曲轴的功用、工作条件及制造方法
曲轴的功用是将气体压力转变为扭矩输出,以驱动与其相连的动力装置。此外,它还要驱动内燃机本身的配气机构及各种附件,如喷油泵、水泵和冷却风扇等。
曲轴在工作时,由于承受很高的气体力、往复惯性力、离心力及其力矩的作用,因此曲轴内部产生冲击性的交变应力(拉伸、压缩、弯曲、扭转),并易产生扭转振动,从而引起曲轴的疲劳破坏。另外由于各轴颈在很
720KW柴油发电机工厂
曲轴的功用、工作条件及制造方法
曲轴的功用是将气体压力转变为扭矩输出,以驱动与其相连的动力装置。此外,它还要驱动内燃机本身的配气机构及各种附件,如喷油泵、水泵和冷却风扇等。
曲轴在工作时,由于承受很高的气体力、往复惯性力、离心力及其力矩的作用,因此曲轴内部产生冲击性的交变应力(拉伸、压缩、弯曲、扭转),并易产生扭转振动,从而引起曲轴的疲劳破坏。另外由于各轴颈在很高的压力下作高速转动,使轴颈与轴承磨损严重,所以,对曲轴的要求是:耐疲劳、耐冲击;有足够的强度和刚度;轴颈表面的性好并经常保持良好的润滑状态多静平衡与动平衡要好;在使用转速范围内不能产生扭转振动;安装固定可靠并加以轴向定位或限制轴向位移。②推力轴承轴向定位凸轮轴的一道轴承为推力轴承,装在轴承座孔内并用螺钉固定在机体上,其端面与凸轮轴的凸缘隔圈之间应留有适当的间隙。
曲轴毛坯制造采用铸造和锻造两种方法。锻造曲轴主要用于强化程度高的内燃机,这类曲轴一般采用强度极限和屈服极限较高的合金钢(如40Cr、35CrMo等)或中碳钢(如45号钢)制造:造曲轴广泛应用于中小功率内燃机,通常采用高强度球墨铸铁铸造,其优占:过方,成本低;能够铸出合理的结构形状;对扭转振动的阻尼作用优于钢材。松开固定螺钉可变更两凸缘盘间的相对角位置,从而也就变更了整个喷油泵的供油提前角。
曲轴的分类
①白轴按各组成部分的连接情况,可分为组合式曲轴和整体式曲轴两种。
即将曲轴分成若干部分,分别制造与加工,然后组装成一个整体:其优点是加工方便,便于产品系列化。缺点是拆装不方便,组装质量不易保证,重量大,成本高,采用滚动轴承,噪声大,难以适应高转速。
整体式曲轴,即曲轴的各组成部分铸(或锻)造在一根曲轴毛坯上。其优点是结构简单紧凑、强度及刚度好、重量轻、成本低。
②按照曲轴主轴颈数目,可分为全支承曲轴和非全支承曲轴。
全支承曲轴即是在任两个相邻曲拐之间都设有主轴颈的曲轴。其主轴颈总数比连杆轴数多一个。这种曲轴的优点是曲轴的刚度大,主轴承负荷轻。对空气滤清器的要求是:滤清、阻力小、应用周期长且保养方便。其缺点是内燃机轴向尺寸加长。非全支承曲轴的主轴颈总数等于或少于连杆轴颈数,其优点是尺寸小、结构简单、紧凑。缺点是刚度和强度较差,主轴承负荷较重。柴油机因负荷较重,一般多采用全支承曲轴。非全支承曲轴多用于负荷较轻的内燃机。
曲轴弯、扭的检验
①曲轴弯曲的检验将曲轴的两端放在检验平板上的“v”形架上,以前后端未发生磨损部分为基面(前端以正时齿轮轴颈,后端以装飞轮的突缘)校对中心水平后,用百分表进行测量。将装、刮配好轴瓦的连杆夹稳在虎钳上,且按规定力矩上好连杆螺栓,用量缸表配合外径千分尺测量出瓦孔直径。测量时,百分表的量头对准曲轴中间的一道(被检验曲轴的主轴颈个数为单数时)或两道(被检验曲轴的主轴颈个数为双数时)曲轴轴颈,用手慢慢转动曲轴一圈后,百分表上所指的大和小的两个读数之差的1/2,即为曲轴的弯曲度。
