發動機曲軸彎扭變形原因分析與矯正方法

曲軸是發動機的主要部件，其功用是承受連桿傳來的力，並由此產生曲軸繞其本身軸線旋轉的力矩。它通過飛輪將扭矩傳遞給拖拉機的傳動系統，使拖拉機行走。同時還驅動配氣機構和其他輔助裝置。發動機曲軸工作中要承受氣體作用力，往復慣性力和旋轉慣性力以及它們所產生的力矩，曲軸處於交變應力的狀態。因此，彎扭變形是曲軸工作中常發生的故障。曲軸彎扭變形後若繼續使用，將加速曲軸連桿機構的磨損，甚至使曲軸產生裂紋和斷裂。因此，在發動機修理中，必須對此進行檢驗。發現曲軸有彎扭變形要及時進行維修，不可湊合使用，以免釀成大的事故。  www.ttkaiche.com  

1 曲軸彎扭變形的原因

1.1曲軸軸瓦裝配不當

曲軸兩端主軸瓦上緊力不一致，曲軸軸頸或軸承座孔軸線不在同一直線上，使曲軸工作中受力不勻，經常振動而發生彎扭變形。曲軸主軸瓦和連桿軸瓦與軸頸的間隙過大，曲軸工作中會受到徑向沖擊；曲軸端隙過大，運轉時前後移動，使曲軸受到軸向沖擊。

1.2活塞、軸瓦故障

活塞在氣缸中卡住、發動機發生燒瓦、抱軸，都將使曲軸受力嚴重不均衡而產生彎曲或扭曲變形。

1.3曲軸動平衡被破壞

活塞或連桿重量不一致，相差過大，超過允許范圍；發動機運轉不平穩，各軸頸受力不均勻；點火時間不准確，過早或過遲，或經常有一只或兩只氣缸不工作，使發動機運轉不平衡，曲軸受力不均勻；曲軸連桿組以及曲軸與飛輪的平衡遭破壞。

1.4操作錯誤

汽車起步行駛時，放松離合器踏板動作過於迅速，接合不柔和。或利用沖力啟動發動機，使曲軸受到突然的猛擊；在發動機動力不足的情況下或高速擋在低速下勉強行駛；發動機經常發生不正常的燃燒，使曲軸受到突然的沖擊性負荷而變形；駕駛中緊急制動，使曲軸突然受到很大扭力，促使曲軸彎、扭；發動機突然加速，或超負荷運轉，使曲軸過分地受到振動。

1.5曲軸自身不足

曲軸材質的不佳，有縮孔、夾渣、雜質，或由於制造和加工上的缺陷，或曲軸過度磨損和超細（修磨時過分縮小），強度、剛度不足，或由於裝配不當，而產生彎曲、扭轉。    

2 曲軸變形度檢驗

2.1曲軸彎曲度檢驗

曲軸直線度檢驗時，一般是利用V形鐵在平台上進行測量。對於較小的曲軸也可以在機床上進行測量。檢驗時，將曲軸清洗干淨，擦干後，將曲軸第一道和最後一道主軸頸用V形塊支承，將百分表觸針抵在中間主軸頸上軸承溝槽未磨損的部位。慢慢轉動曲軸（應避開油孔位置），找出反映在百分表上的最小讀數，轉動表盤使表針對零。再把曲軸轉動180°，這時百分表讀數即為曲軸彎曲的擺差，擺差的一半即為曲軸的彎曲度。如曲軸主軸頸為雙數，應測中間兩道主軸頸的擺差，以最大值為准。擺差度不得超過0. 15 mm，否則應矯正，若直線度超過0. 20 mm，應報廢。

2.2曲軸扭轉變形的檢測

曲軸扭轉變形將引起連桿軸頸分配角的變化。連桿軸頸分配角是指連桿軸徑軸線沿曲軸回轉平面圓周分布的角度。

曲軸扭轉變形的技術要求是：各連桿軸頸軸線對主軸頸軸線的平行度誤差，整體式曲軸應不大於0. 01 mm，組合式曲軸應不大於0. 03 mm；連桿軸頸分配角偏差值不得大於±30′。

檢測時先轉動曲軸使第一和最後一缸連桿軸頸位於最高處，如圖所示。在最大高度附近用百分表測頭檢測軸頸表面，以確認其處於最高位置。轉動角度刻度盤，使其對正“0”位。按曲軸旋轉的工作方向轉動曲軸，使與第一連桿軸頸相近的連桿軸頸也到達最高位置，確認後在角度盤上讀出其分配角的大小。依次檢測其他各連桿軸頸。檢測完畢後再將第一缸連桿軸頸轉至水平位置（H面），用百分表測量各截面相對高度，並轉動百分表刻度盤，選擇相對“0”點。按曲軸工作方向轉動曲軸，使與第一缸相近的連桿軸頸表面的各截面相對高度在百分表測得是相對“0”位的位置，在角度盤上讀出該軸頸的分配角的大小。依次檢測各連桿軸頸。檢測結束後選取兩種角度始點下，連桿軸頸分配角誤差值最大者作為分配角偏差的檢測結果。    

3 曲軸彎曲的矯正

曲軸的直線度超過允許值時，必須進行矯直。常用的矯直方法有以下幾種：

3.1冷壓矯直曲軸

冷壓矯直通常在壓床上進行。曲軸兩端主軸頸上墊以V形塊（與軸頸接觸處墊以銅皮），放在壓床台面上。轉動曲軸，使曲軸向上彎，並將壓頭對准中間主軸頸。將百分表放置在被壓主軸頸上，觸針桿與主軸頸下表面接觸，調整表盤使表針指零。在曲軸彎曲最大的凸面加壓，壓力應緩緩增加。壓彎量為曲軸彎曲量的10～15倍，並保持壓力1.5～2 min。時效熱處理，以消除冷壓時產生的內應力（加熱到300～500℃，保溫0.5～1 h）。壓矯時應進行多次反復，直至符合要求為止。為減小曲軸受壓變形時產生的內應力，每次施壓時應挪開百分表，用手錘輕擊軸頸兩側曲軸臂。冷壓矯正的效果不夠穩定，曲軸工作時易恢復原來的變形。同時矯正後會在軸頸表層產生塑性變形和殘余內應力，造成應力集中。

3.2冷作敲擊法矯直曲軸

用金屬打擊曲軸的曲柄臂表面，以此使得曲柄臂產生彎曲變形，從而得到理想的曲軸中心線變位。矯直時，可根據曲軸的彎曲狀態。選擇適當的曲柄臂表面進行冷作敲擊，使曲軸的各種不同變形均可矯直。

3.3熱烘頂壓法矯直曲軸

在彎曲處曲柄臂之間加一頂壓螺栓，按直線度數值的大小，向彎曲的相反方向頂壓，具體頂彎多大，應由實際經驗而定。然後在頂壓螺栓兩旁柄臂上，用噴燈均勻加熱至30℃左右，待曲軸冷卻後，拆除頂壓螺栓。檢查曲軸直線度。如此反復進行，直到將曲軸矯直為止。上述加熱其目的是加速變形穩定矯直效果，減少殘余變形，從而減少了彈性回復。

3.4磨削矯直曲軸

對直線度大於0. 06 mm或小於0. 10 mm的曲軸，通常在曲軸的修磨過程中進行矯直。