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发动机曲轴变形的检验与修复

发布时间:2017-04-13 10:27:44
摘要:...
曲轴作为发动机核心零件之一,发动机的全部功率都通过它输出。此外,它通过装在其自由端的齿轮传动,达到配气定时、供油定时及驱动其它辅助装置,所以说曲轴如果出现了故障,不能按要求完成工作,发动机也将无法正常工作。曲轴变形是曲轴常见损伤之一。曲轴变形是指曲轴弯曲和扭转。曲轴弯曲变形反映较明显的部位是中间主轴颈处。曲轴弯曲变形后若继续使用,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,必须对其进行检验。
    一、故障原因
    (1)柴油机工作不平稳,各轴颈受力不均衡。
    (2)柴油机突然超负荷工作,使曲轴过分受振。
    (3)柴油机经常发生“突爆”燃烧,使曲轴经常受冲击载荷。
    (4)修理装配质量较低,曲轴轴承和连杆轴承间隙过大,工作时受到冲击。
    (5)曲轴轴承松紧不一,中心线不在一条直线上。
    (6)汽油机点火时间过早或火花塞经常有一二只不跳火。
    (7)活塞连杆组或平衡铁及飞轮不平衡产生附加惯性力和惯性力矩,引起机组振动大。
    (8)曲轴端隙过大,运转时前后移动。
    (9)曲轴的扭曲变形,多数原因是个别活塞卡缸造成的,如个别缸塞间隙过小,或活塞受热后膨胀过大,使活塞运动阻力过大,甚至卡缸,将导致曲轴的扭曲。在拖拉机挂车时,起步过猛和紧急制动未踏下离合器等原因,都会引起曲轴的扭曲变形。
    预防曲轴变形就要从曲轴产生变形的原因入手,主要应从提高使用操作水平,避免过大的冲击载荷,及时保养维修,以保证发动机始终在良好工况下工作,从提高修理和装配质量等方面着手。
    二、检验
    曲轴弯曲的检验,可在曲轴磨床上或在平台上用“V”型铁将曲轴架起,用百分表测量检查。
    检查弯曲时,将百分表触针放在中间一道主轴颈上,并使指针对正表盘零线。然后将曲轴慢慢转动一周,则百分表上指针摆动的一半即为曲轴的不直度。曲轴的不直度不应大于0. 05 mm。若大于此值时,但仍在0. 1 mm之内,则不直度可以结合轴颈光磨加以消除。当不直度大于0. 1 mm时,必须进行冷压矫直。
    检查曲轴的扭曲时,同样需要把曲轴置于“V”型铁上或安装在机床顶尖上。使同位连杆两轴颈(如6个气缸曲轴的I、VI缸连杆轴颈;4个气缸曲轴的I、VI缸连杆轴颈)位于上止点,再用高度百分尺测量同一水平面内两连杆轴颈的高度,其高度之差即为曲轴的扭曲量。差值越大,说明扭转角越大。如扭转角大于30°,要进行校正。当曲轴扭曲轻微时,可以通过轴颈表面光磨予以消除。如扭曲量大,则必须另行校正。
    三、校正方法
    大修人厂修理的曲轴均存在不同程度的弯曲变形。一般来说,曲轴变形都是小范围的塑性变形。即使如此,也必须进行曲轴的矫直处理。曲轴的矫直应满足以下要求:第一,曲轴的同轴度和允许跳动量达到规定要求;第二,矫直后曲轴的技术性能不下降;第三,曲轴的弯曲率不宜超过1. 5mm/m。矫正弯曲率大于1. 5mm/m的曲轴具有较大风险。
    1.冷压校正
    将曲轴用V型铁架住主轴颐,从弯曲相反方向加压,在压头与主轴颈之间垫一铜块。由于曲轴富有弹性,压弯量应为曲轴弯曲量的10~15倍,并保持2 min,再撤除压力。如果弯曲量较大(超过1 mm),则应分数次校正,以免一次加压过大而引起反向变形。
    冷压校正的效果不够稳定,曲轴工作时易恢复原来的变形。同时校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。
    2.敲击校正
    对弯曲度不大的曲轴,可以采用“表面敲击”法进行校正。可根据曲轴弯曲的方向和程度,用球形手锤或气锤沿曲轴臂部的左右侧进行敲击,使曲轴臂部变形,从而使曲轴轴线发生位移,达到校正曲轴的目的。
    3.就机校正
    把气缸体倒放在工作平台上,在前后两轴承座上仍装上旧轴承(瓦),中间轴承则拿掉。在轴承上加注少许润滑油,然后将曲轴放上,在缸体边沿装置百分表。用手轻轻转动曲轴,在中间轴颈测出弯曲的最大位置,用粉笔做上记号,再将轴承盖衬垫软铝或其他软质物品垫实,卡住轴颈,慢慢扭紧曲轴轴承盖螺栓。等大约1h的时间,把螺栓松开,用百分表测验是否校正,如.未达到允许标准,继续再校,直至符合要求为止。
    4.热烘顶压法
    在弯曲处的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曲柄臂上,用喷灯均匀加热至300℃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,直到将曲轴校直为止。上述加热其目的是加速变形,稳定校直效果,减少残余变形,从而减少了弹性回复。
    5.磨削校直法
    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校直。
    以上几种校直曲轴的方法,仅适用于整体式曲轴,而不适用于组合式曲轴。