柴油机曲轴常见损伤检修
王福臣
柴油机曲轴工作环境恶劣，导致其损伤的因素有很多，除曲轴本身可能存在的材质不良、形位尺寸超差、加工质量差、氮化处理不当等因素外，还可能有其他原因，如曲轴安装没达到标准要求，轴瓦选配不当，使用维护不当等等。笔者结合工作经验，在此对柴油机曲轴常见损伤的检修技术进行分析探讨。
一、轴颈磨损
1．原因
发动机在工作中，由于曲轴受力复杂，多数轴颈产生径向偏磨形成椭圆。在连杆轴颈上所受的力，有气体压力及往复运动部分的惯性分力以及连杆大端回转运动产生的离心力，其合力多靠向主轴颈一侧，所以连杆轴颈在靠主轴颈一侧磨损严重。
由于连杆轴颈所受的力在主轴颈上形成反作用力，再加上曲轴不平衡部分(连杆大端、曲柄)的离心力，均作用在主轴颈与连杆轴颈相对应的一侧。靠近飞轮一侧的主轴颈上，还受到由于飞轮重量形成的反作用力，所以在主轴颈上则靠近连杆轴颈的一侧磨损严重。因各主轴颈所处的位置不同，分配在各轴颈上力的大小和方向也不一样，故各主轴颈上的磨损程度也有差异。一般靠近飞轮一端的主轴颈磨损大些。同一曲轴上的主轴颈与连杆轴颈，由于单位面积上所受的最大压力及平均压力不等，即连杆轴颈所受的压力大于主轴颈，所以连杆轴颈磨损后的椭圆度大于主轴颈。
曲轴油道都是倾斜的，当工作时曲轴回转后机油中杂质(磨料)因离心力而偏聚油孔一侧，成为磨料，加速了这一局部的磨损，使连杆轴颈磨损后形成锥形。
2．检查
根据各轴颈磨损规律查找出磨损部位，可用外径测微器测量其圆度和圆柱度以便确定曲轴的修理级别和磨削尺寸。当轴颈圆度大于0.050 mm，锥度大于0.013 mm，或者发现轴颈有拉伤、烧蚀等损伤时，应进行修理。
3．修理
轴颈磨损量超过极限需要修理时，应从磨损最大的的轴颈开始，按曲轴分级修理尺寸（每级相差0.25 mm），在专用的曲轴磨床上进行磨削，并进行抛光处理。修磨后要求轴颈圆度不得大于0.005 mm，锥度不得大于0.005 mm，表面粗糙度不得大于Ra0.80～0.40 μm,各轴颈的径向跳动不大于0.05 mm，否则为不合格。
二、轴颈裂纹
1．原因
曲轴的裂纹一般出在轴颈处。一般分为两类:轴向裂纹和径向裂纹。轴向裂纹多是因轴颈的严重磨损或表面严重拉伤所致。
2．修理
通常情况下，轴向裂纹可以经过打磨来判断裂纹的深度。较浅的裂纹可以采用打磨的方法消除;较深的裂纹则必须经过磨床磨削才能去除。但是，这种裂纹必须离圆角在6 mm以上。裂纹已经延伸至圆角处，且裂纹较深时，已没有必要进行修理。因为圆角处应力集中最大，且处于危险断面位置。修理时，遇到径向裂纹应特别注意，当径向裂纹离圆角距离在6 mm以内，且裂纹较深的，已不可修理要更换新轴。
三、曲轴弯曲
1．原因
（1)使用中出现严重的爆燃，或起步过猛，轰油门，突然加重负荷，使曲轴受较大的冲击负荷。
（2)发生烧瓦抱轴事故。
（3)飞轮连接螺母松动，飞轮滚键以及曲轴、飞轮、活塞连杆组等机件位置不正确、工作不协调、不平衡时，运转中曲轴发生抖动。
（4)轴瓦装配间隙太大，引起冲击载荷增大，曲轴发生抖动容易造成柴油机振动和曲轴折断，发生重大毁机事故。
2．检查
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，先将曲轴清洗干净，再放在检验平台的V形铁上，或放置于机床的顶针上，用百分表进行测量。将百分表的测量头压在中间一道主轴颈上(避开油孔并尽量靠近轴颈端部，以减小轴颈磨损对直线度测量的影响)。然后将曲轴缓慢地转动一周，观察百分表的摆动情况。百分表的最大摆差即为曲轴弯曲的径向跳动量，跳动量的1／2即为该曲轴直线度。在机床上用顶针支起曲轴来测量曲轴的直线度，比在V形铁上测量的更准确，因为在V形铁上的两个主轴颈有椭圆时，会影响曲轴直线度测量的准确性。
为了消除支承轴颈椭圆度对直线度测量的影响，可先在曲轴法兰外圆上(此外圆比较规矩)，用百分表检查出椭圆的影响大小及长、短轴的方向，以此确定对直线度测量的具体影响大小。曲轴的直线度超过允许值时，必须进行校直。
3．修理
一般在压床上进行，小型曲轴也可在专用机床上进行校直。校直前，根据曲轴弯曲检查情况，用粉笔标出每道轴颈的最大弯曲方向。若是单向弯曲，把弯头朝下，在最大弯曲处用压力机(或千斤顶)加压校直，在加压处对面安置一百分表。校直时，逐渐增加压力，使曲轴中心线向相反方向一边过弯10～15倍曲轴的最大摆差值。约过10 min左右，卸去作用力，用百分表检查，若未得到完全校直，应重复加压。但曲轴的最大弹性弯曲变形不超过6～15 mm，直到曲轴直线度校正到所要求的范围内为止。
