一个柴油机由许许多多的零部件组成,各部件良好运行,柴油机才能保持良好的性能。今天带大家认识柴油机中一个看不见的部件——曲轴,曲轴是什么?
曲轴是引擎的主要旋转机件,是发动机中最重要的部件,承受连杆传来的力,并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴是引擎的主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。曲轴的旋转是发动机的动力源,也是整个机械系统的源动力。
曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用,使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。曲轴作为发动机核心零件之一,柴油机的全部功率都通过它输出。
曲轴是发动机上昂贵、精密的单体零部件之一,是发动机中最典型、最重要的零件之一,其性能好坏直接影响汽车的寿命。车辆日常保养的时候一定要注意曲轴是否有损伤。
曲轴常见的损伤形式有哪些?
在车辆的日常使用中,曲轴承受着很大的气体压力、惯性力和离心力的作用,容易出现损伤。曲轴常见的损伤形式有:轴颈磨损、弯扭变形和裂纹等。
1、轴颈的磨损
曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的,且磨损部位有一定的规律性。
2、曲轴的弯扭变形
曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm,若连杆轴颈分配角误差大于0度30分,则成为曲轴扭曲。
3、曲轴的断裂
柴油机长期超载运行,或轴瓦间隙过大使冲击载荷加大,导致曲轴弯曲变形,可能引起曲轴轴颈根部或曲轴与飞轮的连接处发生裂纹。曲轴产生裂纹后应及时更新防止重大事故的发生。
曲轴轴颈工作表面有哪些损伤形式?
曲轴轴颈工作表面损伤形式主要是擦伤和烧伤:
擦伤主要是机油不清洁,其中较大的机械杂质在轴颈表面划成沟痕。轴承烧损后,轴颈表面会出现严重的擦伤划痕,轴颈表面烧灼变成蓝色。
润滑油短缺或选用不当,黏度太小,建立不起正常油膜,曲轴出现干摩擦,轴与轴承配合间隙小,出现偏磨、破坏油膜,轴与座孔不同轴,而一侧接触出现干摩擦烧伤。
曲轴轴颈表面产生划痕主要原因是配合间隙中含有磨粒等杂质所致。
曲轴轴颈磨损的特点和规律?
曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的,而磨损部位有一定的规律性,曲轴在长期运转中,会产生主轴颈和连杆轴颈尺寸的减小,及因磨损不均匀产生圆度(椭圆)、圆柱度(锥度)变化。由于连杆弯曲、缸套偏斜等,使作用在连杆轴颈的力分布不均而出现椭圆,由于油道中杂质在轴颈上偏积而磨成锥形。
因工作中气体压力、活塞连杆运动惯性力及连杆大头离心力所形成的合力作用在连杆轴颈内侧,致使连杆轴颈偏磨,主轴颈和连杆轴颈径向最大磨损部位相互对应,即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧,而连杆轴颈的最大磨损部位在主轴颈一侧。
连杆轴颈的径向不均匀磨损是由于作用在轴颈上的力沿圆周方向分布不均匀所致。连杆轴颈的内侧磨损较大,主轴颈径向的不均匀磨损主要是受连杆、连杆轴颈和曲柄臂离心力的影响,使靠近连杆轴颈一侧的轴颈与轴承间发生的相对磨损较大,实践证明,连杆轴颈的磨损比主轴颈的磨损严重,这主要是由于连杆轴颈的负荷较大、润滑条件较差等原因所致。
如何检查曲轴轴颈的磨损程度?
柴油发动机曲轴是在高负荷交变载荷工况下工作的部件,所以,到一定的行驶里程(一般在10000km以上)时,主轴颈因长时间工作会出现磨损,因而在检修柴油发动机时,必须仔细检查各轴颈的磨损程度。若出现曲轴轴颈表面因轴承烧蚀而引起拉毛或刮伤、轴颈圆度与圆柱度误差超过0.05mm、轴颈表面粗糙度Ra大于0.5um等情况时,就应当进行修磨。
检查曲轴主轴颈的圆度与圆柱度误差主要使用外径千分尺。一般要在与测量方向相垂直的截面上分三点进行测量。
修磨曲轴要注意什么?
当曲轴的主轴颈与连杆轴颈圆度和圆柱度误差超过0.05mm时,就要将曲轴放在曲轴磨床上修磨,因为曲轴是柴油发动机极为重要的部件,不能随便更换新件,使用中允许磨削修复。曲轴各轴颈磨削按标准进行,每次磨削的级差为0.25mm,第二次就是0.5mm,即比标准尺寸磨小0.5mm。于此对应,有相应加厚(通常称为加大)的轴承相配。一般曲轴经过两次修磨(即磨去0.5,mm)就应报废。
磨曲轴时,尤其要注意轴颈上的圆角半径R值,因为曲轴若发生断裂,圆角处是薄弱环节,最容易产生应力集中,一般柴油发动机曲轴轴颈上的圆角半径R值为5mm左右,不能太小。
曲轴轴颈上的油孔也要注意,特别是使用时间较长的曲轴,要用放大镜查看油孔周围有无细微裂纹,一旦出现裂纹,应采用软轴小砂轮机将油孔周围的裂纹磨去,再用油石条修磨,使油孔周围表面光滑,曲轴断裂主要是疲劳损坏,所以要特别重视细微的裂纹,如曲轴带有细微裂纹时工作,就会很快发生断裂,导致机械事故。
曲轴的保养
(1)及时保养,保证润滑油质量;修理装配时,保证轴颈与轴瓦的配合间隙正确;避免发动机长期超负荷运转。
(2)检修发动机时,必须仔细检查曲轴应力集中部位有无裂纹,有条件可用仪器作磁力探伤检查,发现损伤应及时修复。
(3)光磨曲轴时应保持轴颈与曲柄连接处的过渡圆角,切不可磨成尖角,否则会产生较大的应力集中,致使曲轴断损。
(4)注意曲轴、飞轮和离合器的平衡,离合器总成安装在飞轮上时,其固定螺栓处应配置垫片,不应有抖振,避免使曲轴工作条件恶化。
(5)定期检查轴承及飞轮等件固定螺栓的预紧力。在安装曲轴拧紧主轴承盖螺母时,要按规定的扭矩、次序分多次拧紧。