曲軸是發動機上的一個重要的機件,其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的,有兩個重要部位:主軸頸,連桿頸(還有其他)。主軸頸被安裝在缸體上,連桿頸與連桿大頭孔連接,連桿小頭孔與汽缸活塞連接,是一個典型的曲柄滑塊機構。

曲軸的潤滑主要是指與連桿大頭軸瓦與曲軸連桿頸的潤滑和兩頭固定點的潤滑,曲軸的旋轉是發動機的動力源,也是整個機械系統的源動力。

曲軸的工作原理

曲軸是發動機中最典型、最重要的零件之一,其功用是將活塞連桿傳遞來的氣體壓力轉變為轉矩,作為動力而輸出做功,驅動器他工作機構,并帶動內燃機輔助裝備工作。

曲軸加工工藝

雖然曲軸的品種較多,結構上一些細節有所不同,但加工工藝過程大致相同。

曲軸制造過程視頻

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(1)曲軸主軸頸及連桿頸外銑加工

在進行曲軸零件加工時,由于圓盤銑刀本身結構的影響,刀刃與工件始終是斷續接觸,有沖擊。因此,機床整個切削系統中控制了間隙環節,降低了加工過程中因運動間隙產生的振動,從而提高了加工精度和刀具的的使用壽命。

(2)曲軸主軸頸及連桿頸磨削

跟蹤磨削法是以主軸頸中心線為回轉中心,一次裝夾依次完成曲軸連桿頸的磨削加工(也可用于主軸頸磨削),磨削連桿軸頸的實現方式是通過CNC控制砂輪的進給和工件回轉運動兩軸聯動,來完成曲軸加工進給。跟蹤磨削法采用一次裝夾、在一臺數控磨床上依次完成曲軸主軸頸和連桿頸的磨削加工,能有效地減少設備費用,降低加工成本,提高加工精度和生產效率。

(3)曲軸主軸頸、連桿頸圓角滾壓機床

應用滾壓機床是為了提高曲軸的疲勞強度。據統計資料表明,球墨鑄鐵曲軸經圓角滾壓后的曲軸壽命可提高120%~230%;鍛鋼曲軸經圓角滾壓后壽命可提高70%~130%。滾壓的旋轉動力來源于曲軸的旋轉,帶動滾壓頭中的滾輪轉動,而滾輪的壓力是由油缸實施的。

發動機主要受力零件曲軸其疲勞破壞最常見的是金屬疲勞破壞,即彎曲疲勞破壞和扭轉疲勞破壞,前者的發生概率大于后者。彎曲疲勞裂紋首先產生在連桿軸頸(曲柄銷)或主軸頸圓角處,然后向曲柄臂發展。扭轉疲勞裂紋產生于加工不良的油孔或圓角處,然后向與軸線成 方向發展。金屬疲勞破壞是由于隨時間周期性變化的變應力作用的結果。曲軸破壞的統計分析表明,80%左右是彎曲疲勞產生的。

曲軸斷裂的主要原因

(1)機油長期使用變質;嚴重的超載、超掛,造成發動機長期超負荷運行而出現燒瓦事故。由于發動機燒瓦,曲軸受到嚴重磨損。

(2)發動機修好后,裝車沒經過磨合期,即超載超掛,發動機長期超負荷運行,使曲軸負荷超出容許的極限。

(3)在曲軸的修理中采用了堆焊,破壞了曲軸的動力平衡,又沒有做平衡校驗,不平衡量超標,引起發動機較大的振動,導致曲軸的斷裂。

(4)由于路況不佳,車輛又嚴重超載超掛,發動機經常在扭振臨界轉速內行,減振器失效,也會造成曲軸扭轉振動疲勞破壞而斷裂。

曲軸的維修注意事項

(1)在曲軸修理過程中,應仔細檢查曲軸有無裂紋、彎曲、扭曲等缺陷,和主軸瓦與連桿軸瓦的磨損情況,保證主軸頸與主軸瓦、連桿軸頸與連桿軸瓦之間的配合間隙在允許范圍之內。

(2)曲軸裂紋多發生在曲柄臂與軸頸之間的過渡圓角處,以及軸頸中的油孔處。

(3)維修裝復曲軸時應保證飛輪的運轉平衡。

(4)內燃機發生了燒瓦、搗缸等重大事故后,要對曲軸進行全面的檢修。