发动机曲轴的检测与修理

姜旭阳

曲轴是发动机中重要的旋转件，主要功能是把各个活塞组件传来的压力转变为转矩，通过传动装置驱动车辆行驶；与此同时，还要驱动发动机的配气机构及其他辅助设备和电气装置。由于气缸内的压力作用是连续的，曲轴所受扭转则是波动的，因此旋转中伴随有较为激烈的振动。因此曲轴在工作中除了正常磨损外，还会出现其他一些损伤，影响发动机的正常工作。

1.曲轴常见损伤形式

（1）曲轴磨损。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起的。

（2）曲轴裂纹。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柄臂相连接的过渡圆角处，以及轴颈中间的油孔处。另外，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，轴颈至曲柄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。

（3）曲轴弯曲和扭曲。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

（1）曲轴弯曲变形的检验。柴油发动机曲轴有球墨铸铁曲轴和锻钢曲轴两种，均为实心曲轴。由于其总长度较大，虽然刚性较好，但是也能发生弯曲变形。柴油发动机大修时，应检查曲轴的弯曲变形，以确认弯曲变形的程度并决定是否需要校直。检验时，将曲轴支撑在曲轴弯曲检验机上，即把曲轴两端主轴颈支撑在钳工大平台的V型校验块上，用千分表检验中间主轴颈的最大跳动量。一般最大跳动量不应超过0.06 mm。如果超标，还应检查第二道和第六道主轴颈的最大跳动量，并且核对最大跳动量的方向是否相同，以判断曲轴是否发生弯曲变形。或者把支撑位置移到第二道和第六道主轴颈，而后在检验中间主轴颈和两端主轴颈的跳动量，以确认曲轴的弯曲变形。

（2）曲轴裂纹的检验。曲轴裂纹一般出现在应力集中处，如主轴颈或连杆轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角处，表现为横向裂纹。也有在轴颈中的油孔附近出现轴向延伸的裂纹。常用检查方法有：磁力探伤仪检查、超声波探伤或浸油敲击法等。无专用设备时，可用锤击或目测法检查，也可借助放大镜仔细观察判断。

（3）曲轴扭曲的检验。将曲轴置于顶尖平台上，并保持曲轴中心线与平台平行，将曲柄置于水平位置，用百分表测量同一水平面内第一、第四两连杆轴颈差值，即是曲轴的扭曲度。

（4）曲轴磨损的检验。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。

3.曲轴的修理

（1）曲轴裂纹的修复。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。

（2）曲轴轴颈磨损的修复。除了曲轴轴颈局部轻微磨损可采用手工锉修和光磨修理外，一般应采用专用机械设备与工具进行磨削修理。对小型曲轴可分解后用曲轴磨床进行光磨。修理时必须注意基准的选择。目前，多数是选用曲轴飞轮接盘外圆和安装齿轮处的轴颈或轴颈与曲柄间的过渡圆角等部位，以保证各轴间的位置精度。轴颈的磨削是按修理尺寸进行的，每级尺寸差为0.125～0.250 mm，轴颈直径最大减小量一般不得超过原轴颈公称直径的3%。对中小型曲轴轴颈磨损可采用电镀、热喷涂或堆焊等修理工艺进行修理，恢复尺寸，但采用这些方法修理时，必须注意消除内应力。

（3）曲轴弯曲的修复。曲轴的不直度在0.03 mm以内，可不必矫正；当不直度在0.15 mm以内时，如需磨轴，可通过磨轴矫正，不磨削时，则必须矫正。不直度在0.15 mm以上，不管磨不磨轴，都必须矫正。曲轴弯曲的冷压矫正一般在压床上进行，两端主轴颈支撑在V型块上，为防止压伤轴颈表面，在轴颈与V型块间应加铜垫。矫正时，沿着曲轴弯曲的反方向，对中间主轴颈施加压力，其加压程度与曲轴弯曲的大小及材料有关。如果不直度过大，必须谨慎进行，以防施压过度使曲轴折断。矫正时可取较小弯曲量多次进行。经多次冷压矫正的曲轴会产生内应力，可在曲柄处用手锤敲击消除内应力。endprint