柴油機曲軸常見損傷檢修

王福臣

柴油機曲軸工作環境惡劣，導致其損傷的因素有很多，除曲軸本身可能存在的材質不良、形位尺寸超差、加工質量差、氮化處理不當等因素外，還可能有其他原因，如曲軸安裝沒達到標準要求，軸瓦選配不當，使用維護不當等等。筆者結合工作經驗，在此對柴油機曲軸常見損傷的檢修技術進行分析探討。

一、軸頸磨損

1．原因

發動機在工作中，由于曲軸受力復雜，多數軸頸產生徑向偏磨形成橢圓。在連桿軸頸上所受的力，有氣體壓力及往復運動部分的慣性分力以及連桿大端回轉運動產生的離心力，其合力多靠向主軸頸一側，所以連桿軸頸在靠主軸頸一側磨損嚴重。

由于連桿軸頸所受的力在主軸頸上形成反作用力，再加上曲軸不平衡部分(連桿大端、曲柄)的離心力，均作用在主軸頸與連桿軸頸相對應的一側。靠近飛輪一側的主軸頸上，還受到由于飛輪重量形成的反作用力，所以在主軸頸上則靠近連桿軸頸的一側磨損嚴重。因各主軸頸所處的位置不同，分配在各軸頸上力的大小和方向也不一樣，故各主軸頸上的磨損程度也有差異。一般靠近飛輪一端的主軸頸磨損大些。同一曲軸上的主軸頸與連桿軸頸，由于單位面積上所受的最大壓力及平均壓力不等，即連桿軸頸所受的壓力大于主軸頸，所以連桿軸頸磨損后的橢圓度大于主軸頸。

曲軸油道都是傾斜的，當工作時曲軸回轉后機油中雜質(磨料)因離心力而偏聚油孔一側，成為磨料，加速了這一局部的磨損，使連桿軸頸磨損后形成錐形。

2．檢查

根據各軸頸磨損規律查找出磨損部位，可用外徑測微器測量其圓度和圓柱度以便確定曲軸的修理級別和磨削尺寸。當軸頸圓度大于0.050 mm，錐度大于0.013 mm，或者發現軸頸有拉傷、燒蝕等損傷時，應進行修理。

3．修理

軸頸磨損量超過極限需要修理時，應從磨損最大的的軸頸開始，按曲軸分級修理尺寸（每級相差0.25 mm），在專用的曲軸磨床上進行磨削，并進行拋光處理。修磨后要求軸頸圓度不得大于0.005 mm，錐度不得大于0.005 mm，表面粗糙度不得大于Ra0.80～0.40 μm,各軸頸的徑向跳動不大于0.05 mm，否則為不合格。

二、軸頸裂紋

1．原因

曲軸的裂紋一般出在軸頸處。一般分為兩類:軸向裂紋和徑向裂紋。軸向裂紋多是因軸頸的嚴重磨損或表面嚴重拉傷所致。

2．修理

通常情況下，軸向裂紋可以經過打磨來判斷裂紋的深度。較淺的裂紋可以采用打磨的方法消除;較深的裂紋則必須經過磨床磨削才能去除。但是，這種裂紋必須離圓角在6 mm以上。裂紋已經延伸至圓角處，且裂紋較深時，已沒有必要進行修理。因為圓角處應力集中最大，且處于危險斷面位置。修理時，遇到徑向裂紋應特別注意，當徑向裂紋離圓角距離在6 mm以內，且裂紋較深的，已不可修理要更換新軸。

三、曲軸彎曲

1．原因

（1)使用中出現嚴重的爆燃，或起步過猛，轟油門，突然加重負荷，使曲軸受較大的沖擊負荷。

（2)發生燒瓦抱軸事故。

（3)飛輪連接螺母松動，飛輪滾鍵以及曲軸、飛輪、活塞連桿組等機件位置不正確、工作不協調、不平衡時，運轉中曲軸發生抖動。

（4)軸瓦裝配間隙太大，引起沖擊載荷增大，曲軸發生抖動容易造成柴油機振動和曲軸折斷，發生重大毀機事故。

2．檢查

曲軸直線度檢驗時，一般是利用V形鐵在平臺上進行測量。對于較小的曲軸也可以在機床上進行測量。檢驗時，先將曲軸清洗干凈，再放在檢驗平臺的V形鐵上，或放置于機床的頂針上，用百分表進行測量。將百分表的測量頭壓在中間一道主軸頸上(避開油孔并盡量靠近軸頸端部，以減小軸頸磨損對直線度測量的影響)。然后將曲軸緩慢地轉動一周，觀察百分表的擺動情況。百分表的最大擺差即為曲軸彎曲的徑向跳動量，跳動量的1／2即為該曲軸直線度。在機床上用頂針支起曲軸來測量曲軸的直線度，比在V形鐵上測量的更準確，因為在V形鐵上的兩個主軸頸有橢圓時，會影響曲軸直線度測量的準確性。

為了消除支承軸頸橢圓度對直線度測量的影響，可先在曲軸法蘭外圓上(此外圓比較規矩)，用百分表檢查出橢圓的影響大小及長、短軸的方向，以此確定對直線度測量的具體影響大小。曲軸的直線度超過允許值時，必須進行校直。

3．修理

一般在壓床上進行，小型曲軸也可在專用機床上進行校直。校直前，根據曲軸彎曲檢查情況，用粉筆標出每道軸頸的最大彎曲方向。若是單向彎曲，把彎頭朝下，在最大彎曲處用壓力機(或千斤頂)加壓校直，在加壓處對面安置一百分表。校直時，逐漸增加壓力，使曲軸中心線向相反方向一邊過彎10～15倍曲軸的最大擺差值。約過10 min左右，卸去作用力，用百分表檢查，若未得到完全校直，應重復加壓。但曲軸的最大彈性彎曲變形不超過6～15 mm，直到曲軸直線度校正到所要求的范圍內為止。

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