曲軸的功用、工作條件及制造方法

曲軸的功用是將氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵?，以?qū)動(dòng)與其相連的動(dòng)力裝置。此外，它還要驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)本身的配氣機(jī)構(gòu)及各種附件，如噴油泵、水泵和冷卻風(fēng)扇等。

曲軸在工作時(shí)，由于承受很高的氣體力、往復(fù)慣性力、離心力及其力矩的作用，因此曲軸內(nèi)部產(chǎn)生沖擊性的交變應(yīng)力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)），并易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而引起曲軸的疲勞破壞。另外由于各軸頸在很高的壓力下作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使軸頸與軸承磨損嚴(yán)重，所以，對(duì)曲軸的要求是：耐疲勞、耐沖擊；有足夠的強(qiáng)度和剛度；軸頸表面的耐磨性好并經(jīng)常保持良好的潤(rùn)滑狀態(tài)多靜平衡與動(dòng)平衡要好；在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)；增壓方法按照驅(qū)動(dòng)增壓器所用能量來(lái)源的不同，基本的增壓方法可分為三類(lèi)：機(jī)械增壓系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)和復(fù)合增壓系統(tǒng)三類(lèi)。安裝固定可靠并加以軸向定位或限制軸向位移。

曲軸毛坯制造采用鑄造和鍛造兩種方法。鍛造曲軸主要用于強(qiáng)化程度高的內(nèi)燃機(jī)，這類(lèi)曲軸一般采用強(qiáng)度極限和屈服極限較高的合金鋼（如40Cr、35CrMo等）或中碳鋼（如45號(hào)鋼）制造：造曲軸廣泛應(yīng)用于中小功率內(nèi)燃機(jī)，通常采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵鑄造，其優(yōu)占：過(guò)方，成本低；能夠鑄出合理的結(jié)構(gòu)形狀；由于新鮮氣體（或可燃混合氣）和廢氣流動(dòng)慣性都很大，雖然進(jìn)、排氣門(mén)同時(shí)開(kāi)啟，但氣流并不互相錯(cuò)位與混合。對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的阻尼作用優(yōu)于鋼材。

曲軸的分類(lèi)

①白軸按各組成部分的連接情況，可分為組合式曲軸和整體式曲軸兩種。

即將曲軸分成若干部分，分別制造與加工，然后組裝成一個(gè)整體：其優(yōu)點(diǎn)是加工方便，便于產(chǎn)品系列化。缺點(diǎn)是拆裝不方便，組裝質(zhì)量不易保證，重量大，成本高，采用滾動(dòng)軸承，噪聲大，難以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速。

整體式曲軸，即曲軸的各組成部分鑄（或鍛）造在一根曲軸毛坯上。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、強(qiáng)度及剛度好、重量輕、成本低。

②按照曲軸主軸頸數(shù)目，可分為全支承曲軸和非全支承曲軸。

全支承曲軸即是在任兩個(gè)相鄰曲拐之間都設(shè)有主軸頸的曲軸。其主軸頸總數(shù)比連桿軸數(shù)多一個(gè)。這種曲軸的優(yōu)點(diǎn)是曲軸的剛度大，主軸承負(fù)荷輕。其缺點(diǎn)是內(nèi)燃機(jī)軸向尺寸加長(zhǎng)。非全支承曲軸的主軸頸總數(shù)等于或少于連桿軸頸數(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。缺點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度較差，主軸承負(fù)荷較重。柴油機(jī)因負(fù)荷較重，一般多采用全支承曲軸。凸輪軸的苴主要配置有各缸進(jìn)、排氣凸輪、凸輪軸軸頸以及驅(qū)動(dòng)附件的螺旋齒輪或偏心齒輪。非全支承曲軸多用于負(fù)荷較輕的內(nèi)燃機(jī)。

曲軸的工作條件及常見(jiàn)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(rùn)滑條件較好，但受到較多雜質(zhì)的沖刷作用。

