發動機曲軸的常見損傷檢修初探

陳毅 張彥龍 桑磊

摘 要：曲軸在使用過程中需要承受氣體強大的爆發壓力和慣性力的沖擊與離心力的作用，除了其本身具備磨損的特質外，還會產生不正常損傷，軸頸表面出現劃痕拉傷以及燒傷與裂紋，嚴重的還會現曲軸變形和斷裂等一系列的故障與事故。本文針對這部分曲軸損傷問題進行相關分析，并給出了在平日使用過程中的預防措施。

關鍵詞：發動機;曲軸損傷;原因分析

曲軸被當成是當前發動機主要的零件之一，發動機當前的所有功率都是由其輸出。在應用過程中，曲軸需要承受非常大的氣體壓力和慣性力以及離心力的影響，除了具備磨損的特質外，還會產生不穩定損傷，軸頸表面出現劃痕拉傷、燒傷和裂紋，導致曲軸產生變形以及斷裂等故障和事故。

1 曲軸的結構特點

曲軸飛輪組當前主要由曲軸和主軸承以及飛輪等零件構成。曲軸自身的主要功用是把連桿傳達的力轉變成扭矩，再通過飛輪對外完成功率的輸出，并使用齒輪以及皮帶輪完成發動機多個不同機構以及多個系統的驅動工作。

主軸頸通過主軸承進行支撐，連桿軸頸繞主軸頸中心線完成旋轉運動。曲柄連接主軸頸和連桿軸頸，一個連桿軸頸和兩邊的曲柄組成曲拐。在曲柄的反方向架設平衡塊，其作用是減少曲軸旋轉過程中產生的離心力，降低發動機產生的振動。

主軸頸與連桿軸頸彼此之間存在斜向油道連接，部分發動機曲軸連桿軸頸設置了離心凈油腔，在曲軸進行旋轉的時候，進入到油腔的雜質以及膠體會被甩出至油腔壁上，經過凈化的機油進入到連桿軸頸以及軸瓦。凈油腔所使用的加工孔使用螺塞密封，在使用一段時間之后，需將螺塞擰下，清洗油腔。

2 曲軸常見損傷

2.1 曲軸軸頸磨損

曲軸軸頸磨損之后和軸瓦配合存在較大的間隙，運轉過程中產生較大的異響，工作狀態持續惡化。

主要原因：①機油過少或機油里出現硬質磨料以及機油變質且包含酸性物質。②軸頸和軸瓦配合間隙過大或過小，無法構成油膜，出現干摩擦并導致初期磨損。③發動機持續超負荷工作，在較熱的狀況下完成做功，加速曲軸磨損。④曲軸在進行旋轉時，因受到離心力影響，機油內的機械雜質朝油孔一側偏離，變為磨料，使軸頸磨損不勻，出現錐度。⑤連桿彎曲或扭曲以及缸套偏斜，使在曲軸上的作用力出現不勻稱分布，使其出現錐度。

2.2 曲軸軸頸表面劃痕或拉傷

主要原因有：①裝配的過程中忽視清潔度，導致發動機中被帶入渣滓和金屬物等磨粒。②未及時完成油底殼潤滑油的更換，使潤滑油里摻入金屬物與磨粒造成了表面摩擦。③空氣濾清器維護不適宜，缸套和活塞以及活塞環磨損間隙提升。

2.3 曲軸軸頸燒傷

軸頸燒傷是指該位置出現發藍的一種燒蝕痕跡，燒傷磨損主要是因為燒瓦而導致的?；谶@種情況，軸頸和軸瓦之間會出現較大的摩擦，潤滑油膜受到損壞而出現抓粘，局部溫度快速提升而導致軸頸表面氧化呈現出藍色，使得軸頸表層的硬度減弱。

2.4 曲軸軸頸表面產生裂紋

曲軸裂紋一般出現在曲柄以及軸頸彼此過渡的圓角位置與油孔位置，前者屬于一種徑向裂紋，存在的危害極大，容易產生曲軸折斷，出現嚴重的毀機事故;后者則屬于軸向裂紋，主要是沿油孔進行軸向發展。

產生裂紋的原因則是制造以及修理中存在的缺陷和使用不當：①使用過程中，軸頸表面相對粗糙度，經常會出現壓痕和劃傷，以及腐蝕與磨坑等缺陷，這一位置屬于應力集中的一個發源地，如果不能夠快速消除，疲勞裂紋則會在這里出現并不斷發展。②潤滑不充分會出現嚴重燒瓦，導致軸向裂紋。③持續使用，軸頸表面會出現金屬疲勞過度，導致圓周方向出現裂紋。④經過修磨之后的軸肩圓角半徑相對較小和過渡不圓滑以及表面具有一定的粗糙度，導致應力集中。⑤堆焊對軸頸進行修復的時候，在表層會出現較大的殘余應力從而導致裂紋出現。

2.5 曲軸斷裂

曲軸斷裂可以導致發動機事故性的損壞，其斷裂的位置有：①在曲軸軸頸相近的圓角交接的曲柄臂位置。②在連桿軸頸過油孔沿著45°的位置。③在連桿軸頸根部以及主軸頸的根部。④飛輪錐形面鍵安裝槽的位置。曲軸斷裂原因較為復雜，軸頸表面出現的裂紋以及引起曲軸彎曲和扭曲的因素，其都是導致曲軸出現斷裂的原因。此外，還包含以下的幾個原因：①曲軸自身的材質不佳和制造過程中存在缺陷以及無法保證熱處理質量、加工上的粗糙程度無法滿足設計要求。②飛輪不平衡，飛輪以及曲軸接盤不同軸，導致飛輪和曲軸之間的平衡被損壞，使曲軸出現一種慣性力，最終造成曲軸的疲勞斷裂。③更換的活塞連桿組重量差超限，使各缸爆發力和慣性力大小不一致，曲軸各軸頸受力不平衡，引起曲軸斷裂。④安裝過程中，飛輪螺栓以及螺母之間的緊力矩不足，導致飛輪和曲軸連接位置出現松動，使飛輪在運轉上缺少平衡，并出現一種大型的慣性力，使曲軸出現折斷。⑤軸承以及軸頸出現較為嚴重的磨損，配合的間隙相對較大，轉速突變的時候，曲軸被沖擊性載荷影響。

3 預防措施

（1）有效保養，保證潤滑油的質量;在進行裝配維修的過程中，保證軸頸和軸瓦之間的配合間隙準確;防止發動機持續超負荷運轉。

（2）在對發動機進行檢修的過程中，一定要對曲軸應力集中部位進行裂紋檢查，出現損傷需要立即修復。

（3）光磨曲軸的過程中需要使軸頸以及曲柄連接位置形成過渡圓角，保證其無法磨成尖角，否則會產生較為嚴重的應力，造成曲軸斷損。

（4）注意曲軸與飛輪和離合器彼此的平衡，離合器總成要求在飛輪上安裝，同時還需要對螺栓位置放置墊片，切忌產生抖振，預防使軸工作的情況惡化。

（5）定期檢查軸承與飛輪等件固定螺栓之間的預緊力。在對曲軸主軸承蓋螺母進行擰緊的過程中，要求參照規定的扭矩以及次序對其進行擰緊。

參考文獻：

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