發動機曲軸的檢測與修理

姜旭陽

曲軸是發動機中重要的旋轉件，主要功能是把各個活塞組件傳來的壓力轉變為轉矩，通過傳動裝置驅動車輛行駛；與此同時，還要驅動發動機的配氣機構及其他輔助設備和電氣裝置。由于氣缸內的壓力作用是連續的，曲軸所受扭轉則是波動的，因此旋轉中伴隨有較為激烈的振動。因此曲軸在工作中除了正常磨損外，還會出現其他一些損傷，影響發動機的正常工作。

1.曲軸常見損傷形式

（1）曲軸磨損。軸頸表面的磨損是不均勻的，磨損部位有一定的規律性。主軸頸與連桿軸頸的最大磨損部位相互對應，即各主軸頸的最大磨損靠近連桿軸頸一側，而連桿軸頸的最大磨損也靠近主軸頸一側。另外，軸頸還有沿軸向的錐形磨損。軸頸的橢圓形磨損是由于作用于軸頸上的力沿圓周方向分布不均勻引起的。

（2）曲軸裂紋。曲軸裂紋多發生在應力集中部位，如主軸頸或連桿軸頸與曲柄臂相連接的過渡圓角處，以及軸頸中間的油孔處。另外，軸頸表面高頻淬火時，圓角部分不易淬硬，而使圓角處疲勞強度降低。因此，軸頸至曲柄臂的過渡圓角和軸頸油孔處是曲軸最容易產生疲勞損壞的部位，曲軸裂紋多產生在此處。

（3）曲軸彎曲和扭曲。曲軸在使用中，由于主軸承間隙過大，或突然加大油門以及發動機發生爆震而受到沖擊與劇烈震動，都會發生曲軸彎曲和扭曲變形。曲軸變形后若不及時修理，將加速曲軸連桿機構的磨損。因此，在大修發動機時，必須對曲軸進行檢查和校正。

2. 曲軸的檢驗

（1）曲軸彎曲變形的檢驗。柴油發動機曲軸有球墨鑄鐵曲軸和鍛鋼曲軸兩種，均為實心曲軸。由于其總長度較大，雖然剛性較好，但是也能發生彎曲變形。柴油發動機大修時，應檢查曲軸的彎曲變形，以確認彎曲變形的程度并決定是否需要校直。檢驗時，將曲軸支撐在曲軸彎曲檢驗機上，即把曲軸兩端主軸頸支撐在鉗工大平臺的V型校驗塊上，用千分表檢驗中間主軸頸的最大跳動量。一般最大跳動量不應超過0.06 mm。如果超標，還應檢查第二道和第六道主軸頸的最大跳動量，并且核對最大跳動量的方向是否相同，以判斷曲軸是否發生彎曲變形。或者把支撐位置移到第二道和第六道主軸頸，而后在檢驗中間主軸頸和兩端主軸頸的跳動量，以確認曲軸的彎曲變形。

（2）曲軸裂紋的檢驗。曲軸裂紋一般出現在應力集中處，如主軸頸或連桿軸頸與曲柄臂相連的過渡圓角處，表現為橫向裂紋。也有在軸頸中的油孔附近出現軸向延伸的裂紋。常用檢查方法有：磁力探傷儀檢查、超聲波探傷或浸油敲擊法等。無專用設備時，可用錘擊或目測法檢查，也可借助放大鏡仔細觀察判斷。

（3）曲軸扭曲的檢驗。將曲軸置于頂尖平臺上，并保持曲軸中心線與平臺平行，將曲柄置于水平位置，用百分表測量同一水平面內第一、第四兩連桿軸頸差值，即是曲軸的扭曲度。

（4）曲軸磨損的檢驗。對曲軸短軸頸的磨損以檢驗圓柱度誤差為主，對長軸頸則必須檢驗同軸度和圓柱度誤差。利用外徑千分尺，在軸頸磨損嚴重的同一橫向斷面上多點測量，最大直徑與最小直徑之差為同軸度誤差。在軸頸軸向上進行多點測量，最大直徑與最小直徑之差即為圓柱度誤差。

3.曲軸的修理

（1）曲軸裂紋的修復。如果裂紋深度不大，經過強度校核，不影響曲軸的使用，則將裂紋輕輕鑿去即可。為安全起見，經過這樣處理后，柴油機最好降負荷使用。如果裂紋較深、較長，可用焊補法修理。焊補后的曲軸除了對焊補處進行必要的加工外，還必須對曲軸進行全面檢查。

（2）曲軸軸頸磨損的修復。除了曲軸軸頸局部輕微磨損可采用手工銼修和光磨修理外，一般應采用專用機械設備與工具進行磨削修理。對小型曲軸可分解后用曲軸磨床進行光磨。修理時必須注意基準的選擇。目前，多數是選用曲軸飛輪接盤外圓和安裝齒輪處的軸頸或軸頸與曲柄間的過渡圓角等部位，以保證各軸間的位置精度。軸頸的磨削是按修理尺寸進行的，每級尺寸差為0.125～0.250 mm，軸頸直徑最大減小量一般不得超過原軸頸公稱直徑的3%。對中小型曲軸軸頸磨損可采用電鍍、熱噴涂或堆焊等修理工藝進行修理，恢復尺寸，但采用這些方法修理時，必須注意消除內應力。

（3）曲軸彎曲的修復。曲軸的不直度在0.03 mm以內，可不必矯正；當不直度在0.15 mm以內時，如需磨軸，可通過磨軸矯正，不磨削時，則必須矯正。不直度在0.15 mm以上，不管磨不磨軸，都必須矯正。曲軸彎曲的冷壓矯正一般在壓床上進行，兩端主軸頸支撐在V型塊上，為防止壓傷軸頸表面，在軸頸與V型塊間應加銅墊。矯正時，沿著曲軸彎曲的反方向，對中間主軸頸施加壓力，其加壓程度與曲軸彎曲的大小及材料有關。如果不直度過大，必須謹慎進行，以防施壓過度使曲軸折斷。矯正時可取較小彎曲量多次進行。經多次冷壓矯正的曲軸會產生內應力，可在曲柄處用手錘敲擊消除內應力。endprint