,在其他行程中,带动活塞连杆组完成进气、压缩、排气行程的工作。此外还有驱动配气机构和其他装置的作用。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲轴臂、平衡块、前端轴和飞轮结合盘组成。曲轴前端装有齿轮,用齿形胶带驱动配气机构凸轮轴齿轮。前端还装有皮带盘,用三角皮带驱动水泵和发电机。后端飞轮结合盘装有飞轮。曲轴的轴向定位是采用翻边止推轴承和止推垫片。
从曲轴的工作条件可知,曲轴在回转运动中承受着很大的扭矩和弯曲力矩,主轴颈和连杆轴颈在摩擦的条件下进行工作。曲轴工作中除了自然磨损外,还会出现其他一些损伤,影响柴油机的正常工作。曲轴常见的缺陷和损伤有轴颈磨损、弯曲、扭曲、裂纹和折断等。
1.曲轴裂纹的检修
曲轴裂纹产生的主要原因是应力集中造成的,一是轴颈与曲柄间圆角加工尺寸(圆角半径)过小,容易产生应力集中。二是曲柄与轴颈之间的连接处,由于过渡部位形体的“急剧”变化而产生的应力集中。三是轴颈表面高频淬火时,由于工艺上的原因,轴颈圆角部分疲劳强度降低。四是轴颈圆角不圆滑、表面粗糙造成应力集中。五是轴颈表面油孔处没有圆滑过渡,沿轴向油道倾斜,造成油孔处应力集中。另外,曲轴工作中发生振动和扭动时,曲轴裂纹增大,其中径向裂纹发展严重时,可能导致曲轴折断。
在有条件的情况下,用磁力探伤器检查。如果没有磁力探伤器,可用浸油敲击法检查,将曲轴放在煤油里浸泡一会,然后把曲轴取出擦干净,表面撒上滑石粉后,用锤头敲击曲轴非工作面,经过振动后若出现油迹即有裂纹。曲轴裂纹多发生在曲柄与轴颈之间过渡的圆角处以及油孔处,因为这些地方形状变化急剧,产生严重的应力集中造成裂纹。前者是径向裂纹危害极大;后者是轴向裂纹,顺着油孔沿轴向发展。若轴向裂纹未裂到两端圆角处或油孔边缘处时允许存在;轴颈上的横向裂纹,经光磨后能消除裂纹的允许继续使用,否则应予更换。
2.曲轴弯曲的检查与校正
曲轴在光磨前,应先检查其弯曲情况。检查曲轴弯曲,一般是将曲轴两端主轴颈用“V”形铁块支撑在平台上或将曲轴两端顶在车床上,用千分表检查,把千分表触针垂直抵在第三道主轴颈上,慢慢转动曲轴,查看千分表的最大读数与最小读数之差,超过0. 06 mm时,应予以校正。
校正曲轴一般要在压床上进行冷压校直,小型曲轴也可在专用机床上进行校直。校直前,根据曲轴弯曲检查情况,用粉笔标出每道轴颈的最大弯曲方向。若是单向弯曲,把弯头朝下,在最大弯曲处用压力机(或千斤顶)加压校直,在加压处对面安置一百分表。校直时,逐渐增加压力,使曲轴中心线向相反方向一边过弯10~15倍曲轴的最大摆差值。约过10 min左右,卸去作用力,用百分表检查。若未得到完全校直,应重复加压。但曲轴的最大弹性弯曲变形不超过6~15mm,直到曲轴直线度校正到所要求的范围内为止。
如果没有压床,可以在气缸体上进行校正:将气缸体倒放,在前后两端轴承座上放好旧轴承,再放上曲轴;在弯曲最大部位附近的主轴颈上放上旧轴承盖,用螺栓均匀地拧紧轴承盖,保持一定时间即可达到校正的目的。
3.曲轴颈的磨损检查
曲轴轴颈的磨损用外颈测微器测量时,可以根据曲轴轴颈的磨损规律进行测量,一般连杆轴颈磨损最大部位是靠曲轴中心线一侧,而主轴颈磨损最大部位是靠近连杆轴颈一侧。曲轴磨损到一定程度后,应光磨修理。
如果在同一轴颈两个互相垂直的方向上,测得的两值是相等的,且值的大小在规定范围内,说明该轴颈是合格的,可以继续使用;如果两值相等,但值的大小超出规定值范围,说明该轴颈已磨损过度,应视情况更换曲轴或选配加大的轴承使用;如果两值不相等,则说明该轴颈已失圆,应视情况更换曲轴或经磨削后选配加大的轴承使用。对直径在80 mm以下的轴颈,其圆柱度偏差超过0. 025 mm,直径在80 mm以上的轴颈,其圆柱度偏差超过0. 04 mm时,均应按规定修理尺寸修磨。或进行振动堆焊、镀铬、镀铁后,再磨削到规定的尺寸或修理尺寸。
对于曲轴轴颈上轻度的拉伤、划痕和失圆、烧蚀等,可把与轴颈宽度相同的细砂布缠绕在轴颈上,用手拉其两端,沿轴颈圆周进行光磨后继续使用;也可进行磨削修理,并选配加大规格的轴承使用;对于重度的划痕、拉伤或失圆,则必须更换曲轴。
曲轴主轴颈和连杆轴颈,应分别磨成同一级修理尺寸,以便各自选择同一级轴承,便于维修。轴颈的修理尺寸,柴油机分为12级,每一级修理尺寸的缩小量为0. 25 mm。为了保护曲轴的强度,轴颈的最大缩小量,柴油机不得超过3 mm,否则应更换或进行堆焊、镀铬、喷镀等补偿修复轴颈,使其恢复至原设计的公称尺寸。