談柴油機(jī)曲軸的常見損傷與檢查修理

曲海波

摘要：曲軸是柴油機(jī)的重要部件之一。指出了柴油機(jī)曲軸常見損傷磨損、裂紋、彎扭變形產(chǎn)生的原因，對檢查與修理方法做了簡要介紹，以提高柴油機(jī)修理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；曲軸；常見缺陷；檢查修理

中圖分類號：S218.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.14031/J.cnki.njwx.2018.06.038

曲軸的作用是與連桿配合，將活塞的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榱?，傳給被帶動的工作機(jī)械。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，曲軸受到氣體壓力和往復(fù)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力及力矩的作用，這些周期性變化的載荷使曲軸產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、拉壓等復(fù)雜的交變應(yīng)力，所以工作中的曲軸易發(fā)生彎曲、扭曲變形及裂紋問題。曲軸軸頸在很高的氣體壓力和慣性力作用下，又以很大的相對速度運(yùn)動，在交變工況下難以保證液體潤滑，因此，軸頸磨損是不可避免的。在使用維修過程中，還會因曲軸安裝沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，及軸瓦選配不當(dāng)、使用維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，而加劇曲軸損傷的發(fā)生。

1曲軸常見損傷

1.1軸頸的磨損

曲軸軸頸的磨損是不均勻的，在徑向上一般會磨成橢圓形；在軸向上磨損也是不均勻的，呈錐度。軸頸磨損使軸頸上負(fù)荷分布不均，軸頸表面油膜難以形成，加速軸頸磨損和降低強(qiáng)度。

造成軸頸磨損的原因主要有：①曲軸轉(zhuǎn)速高，軸頸承載的工作壓力大，因滑動摩擦而形成自然磨損。②主軸頸和連桿軸頸的潤滑結(jié)構(gòu)采用的是傾斜單線油道，潤滑油從主油道引向主軸承，然后再經(jīng)曲柄油道引至連桿軸頸。潤滑油中的微小的磨粒，常常會進(jìn)入主軸頸與主軸瓦之間，造成曲軸磨損。③機(jī)油不清潔，機(jī)油使用時間太長，沒有及時更換，由于離心力的作用使?jié)櫥椭械臋C(jī)械雜質(zhì)隨潤滑油沿油道上的斜面流入連桿軸頸的一側(cè)，使軸頸磨損不均，產(chǎn)生錐度。④連桿彎曲扭曲、曲軸本身有彎曲、缸套在缸體中縱向偏斜、裝配質(zhì)量差及曲軸的不平衡度等，將使曲軸軸頸上受力不均而產(chǎn)生偏磨。

1.2曲軸裂紋

曲軸裂紋多發(fā)生在曲柄與軸頸之間過渡的圓角處以及油孔處。前者是徑向裂紋，危害極大；后者是軸向裂紋，順著油孔沿軸向發(fā)展。

曲軸裂紋產(chǎn)生的主要原因是應(yīng)力集中造成的，具體為：①軸頸與曲柄間圓角加工尺寸（圓角半徑）過小，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。②曲柄與軸頸之間的連接處，由于過渡部位形體的“急劇”變化而產(chǎn)生的應(yīng)力集中。③軸頸表面高頻淬火時，由于工藝上的原因，軸頸圓角部分疲勞強(qiáng)度降低。④軸頸圓角不圓滑、表面粗糙造成應(yīng)力集中。⑤軸頸表面油孔處沒有圓滑過渡，沿軸向油道傾斜，造成油孔處應(yīng)力集中。另外，曲軸工作中發(fā)生振動和扭動時，曲軸裂紋均增大，其中徑向裂紋發(fā)展嚴(yán)重時，可能導(dǎo)致曲軸折斷。

1.3曲軸彎扭變形

曲軸長期工作后，因使用或修理不當(dāng)會發(fā)生彎扭變形，造成柴油機(jī)工作中振動加大，加速機(jī)件磨損，嚴(yán)重時會發(fā)生曲軸折斷事故。

