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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、活塞連桿組往復運動的慣性力和旋轉質量的離心力；

b.燃燒氣體的壓力、活塞連桿組往復運動的慣性力和旋轉質量的離心力產(chǎn)生的力矩；

c.油膜脈動的擠壓應力；

d.旋轉運動速度高；

e.巳潤滑條件較好，但受到較多雜質的沖刷作用。

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、檢驗與校正

1)曲軸彎、扭的原因

①內燃機工作不平穩(wěn)，各軸頸受力不均衡；

②內燃機突然超負荷工作，使曲軸過分受振；

③內燃機經(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，運轉時前后移動。

當曲軸彎、扭超過一定值后，將加速曲軸和軸承的磨損，嚴重時會使曲軸出現(xiàn)裂紋甚至折斷，同時還會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氣的壓力，并經(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、高壓的燃氣作用下，不斷地作高速往復直線運動。由于受到周期性變化的燃氣壓力和往復慣性力的作用，活塞承受很大的機械負荷和熱負荷，加之溫度分布不均勻，就會引起熱應力。因此，要求活塞必須有較輕的重量以及足夠的強度與剛度?；钊诟邷亍⒏邏?、高速條件下工作，其潤滑條件較差，活塞與汽缸壁摩擦嚴重。為減小磨損，活塞表面必須耐磨。

高速內燃機的活塞通常采用鑄鋁合金。隨著內燃機的不斷強化，采用鍛鋁合金或共晶鋁硅合金的活塞日益增多，而高增壓內燃機較多采用鑄鐵活塞，其目的在于提高其強度，減小熱膨脹系數(shù)?；钊幕緲嬙炜煞譃轫敳俊h(huán)槽部（防漏部或頭部）、活塞銷座和裙部四部分。

①頂部頂部是構成燃燒室的一部分，其結構形狀與發(fā)動機及燃燒室的型式有關。活塞頂部的幾種不同結構形狀。小型內燃機大多采用平頂活塞，優(yōu)點是制造簡單，受熱面積小。大多數(shù)內燃機的活塞頂部由于要形成特殊形狀的燃燒室，其形狀比較復雜，一般都制有各種各樣的凹坑。凹坑是為了改善發(fā)動機的燃燒狀況而設置的，使可燃混合氣的形成更有利，燃燒過程更完善。有的內燃機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。

內燃機活塞所受的熱負荷大（尤其是直接噴射式內燃機），往往會使活塞引起熱疲勞，產(chǎn)生裂紋。因此，有的內燃機可從連桿小頭上的噴油孔噴射機油，野外搶修柴油發(fā)電機，以冷卻活塞頂內壁。也有的內燃機在機體里設有專門的噴油機構，也可起到同樣的作用。活塞頂部因承受燃氣壓力，所以一般比較厚；有的活塞頂內部還制有加強筋。

②環(huán)槽部環(huán)槽部主要用于安裝活塞環(huán)以防止燃油或燃氣漏入曲軸箱，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。

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

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

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。活塞銷座與頂部之間往往還有加強筋，以增加剛度。銷座孔內設有安裝彈性卡環(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，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。其作用主要是對活塞在汽缸內的運動加以導向，此外它還承受側壓力。柴油機由于燃氣壓力高，側壓力大，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，柴油機活塞與汽缸壁的裝配間隙要比油機的大。為了保證柴油機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，柴油機應具有更多的密封環(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”的方法進行修復，其工藝要點簡述如下。

①焊修前的準備 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，用電焊在斷縫兩側先點焊幾點，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部位加溫至350~450℃，再用直徑3~4mm的低碳鋼電焊條進行電焊焊接。焊接時，用采用對向焊接（與裂紋垂直方向移動焊條）的方法，而且每焊完一層后，應立即清除焊渣，再焊下一層。

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

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