曲軸的工作條件及常見故障

①曲軸的工作條件

a.承受燃燒氣體的壓力、活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力；

b.燃燒氣體的壓力、活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力產(chǎn)生的力矩；

c.油膜脈動(dòng)的擠壓應(yīng)力；

d.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度高；

e.巳潤滑條件較好，但受到較多雜質(zhì)的沖刷作用。

②曲軸的常見故障

a.曲軸彎、扭；

b.軸頸磨損；

c.裂紋、折斷。

（2）曲軸彎扭的原因、檢驗(yàn)與校正

1)曲軸彎、扭的原因

①內(nèi)燃機(jī)工作不平穩(wěn)，各軸頸受力不均衡；

②內(nèi)燃機(jī)突然超負(fù)荷工作，使曲軸過分受振；

③內(nèi)燃機(jī)經(jīng)常發(fā)生“突爆”燃燒；

④曲軸軸承和連桿軸承間隙過大，工作時(shí)受到?jīng)_擊；

⑤曲軸軸承松緊不一，中心線不在一直線上；

⑥各缸活塞重量不一致；

⑦曲軸端隙過大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)前后移動(dòng)。

當(dāng)曲軸彎、扭超過一定值后，將加速曲軸和軸承的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使曲軸出現(xiàn)裂紋甚至折斷，同時(shí)還會(huì)加速活塞連桿組和汽缸的磨損。

（1)活塞

活塞的功用是承受燃?xì)獾膲毫?，并?jīng)過連桿將力傳給曲軸。

活塞的工作條件十分惡劣，它是在高溫、高壓的燃?xì)庾饔孟?，不斷地作高速往?fù)直線運(yùn)動(dòng)。由于受到周期性變化的燃?xì)鈮毫屯鶑?fù)慣性力的作用，活塞承受很大的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，加之溫度分布不均勻，就會(huì)引起熱應(yīng)力。因此，要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強(qiáng)度與剛度?；钊诟邷?、高壓、高速條件下工作，其潤滑條件較差，活塞與汽缸壁摩擦嚴(yán)重。為減小磨損，活塞表面必須耐磨。

高速內(nèi)燃機(jī)的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內(nèi)燃機(jī)的不斷強(qiáng)化，采用鍛鋁合金或共晶鋁硅合金的活塞日益增多，而高增壓內(nèi)燃機(jī)較多采用鑄鐵活塞，其目的在于提高其強(qiáng)度，減小熱膨脹系數(shù)。活塞的基本構(gòu)造可分為頂部、環(huán)槽部（防漏部或頭部）、活塞銷座和裙部四部分。

①頂部頂部是構(gòu)成燃燒室的一部分，其結(jié)構(gòu)形狀與發(fā)動(dòng)機(jī)及燃燒室的型式有關(guān)?；钊敳康膸追N不同結(jié)構(gòu)形狀。小型內(nèi)燃機(jī)大多采用平頂活塞，優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單，受熱面積小。大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室，其形狀比較復(fù)雜，一般都制有各種各樣的凹坑。凹坑是為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況而設(shè)置的，使可燃混合氣的形成更有利，燃燒過程更完善。有的內(nèi)燃機(jī)為避免氣門與活塞頂相碰撞，在頂部還制有淺的氣門避碰凹坑。

內(nèi)燃機(jī)活塞所受的熱負(fù)荷大（尤其是直接噴射式內(nèi)燃機(jī)），往往會(huì)使活塞引起熱疲勞，產(chǎn)生裂紋。因此，有的內(nèi)燃機(jī)可從連桿小頭上的噴油孔噴射機(jī)油，野外搶修柴油發(fā)電機(jī)，以冷卻活塞頂內(nèi)壁。也有的內(nèi)燃機(jī)在機(jī)體里設(shè)有專門的噴油機(jī)構(gòu)，也可起到同樣的作用?；钊敳恳虺惺苋?xì)鈮毫Γ砸话惚容^厚；有的活塞頂內(nèi)部還制有加強(qiáng)筋。

②環(huán)槽部環(huán)槽部主要用于安裝活塞環(huán)以防止燃油或燃?xì)饴┤肭S箱，并將活塞吸收的熱量經(jīng)活塞環(huán)傳給汽缸壁，與此同時(shí)阻止?jié)櫥透Z入燃燒室?；钊^部加工有數(shù)道安裝活塞環(huán)的環(huán)槽，上面2一3道用于安裝氣環(huán)，下面1、2道是油環(huán)槽。油環(huán)槽的底部鉆有許多徑向小孔，以便油環(huán)從汽缸壁上刮下多余的潤滑油從小孔流回曲軸箱。