曲軸彎扭變形的主要原因是，柴油機(jī)使用過程中長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，重載起步離合器放松過猛，燃燒惡化柴油機(jī)爆震，會使曲軸受到過大的沖擊載荷而發(fā)生變形。因潤滑不好而發(fā)生燒瓦抱軸事故，或連桿螺栓折斷發(fā)生的搗缸事故，也會造成曲軸彎扭變形。

2曲軸的檢查

（1）軸頸表面磨損的檢查。是用外徑千分尺測量軸頸各部尺寸。測量位置應(yīng)在每一個軸頸選擇兩處，測量方向應(yīng)選擇垂直、平行曲軸臂兩個方向。然后算出錐度、橢圓度與磨損量。錐度、橢圓度超過限度時，需進(jìn)行修理。

（2）曲軸彎曲的檢查（用磨床、車床之頂尖，如條件不夠用平臺和V形架鐵也可）。利用磨床或車床之頂尖，對準(zhǔn)曲軸兩端的中心孔（用夾盤夾住曲軸兩端亦可）架起曲軸。檢查中心孔的正確性，用測微表檢查飛輪接盤與安裝定時齒輪處的頸向擺差（在飛輪接盤處不能超過0.5mm，裝定時齒輪軸頸處不得大于0.6 mm）。超過上述限度時，必須對中心孔加以修整。檢查中間軸頸間擺差，把測微表置于磨床臺面上，使表針觸及中間主軸頸上，旋推曲軸一整周，指針擺動的最大數(shù)減去最小數(shù)之半，即為彎曲度（需注意軸頸如有橢圓需減去），但不能超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

（3）各結(jié)合部分機(jī)械損傷的檢查。軸后端裝軸承孔的磨損，用內(nèi)徑指示器測量其內(nèi)徑與軸承外徑之配合間隙是否超過限度。軸肩磨損，檢查軸向間隙，與軸肩寬度是否超過限度。鍵槽磨損可用內(nèi)徑指示器檢查鍵槽底磨損最嚴(yán)重處的寬度。飛輪固定螺絲孔的磨損，用新螺絲檢查其配合情況。阻油螺紋的磨損，可用專用樣板或測深游標(biāo)卡尺測量其深度不得低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。目測軸頸表面有否擦傷與裂痕。

（4）曲軸裂紋的檢查。軸頸表面裂紋，在軸頸擦試干凈后，利用放大鏡仔細(xì)觀察，就會清楚地發(fā)現(xiàn)裂紋。

3曲軸的修理

曲軸軸頸表面磨損變形，可在其他故障修復(fù)后，在曲軸磨床上按照修理尺寸進(jìn)行研磨。

機(jī)械損傷的修理：①軸后端安裝軸承孔磨損后，可采用在支承孔內(nèi)鑲環(huán)的辦法修復(fù)。②軸肩磨損采用電焊法焊修，再用車削與磨削加工的方法修復(fù)。③鍵槽磨損輕微時，加以修正，然后配置加大尺寸的鍵銷；磨損嚴(yán)重的，可以在銑床上加銑到修理尺寸，配修理用鍵銷。④飛輪固定螺絲孔磨損，可將孔鉸大到修理尺寸，重新配螺絲。⑤阻油螺紋的磨損，可在車床上把螺紋加深到標(biāo)準(zhǔn)牙形，用金鋼砂紙打光。⑥軸頸表面的擦傷與劃痕，可采用磨削的方法修復(fù)。⑦曲軸校直，當(dāng)彎曲量超過限度時，利用液體壓力機(jī)來校直。

4報廢技術(shù)條件

當(dāng)軸頸表面裂紋環(huán)繞軸頸的周圍或順著中心線有許多縱向裂紋時，當(dāng)軸頸磨損到最后修理尺寸時，在有金屬噴鍍及電鍍設(shè)備時可修復(fù)，否則予以報廢。