谈农业机械零件变形与校正

赵洪军

摘要：零件的弯曲变形是农业机械零件失效的主要形式，严重影响农业机械的正常使用。对零件变形的危害、原因进行了分析，对变形零件的校正方式进行了介绍，以提高零件的修理质量。

关键词：农业机械；零件；弯曲；校正

中图分类号：TH133.2文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.037

农业机械许多零件在使用中会产生弯曲、扭曲和翘曲变形，达到极限值时会导致零件失效或折斷，是机械零件失效的主要形式。拖拉机的车架易发生扭曲变形，发动机曲轴易发生弯曲和扭曲变形、壳体类零件易发生翘曲变形。连杆零件发生弯曲、扭曲后，将造成活塞不能按着正确的轨迹运行，而是偏向缸筒的一侧，造成气缸偏磨，活塞环密封不好燃气下窜曲轴箱，机油上窜燃烧室参与燃烧；连杆的变形还会造成连杆大小端孔磨损失圆、连杆衬套磨损，工作时有异响，活塞达不到要求的上止点，压缩比下降，启动困难。变速器齿轮轴刚度不足时，在较大载荷作用下也会发生弯曲变形，使齿轮啮合印痕位置及齿侧间隙改变，造成齿轮传动不平稳噪声大。曲轴因受到周期性的气体压力、往复运动惯性力、旋转运动离心力和机械制动力作用而变形。曲轴的变形通常为弯曲变形和扭曲变形。曲轴发生弯曲变形会导致自身和相连零件加剧磨损，会使发动机动平衡被破坏，轻者发动机工作振动大， 加速疲劳，时间长了会出现机件断裂的后果。壳体类的基础零件的变形，会破坏组装在这个基础零件上的所有零件的相互关系，加剧这些零件的磨损撞击，加速零件的损坏。因此，对农业机械零件变形要给予足够的重视。

1零件变形的原因

零件产生变形的原因是多方面的，如不合理的使用和装配造成的额外载荷、零件的刚度不足以及零件中未消除的残余应力等都是引起零件变形的因素。

（1）修理方面。①装配精度过低，曲轴轴承和连杆轴承间隙过大，工作时曲轴受到冲击就会过大，造成曲轴或连杆变形。发动机修理时，没有认真做动平衡实验，导致曲轴旋转产生的附加惯性力和惯性力矩，引起机组振动加大。活塞连杆组零件配合间隙过大，连杆在工作中受过大的侧向弯曲应力，而促使连杆变形。②连接螺栓的扭力不均匀，未按要求力矩上紧，会造成被连接件形位误差过大，如缸盖螺栓拆装时，要用扭力扳手或专用套筒按对角顺序将每个螺栓拧松或拧紧，要分几次来达到规定力矩，以使缸盖及缸垫均匀受力，正确就位，避免变形。③农机修理中采用的焊接或压力加工方法，易使零件产生新的应力和变形。

（2）使用不当。农业机械所能承担的载荷在设计时都是经过认真计算得出的，如机器经常在超载、过热的条件下工作必将增加零件的负荷，引起零件的变形甚至断裂。因此，农业机械在使用时要严格按操作规程做，尽量避免超负荷、超速运行，发动机过热或其他部位过热应停机检修，以减小零件的变形。

2变形零件的校正

零件校正的基本原理是利用外力或者火焰使零件产生新的塑性变形，去消除原来的变形。变形零件的校正方法分冷校法和热校法。冷校法又分压力校正与冷作校正。

2.1静压力校正

将零件（轴）放在压力机上的V形块上，使凸面朝上，用压力将零件压弯，弯曲变形量为原变形量的10～15倍，保持1～2 min后撤除压力，检查变形。一次校不直，可进行多次，直到校直为止。

为了使零件冷校后的变形稳定，并提高零件的刚性，在零件校正后，进行消除应力稳定变形的热处理。对表面淬火零件（如曲轴），可加热到200～250 ℃保持5～6 h。

静压力校正的优点是简单易行，缺点是校正精度不易控制，零件内留下较大的残余应力，校正效果不稳定，零件的疲劳强度下降。

2.2冷作校正

冷作校正是利用圆锤或尖锤敲击轴的凹侧表面，使其产生塑性变形，并由于变形层中的残余应力而校直零件。在锤击时，塑性变形部分的金属被挤压延展，在这个塑性变形层（冷作层）中产生压缩应力，使变形的零件被校直。如用金属打击曲轴的曲柄臂表面，以此使得曲柄臂产生弯曲变形，从而得到理想的曲轴中心线变位。校直时，可根据曲轴的弯曲状态，选择适当的曲柄臂表面进行冷作敲击，使曲轴的各种不同变形均可校直。

2.3火焰校正

轴径较大刚度也大的零件，如果采用手工冷矫正，需施加很大的矫正力，所以通常采用火焰矫正法。火焰校正法是将轴弯曲部分的最高点用气焊的中性焰迅速加热到450 ℃以上，然后迅速冷却。在加热开始以后，由于被加热部分金属膨胀，轴的弯曲度反而增加，但被加热部分的金属冷却收缩后，轴被校直。金属加热后，它的塑性随温度升高而增加，一般碳钢在温度达到600 ℃时塑性很好，由于它受周围冷金属的阻碍，不可能随温度增加而伸展。

（1）加热温度与加热面积。加热温度依零件的弯曲程度而定，弯曲越大，加热温度越高。如拖拉机后轴弯曲度小于0.5 mm，加热温度为600 ℃；后轴弯曲度在0.5～1.0 mm时，加热温度为650～700 ℃；后轴弯曲度大于1.0 mm时，加热温度为700～720 ℃。校正弯曲变形的能力随加热面积的增加而增加。校正时可根据变形情况确定加热面积。

（2）加热深度。加热深度增加，校正变形的能力增加，加热深度增加到零件厚度（圆柱形零件直径）的1/3时，校直效果是最好的，但加热深度继续增加时，校直效果反而降低，零件全部热透则不起校直作用。在校直过程中，主要靠经验掌握加热深度，切不可将零件热透，必要时采取冷却措施。

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