②曲軸的常見(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)前后移動(dòng)。

當(dāng)曲軸彎、扭超過(guò)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。

柱塞式噴油泵的基本構(gòu)造

柱塞式噴油泵是利用柱塞在柱塞套筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行吸油和壓油。柱塞與柱塞套合稱(chēng)為柱塞偶件（或柱塞副），每一柱塞副只向一個(gè)汽缸供油。根據(jù)其構(gòu)造不同，柱塞式噴油泵又分為單體式和整體式兩種。單體式噴油泵的所有零件都裝在泵體中，其噴油泵凸輪通常和配氣凸輪做在一根軸上，調(diào)速器裝在機(jī)體內(nèi)。這種噴油泵主要用于單缸或兩缸柴油機(jī)。整體式噴油泵是把幾組泵油元件（分泵）共同裝入一個(gè)泵體內(nèi)，由一根噴油泵凸輪軸驅(qū)動(dòng)所構(gòu)成的總泵。消聲器內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣在排氣管中流動(dòng)時(shí)，由于排氣門(mén)的開(kāi)閉與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的影響，氣流呈脈動(dòng)形式，并具有較大的能量。柱塞式噴油泵通常由泵體、泵油機(jī)構(gòu)、油量控制機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。

泵油機(jī)構(gòu)是噴油泵的主體，在多缸泵中又稱(chēng)為分泵。泵油機(jī)構(gòu)主要由柱塞偶件（柱塞和柱塞套筒）和出油閥偶件（出油閥和出油閥座）組成。柱塞為一光滑的圓柱體，在上部銑有斜槽，槽中鉆有徑向孔并與中心的軸向孔連通。柱塞下部固定有調(diào)節(jié)臂，可通過(guò)它轉(zhuǎn)動(dòng)柱塞。在柱塞套筒不同高度上鉆有兩個(gè)小孔，上面的為進(jìn)油孔，下面的為回油孔。兩孔均與泵體中的低壓油腔相通。柱塞上部有出油閥，由出油閥彈簧壓緊在出油閥座上。柱塞下端與裝在滾輪體中的墊塊相接觸。柱塞彈簧通過(guò)彈簧座將柱塞推向下方，并使?jié)L輪保持與凸輪軸上的凸輪相接觸。噴油泵凸輪軸由曲軸驅(qū)動(dòng)。在特殊情況下，如軸瓦的修刮量太小，可以在軸瓦的背面加上適當(dāng)厚度的銅墊片，但這種方法只能在中、小修時(shí)使用，在大修時(shí)一律不得使用。對(duì)于四沖程柴油機(jī)，曲軸轉(zhuǎn)兩周，噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)一周。

①進(jìn)油過(guò)程 當(dāng)噴油泵凸輪軸由曲軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果凸輪的凸起部分尚未與滾輪相接觸，柱塞則在柱塞彈簧的作用下處于下端位置。這時(shí)柴油從低壓油腔經(jīng)進(jìn)油孔流入柱塞上方的柱塞套筒內(nèi)。

②壓油與供油過(guò)程隨著凸輪的凸起部分與滾輪相接觸，柱塞開(kāi)始上移，直至柱塞上端面將進(jìn)油孔完全遮蔽時(shí)，柱塞上部成為密閉的空間。隨著柱塞繼續(xù)上升，柴油受到壓縮，油壓迅速升高。柱塞上部的出油閥在油壓達(dá)到一定值時(shí)即被頂開(kāi)，高壓的柴油即經(jīng)高壓油管流向噴油器。當(dāng)柱塞繼續(xù)上行，噴油泵繼續(xù)供油。裝在殼體下部的浮子隨著積聚在油水分離器殼體內(nèi)的冷凝水的增多而逐漸上升。

③停止供油過(guò)程當(dāng)柱塞上行到斜槽的上邊沿與回油孔的下邊沿相通時(shí)，供油過(guò)程即土結(jié)束。隨后回油孔與斜槽相通．柱塞上部的高壓油即通過(guò)柱塞中心的油孔和斜槽中的徑向孔流入低壓油腔，柴油壓力迅速降低，出油閥在出油閥彈簧2的作用下落人出油閥座，這時(shí)噴油泵停止向噴油器供油。當(dāng)凸輪的高點(diǎn)越過(guò)滾柱后，隨著凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，柱塞在柱塞彈簧的作用下逐漸下落．當(dāng)柱塞上端低于進(jìn)油孔時(shí)，柴油又開(kāi)始流入套筒內(nèi)。為保證配氣相位的準(zhǔn)確，在曲軸與凸輪軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通常設(shè)有專(zhuān)門(mén)的記號(hào)，在裝配過(guò)程中必須按照相關(guān)說(shuō)明書(shū)的要求將記號(hào)對(duì)準(zhǔn)，不得隨意改動(dòng)。