有的內(nèi)燃機(jī)在活塞頂?shù)揭画h(huán)槽之間，或者一直到以下幾道環(huán)槽處，都開有細(xì)小的隔熱溝槽。溝槽在活塞工作時(shí)，可形成一定的退讓性，可以防止活塞與汽缸壁的咬合，故這種活塞可適當(dāng)減小活塞與汽缸間的間隙。

二道環(huán)槽的耐磨性，有的內(nèi)燃機(jī)在環(huán)槽部位上隨著內(nèi)燃機(jī)的不斷強(qiáng)化，為了提高一鑲鑄耐熱和耐磨的奧氏體鑄鐵護(hù)槽圈。

③活塞銷座銷座用以安裝活塞銷，主要起傳遞氣壓力的作用?；钊N座與頂部之間往往還有加強(qiáng)筋，以增加剛度。銷座孔內(nèi)設(shè)有安裝彈性卡環(huán)的環(huán)槽，活塞銷卡環(huán)是用來防止活塞銷在工作中發(fā)生軸向竄動(dòng)，竄出活塞銷座孔而打壞汽缸體。

④裙部活塞頭部低一道油環(huán)槽以下的部分稱為裙部。其作用主要是對(duì)活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)加以導(dǎo)向，此外它還承受側(cè)壓力。柴油機(jī)由于燃?xì)鈮毫Ω撸瑐?cè)壓力大，所以裙部也比較長，以減小單位面積上的壓力和磨損。

由于柴油機(jī)汽缸壓力很大，要求裙部具有足夠大的承壓面積，又要在任何情況下保持它與汽缸壁有佳的配合間隙（既不因間隙過大而使密封性變差和產(chǎn)生敲缸現(xiàn)象，又不因間隙過小而刮傷汽缸壁，甚至發(fā)生咬缸現(xiàn)象）。故其活塞裙部通常不開切槽，只是將活塞軸向制成上小下大的圓錐形，并將裙部徑向做成橢圓形。因此，柴油機(jī)活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機(jī)的大。為了保證柴油機(jī)壓縮終了有足夠的壓力和溫度，則要求其有更好的密封性，因此，柴油機(jī)應(yīng)具有更多的密封環(huán)和刮油環(huán)。

曲軸裂紋、折斷的修理曲軸有了裂紋或折斷，可用“焊修”的方法進(jìn)行修復(fù)，其工藝要點(diǎn)簡(jiǎn)述如下。

①焊修前的準(zhǔn)備 先將曲軸放在堿水中煮洗清潔，除去油污，再用鑿刀沿著裂紋表面鑿成“U”形槽。槽深以不見裂紋為好。槽的底部呈圓弧形，槽口的寬需根據(jù)裂紋的深度、長度和形狀等情況來決定。然后進(jìn)行校正，使曲軸的彎曲擺差不超過規(guī)定范圍。后，將曲軸裝在的焊架上，或裝在汽缸體上，并在曲軸與焊架或汽缸體之間墊以鐵質(zhì)襯瓦。再將軸承蓋用螺栓緊固，避免曲軸在焊接過程中彎曲變形。如果焊接折斷的曲軸，需按曲軸折斷的原痕找出中心縫，用電焊在斷縫兩側(cè)先點(diǎn)焊幾點(diǎn)，再在裂縫未電焊的兩面開槽后焊接。

②焊修焊修前，先用氣焊火焰在焊補(bǔ)部位加溫至350~450℃，再用直徑3~4mm的低碳鋼電焊條進(jìn)行電焊焊接。焊接時(shí)，用采用對(duì)向焊接（與裂紋垂直方向移動(dòng)焊條）的方法，而且每焊完一層后，應(yīng)立即清除焊渣，再焊下一層。

③焊后整理 焊后，應(yīng)先將焊修處鑿修平整，并鉆通油道，檢驗(yàn)焊接處有無裂紋，曲軸有沒有彎曲變形。然后用磨床在焊接處進(jìn)行磨削加工，使表面光潔平整，并可在曲軸的工作表面進(jìn)行熱處理，以增加工作表面的抗磨性能。

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