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新闻动态

发动机曲轴弯扭变形原因分析与矫正方法

2017-4-25 新闻动态

曲轴是发动机的主要部件,其功用是承受连杆传来的力,并由此产生曲轴绕其本身轴线旋转的力矩。它通过飞轮将扭矩传递给拖拉机的传动系统,使拖拉机行走。同时还驱动配气机构和其他辅助装置。发动机曲轴工作中要承受气体作用力,往复惯性力和旋转惯性力以及它们所产生的力矩,曲轴处于交变应力的状态。因此,弯扭变形是曲轴工作中常发生的故障。曲轴弯扭变形后若继续使用,将加速曲轴连杆机构的磨损,甚至使曲轴产生裂纹和断裂。因此,在发动机修理中,必须对此进行检验。发现曲轴有弯扭变形要及时进行维修,不可凑合使用,以免酿成大的事故。 1 曲轴弯扭变形的原因

1.1曲轴轴瓦装配不当

曲轴两端主轴瓦上紧力不一致,曲轴轴颈或轴承座孔轴线不在同一直线上,使曲轴工作中受力不匀,经常振动而发生弯扭变形。曲轴主轴瓦和连杆轴瓦与轴颈的间隙过大,曲轴工作中会受到径向冲击;曲轴端隙过大,运转时前后移动,使曲轴受到轴向冲击。

1.2活塞、轴瓦故障

活塞在气缸中卡住、发动机发生烧瓦、抱轴,都将使曲轴受力严重不均衡而产生弯曲或扭曲变形。

1.3曲轴动平衡被破坏

活塞或连杆重量不一致,相差过大,超过允许范围;发动机运转不平稳,各轴颈受力不均匀;点火时间不准确,过早或过迟,或经常有一只或两只气缸不工作,使发动机运转不平衡,曲轴受力不均匀;曲轴连杆组以及曲轴与飞轮的平衡遭破坏。

1.4操作错误

汽车起步行驶时,放松离合器踏板动作过于迅速,接合不柔和。或利用冲力启动发动机,使曲轴受到突然的猛击;在发动机动力不足的情况下或高速挡在低速下勉强行驶;发动机经常发生不正常的燃烧,使曲轴受到突然的冲击性负荷而变形;驾驶中紧急制动,使曲轴突然受到很大扭力,促使曲轴弯、扭;发动机突然加速,或超负荷运转,使曲轴过分地受到振动。

1.5曲轴自身不足

曲轴材质的不佳,有缩孔、夹渣、杂质,或由于制造和加工上的缺陷,或曲轴过度磨损和超细(修磨时过分缩小),强度、刚度不足,或由于装配不当,而产生弯曲、扭转。 2 曲轴变形度检验

2.1曲轴弯曲度检验

曲轴直线度检验时,一般是利用V形铁在平台上进行测量。对于较小的曲轴也可以在机床上进行测量。检验时,将曲轴清洗干净,擦干后,将曲轴第一道和最后一道主轴颈用V形块支承,将百分表触针抵在中间主轴颈上轴承沟槽未磨损的部位。慢慢转动曲轴(应避开油孔位置),找出反映在百分表上的最小读数,转动表盘使表针对零。再把曲轴转动180°,这时百分表读数即为曲轴弯曲的摆差,摆差的一半即为曲轴的弯曲度。如曲轴主轴颈为双数,应测中间两道主轴颈的摆差,以最大值为准。摆差度不得超过0. 15 mm,否则应矫正,若直线度超过0. 20 mm,应报废。

2.2曲轴扭转变形的检测

曲轴扭转变形将引起连杆轴颈分配角的变化。连杆轴颈分配角是指连杆轴径轴线沿曲轴回转平面圆周分布的角度。

曲轴扭转变形的技术要求是:各连杆轴颈轴线对主轴颈轴线的平行度误差,整体式曲轴应不大于0. 01 mm,组合式曲轴应不大于0. 03 mm;连杆轴颈分配角偏差值不得大于±30′。

检测时先转动曲轴使第一和最后一缸连杆轴颈位于最高处,如图所示。在最大高度附近用百分表测头检测轴颈表面,以确认其处于最高位置。转动角度刻度盘,使其对正“0”位。按曲轴旋转的工作方向转动曲轴,使与第一连杆轴颈相近的连杆轴颈也到达最高位置,确认后在角度盘上读出其分配角的大小。

依次检测其他各连杆轴颈。检测完毕后再将第一缸连杆轴颈转至水平位置(H面),用百分表测量各截面相对高度,并转动百分表刻度盘,选择相对“0”点。按曲轴工作方向转动曲轴,使与第一缸相近的连杆轴颈表面的各截面相对高度在百分表测得是相对“0”位的位置,在角度盘上读出该轴颈的分配角的大小。依次检测各连杆轴颈。检测结束后选取两种角度始点下,连杆轴颈分配角误差值最大者作为分配角偏差的检测结果。 3 曲轴弯曲的矫正

曲轴的直线度超过允许值时,必须进行矫直。常用的矫直方法有以下几种:

3.1冷压矫直曲轴

冷压矫直通常在压床上进行。曲轴两端主轴颈上垫以V形块(与轴颈接触处垫以铜皮),放在压床台面上。转动曲轴,使曲轴向上弯,并将压头对准中间主轴颈。将百分表放置在被压主轴颈上,触针杆与主轴颈下表面接触,调整表盘使表针指零。在曲轴弯曲最大的凸面加压,压力应缓缓增加。压弯量为曲轴弯曲量的10~15倍,并保持压力1.5~2 min。时效热处理,以消除冷压时产生的内应力(加热到300~500℃,保温0.5~1 h)。压矫时应进行多次反复,直至符合要求为止。为减小曲轴受压变形时产生的内应力,每次施压时应挪开百分表,用手锤轻击轴颈两侧曲轴臂。冷压矫正的效果不够稳定,曲轴工作时易恢复原来的变形。同时矫正后会在轴颈表层产生塑性变形和残余内应力,造成应力集中。

3.2冷作敲击法矫直曲轴

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。矫直时,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矫直。

3.3热烘顶压法矫直曲轴

在弯曲处曲柄臂之间加一顶压螺栓,按直线度数值的大小,向弯曲的相反方向顶压,具体顶弯多大,应由实际经验而定。然后在顶压螺栓两旁柄臂上,用喷灯均匀加热至30℃左右,待曲轴冷却后,拆除顶压螺栓。检查曲轴直线度。如此反复进行,直到将曲轴矫直为止。上述加热其目的是加速变形稳定矫直效果,减少残余变形,从而减少了弹性回复。

3.4磨削矫直曲轴

对直线度大于0. 06 mm或小于0. 10 mm的曲轴,通常在曲轴的修磨过程中进行矫直。