柴油机曲轴的结构特点与常见损伤的检修

克拉买提?赛普拉

摘要：通过对曲轴的结构特点的详细介绍，对曲轴的常见损伤的检修方法的论述，提高维修人员对曲轴的认知程度。

关键词：柴油机；曲轴；损伤；检修

中图分类号：S2185文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.055

曲轴是柴油机最重要的机件之一，曲轴的作用是将连杆传来的力变成旋转力并输送出去，同时通过曲轴齿轮或皮带轮驱动配气机构、风扇及水泵等辅助机构，以实现工作循环。曲轴的质量状态直接决定柴油机的运行质量和运行安全。柴油机工作时曲轴受力复杂，易发生磨损、变形、裂纹或折断等损伤，所以要了解曲轴的结构特点，在柴油机大修时，对曲轴进行仔细检查，并根据损伤部位和损伤程度，采取相应的修理方法。

1曲轴的结构特点

曲轴主要由前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄和尾部构成。在主轴颈上钻有通往连杆轴颈的油道。由于主轴颈与主轴承之间的相对滑动速度通常很高，故除了必须采用压力供油润滑之外，主轴颈表面常经淬火处理提高硬度，以提高其耐磨性。连杆轴颈和连杆大头相接，在连杆轴承内转动。连杆轴颈制成蛋形空心油腔。当曲轴旋转时，进入油腔内的机油经离心滤清后进入连杆轴颈与轴瓦之间润滑。连杆轴颈往往是曲轴中的薄弱环节，弯曲疲劳破坏一般是在沿曲柄臂与曲柄销的过渡圆角处发生。

曲轴输出端一般通过圆锥轴颈及平键连接并带动飞轮和紧固在其上的皮带轮。飞轮由螺母和止退垫圈紧固并锁紧。为了阻止从主轴承间隙泄漏下来的机油外流，S195、S1100A、D180型柴油机在主轴承盖与圆锥轴颈内侧的轴颈之间装有自紧式橡胶油封，其唇口（由弹簧压紧）与轴颈呈线接触、滑动摩擦状态，起到封油作用。

曲轴由于运转过程中受力不均衡会产生轴向窜动，单缸柴油机两个主轴承的翻边一般就作为轴向止推用。由于曲轴受热后会产生一定量的轴向伸长，所以在轴向尺寸链当中必须有适量的间隙，以保证曲轴受热伸长后仍能自由地作轴向微量窜动。间隙太大，曲轴会产生轴向窜动而破坏曲柄连杆机构的工作。

曲轴前端装有正时齿轮和皮带轮等，后端装有飞轮。常用油封、回油螺纹、挡油盘等防止机油外漏并用止推圈、止推片、止推轴瓦等限制曲轴的轴向移动。平衡旋转运动的惯性力，减轻主轴承负荷和柴油机的振动，在曲轴上配置有扇形平衡块，并和曲柄铸成一体。

2曲轴检查

在发动机工作中，曲轴要承受旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴产生弯曲、扭转、剪切、拉压等复杂交变应力。因曲轴受力较复杂，常产生弯曲和扭曲变形，轴颈磨损、烧伤和刮伤，疲劳裂纹和断裂等缺陷。拆卸后，一般都要对曲轴进行重点的检查和修理。

2.1轴颈磨损检修

轴颈磨损后可用外径千分尺测量。在轴颈同一横断面上对直径进行多点测量，标准直径与最小直径之差为轴颈的磨损量，最大直径与最小直径之差为轴颈的圆度，在轴颈同一纵断面的两端测量两直径之差为轴颈的圆柱度。

轴颈的圆度、圆柱度超过0.05 mm时，应按修理尺寸进行磨削修理。常用的磨修方法有两种：一是按轴配瓦，即在不改变轴颈原几何中心的前提下，将轴颈磨圆为止，然后根据修磨后轴颈的实际尺寸选配合适的轴瓦；二是按瓦磨轴，是指曲轴修磨后，按修理尺寸配以相应修理尺寸的新轴瓦。轴颈的最大磨削量单边应不大于1 mm。

2.2曲轴变形的检修

曲轴弯曲变形反映较明显的部位是中间主轴颈处。曲轴弯曲变形后若继续使用，将加速曲轴连杆机构的磨损，甚至使曲轴产生裂纹和断裂。因此，在发动机修理中，必须对此进行检验。曲轴的弯曲度可在曲轴磨床或平台上用“V”形铁支起，用百分表测量。將百分表触头放在中间的一道主轴颈上，并使指针正对表盘零线，然后将曲轴缓慢旋转一圈，百分表指针摆动的一半即为曲轴的弯曲度，应不大于0.05 mm。如弯曲度在0.1 mm内，可用磨削修理，如弯曲度大于0.1 mm，则应进行矫正修理。

矫正修理有冷压矫正、敲击矫正、就机矫正等。冷压矫正是将曲轴用V型铁架住主轴颈，从弯曲相反方向加压，压弯量应为曲轴弯曲量的10～15倍，并保持2 min，再撤除压力。如果弯曲量较大（超过l mm），则应分数次矫正，以免一次加压过大而引起反向变形。冷压矫正的效果不够稳定，曲轴工作时易恢复原来的变形。同时矫正后会在轴颈表层产生塑性变形和残余内应力，造成应力集中。敲击矫正是当弯曲度不大时使用的矫正方法。用球形手锤或气锤沿曲轴臂部的左右进行敲击。

曲轴的扭曲度可在平台上用“V”形铁支起或装在机床上用高度游标尺测量，测量时将曲轴两端连杆轴颈旋转到同一位置，用高度油标尺测量两端连杆轴到平台的高度，两个高度的差值即为曲轴的扭曲度。曲轴扭曲变形的矫正需在专用设备上进行，且操作难度较大，一般不予修理。如扭曲度在0.5 mm内，可采用磨削消除后再继续使用，如磨削不能消除则应报废。

3曲轴裂纹的检修

曲轴烧伤、刮伤、划痕、及较大的裂纹，可用肉眼察看，细微裂纹应采用磁力探伤机检查。通过检查发现有裂纹，应根据裂纹的部位、长度和深度来确定修理方案。表面伤痕和纵向微裂纹，如通过磨削能消除则可继续使用；对裂纹长度和深度较大的曲轴，一般采取焊补修理；如有横向裂纹则应报废。