（01）
柴油机曲轴工作环境恶劣，导致其损伤的因素有很多，除曲轴本身可能存在的材质不良、形位尺寸超差、加工质量差、氮化处理不当等因素外，还可能有其他原因，如曲轴安装没达到标准要求，轴瓦选配不当，使用维护不当等等。笔者结合工作经验，在此对柴油机曲轴常见损伤的检修技术进行分析探讨。
一、轴颈磨损
1．原因
发动机在工作中，由于曲轴受力复杂，多数轴颈产生径向偏磨形成椭圆。在连杆轴颈上所受的力，有气体压力及往复运动部分的惯性分力以及连杆大端回转运动产生的离心力，其合力多靠向主轴颈一侧，所以连杆轴颈在靠主轴颈一侧磨损严重。
由于连杆轴颈所受的力在主轴颈上形成反作用力，再加上曲轴不平衡部分(连杆大端、曲柄)的离心力，均作用在主轴颈与连杆轴颈相对应的一侧。靠近飞轮一侧的主轴颈上，还受到由于飞轮重量形成的反作用力，所以在主轴颈上则靠近连杆轴颈的一侧磨损严重。因各主轴颈所处的位置不同，分配在各轴颈上力的大小和方向也不一样，故各主轴颈上的磨损程度也有差异。一般靠近飞轮一端的主轴颈磨损大些。同一曲轴上的主轴颈与连杆轴颈，由于单位面积上所受的最大压力及平均压力不等，即连杆轴颈所受的压力大于主轴颈，所以连杆轴颈磨损后的椭圆度大于主轴颈。
曲轴油道都是倾斜的，当工作时曲轴回转后机油中杂质(磨料)因离心力而偏聚油孔一侧，成为磨料，加速了这一局部的磨损，使连杆轴颈磨损后形成锥形。
2．检查
根据各轴颈磨损规律查找出磨损部位，可用外径测微器测量其圆度和圆柱度以便确定曲轴的修理级别和磨削尺寸。当轴颈圆度大于0.050 mm，锥度大于0.013 mm，或者发现轴颈有拉伤、烧蚀等损伤时，应进行修理。
3．修理
轴颈磨损量超过极限需要修理时，应从磨损最大的的轴颈开始，按曲轴分级修理尺寸（每级相差0.25 mm），在专用的曲轴磨床上进行磨削，并进行抛光处理。修磨后要求轴颈圆度不得大于0.005 mm，锥度不得大于0.005 mm，表面粗糙度不得大于Ra0.80～0.40 μm,各轴颈的径向跳动不大于0.05 mm，否则为不合格。
二、轴颈裂纹
1．原因
曲轴的裂纹一般出在轴颈处。一般分为两类:轴向裂纹和径向裂纹。轴向裂纹多是因轴颈的严重磨损或表面严重拉伤所致。
2．修理
通常情况下，轴向裂纹可以经过打磨来判断裂纹的深度。较浅的裂纹可以采用打磨的方法消除;较深的裂纹则必须经过磨床磨削才能去除。但是，这种裂纹必须离圆角在6 mm以上。裂纹已经延伸至圆角处，且裂纹较深时，已没有必要进行修理。因为圆角处应力集中最大，且处于危险断面位置。修理时，遇到径向裂纹应特别注意，当径向裂纹离圆角距离在6 mm以内，且裂纹较深的，已不可修理要更换新轴。
三、曲轴弯曲
1．原因
（1)使用中出现严重的爆燃，或起步过猛，轰油门，突然加重负荷，使曲轴受较大的冲击负荷。
（2)发生烧瓦抱轴事故。
（3)飞轮连接螺母松动，飞轮滚键以及曲轴、飞轮、活塞连杆组等机件位置不正确、工作不协调、不平衡时，运转中曲轴发生抖动。
（4)轴瓦装配间隙太大，引起冲击载荷增大，曲轴发生抖动容易造成柴油机振动和曲轴折断，发生重大毁机事故。
2．检查
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，先将曲轴清洗干净，再放在检验平台的V形铁上，或放置于机床的顶针上，用百分表进行测量。将百分表的测量头压在中间一道主轴颈上(避开油孔并尽量靠近轴颈端部，以减小轴颈磨损对直线度测量的影响)。然后将曲轴缓慢地转动一周，观察百分表的摆动情况。百分表的最大摆差即为曲轴弯曲的径向跳动量，跳动量的1／2即为该曲轴直线度。在机床上用顶针支起曲轴来测量曲轴的直线度，比在V形铁上测量的更准确，因为在V形铁上的两个主轴颈有椭圆时，会影响曲轴直线度测量的准确性。
为了消除支承轴颈椭圆度对直线度测量的影响，可先在曲轴法兰外圆上(此外圆比较规矩)，用百分表检查出椭圆的影响大小及长、短轴的方向，以此确定对直线度测量的具体影响大小。曲轴的直线度超过允许值时，必须进行校直。
3．修理
一般在压床上进行，小型曲轴也可在专用机床上进行校直。校直前，根据曲轴弯曲检查情况，用粉笔标出每道轴颈的最大弯曲方向。若是单向弯曲，把弯头朝下，在最大弯曲处用压力机(或千斤顶)加压校直，在加压处对面安置一百分表。校直时，逐渐增加压力，使曲轴中心线向相反方向一边过弯10～15倍曲轴的最大摆差值。约过10 min左右，卸去作用力，用百分表检查，若未得到完全校直，应重复加压。但曲轴的最大弹性弯曲变形不超过6～15 mm，直到曲轴直线度校正到所要求的范围内为止。
（01）