测量时,不可将百分表的量头放在轴颈的中间,而应放在曲颈的一端,否则,由于轴颈不同圆,而对曲轴的弯曲量作出不正确的结论。必须指出,这样测出的结果,因为牵涉到两端轴颈失圆所增加的误差,故为一近似值。因为失圆和弯曲的方向往往并不重合。
弯曲度多用弯曲摆差来表示,弯曲摆差为弯曲度的两倍,其摆差一般不应超过0.10mm。曲轴中间轴颈中心弯曲,如不超过0.05mm时,可不加修整;如超过0.05~0.10mm时,可以结合轴颈磨削一并予以修正;如超过0.10mm时,则需加以校正。柴油机驱动其他工作机械(如发电机、水泵等)时,如其输出转矩与工作机械克服工作阻力所需的转矩(阻力矩)相等,则工作处于稳定状态(转速基本稳定)。
②曲轴扭转的检验曲轴弯曲检验以后,将连杆轴颈(如1、6或2、5或3、4)转到水平位置,用百分表测出相对应的两个连杆轴颈的高度差,即为扭转度,曲轴的扭转度一般较小,可在修磨曲轴轴颈时予以修正。

轴瓦的检验
①外观检查
a.合金层烧熔,应报废。
b.表面磨损起线严重,发生咬伤者,应报废。
c.铅青铜合金有剥落现象,应报废;若白合金层中有小片剥落,则可焊补修复。
d.轴瓦表面有裂纹,且裂纹较深较宽者,应报废。
e.轴瓦定位块或定位销与孔有损伤者,不能使用。
f.轴瓦外圆磨损,或用锉刀锉过应报废。
②测量轴瓦 测量轴瓦主要是测量合金层的厚度。内燃机轴瓦有两种类型:厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。厚壁轴瓦浇铸的合金层厚度为5~10mm,薄壁轴瓦又有两种:壁厚为0.90、2.30mm的,浇铸的合金层厚度为0.4~1.0mm;壁厚为1.0~3.0mm的,浇铸的合金层厚度为0.6~1.5mm。一般轴瓦的浇铸厚度各机型说明书都有具体说明。曲轴裂纹和折断的原因、检验及修理1)原因其原因除与曲轴弯、扭大致相同外,还有以下几个方面。
在维修过程中,可参关说明书,这里就不多讲述。
测量合金层厚度的方法有两种。
a.新旧比较法:新旧两轴瓦厚度之差,就是磨损量。(合金层的)标准尺寸一磨损量=合金层的厚度。
b.在全套轴瓦中找出磨损后薄的一片,先测出总厚度,再测出底板厚度,二者之差即为合金层厚度。
内燃机大修时,无论是主轴瓦或连杆轴瓦,若其中有一片因磨损过薄或损坏而不能继续使用时,应予以成套更换;小修和中修时则允许更换个别轴瓦。
③轴瓦座孔的失圆度和锥形度不应超过允许范围
a.技术要求:生产厂或大修时,失圆度和锥形度均不超过0.02mm;使用时,内燃机不超过0.07mm。
b.轴瓦座孔的失圆度和锥形度超过允许值的后果:使轴瓦座与瓦片贴合不严,造成轴承散热不良,瓦背漏油,轴瓦变形。
c.检查方法:按规定力矩上好瓦盖,然后用量缸表测量其失圆度及锥形度。
d.瓦片装入座孔时,瓦片的两端应高出座孔平面0.05mm。如果过高,则拧足扭力时会引起瓦片变形。解决的办法是:在无定位块的一端锉去少许。如果过低,则瓦片在座孔内窜动。解决的办法是:在瓦的背面垫一张与瓦片尺寸相等的薄铜皮,但应保证刮配后有一定的合金层,同时还要注意留出油孔,允许在瓦的背面垫纸和导热不良的物质,以免影响轴承散热。经验法:在轴瓦表面加入一薄层机油,并将瓦盖按规定力矩拧紧(拧紧顺序同上),用双手的腕力扳动曲轴臂,能使曲轴转动一圈左右为合适。并且这种方法只能在小修和中修时使用,大修时不允许。当拧足扭力后,瓦片不得在座内有任何窜动,同时,瓦的背面与座孔接触面积不应少于75%,否则,同样会造成润滑与散热不良等后果。
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