曲轴磨损的原因分析
曲轴在使用中承受着很大的气体爆发压力、惯性力的冲击和离心力的作用,除了有磨损特点之外,还会出现不正常损伤、轴颈表面产生划痕拉伤、烧伤、裂纹,以及曲轴发生变形、断裂等故障或事故。本文对这些曲轴损伤原因进行了分析,并提出了在日常使用中的预防措施。
曲轴的结构特点
曲轴飞轮组主要由曲轴、主轴承和飞轮等零件组成。曲轴的功用是将连杆传来的力变为扭矩,再通过飞轮向外输出功率,并通过齿轮或皮带轮驱动柴油机各机构和各系统进行工作。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴前端和曲轴后端五部分组成。主轴颈由主轴承支撑。连杆轴颈绕主轴颈中心线旋转。曲柄连接主轴颈与连杆轴颈。一个连杆轴颈与两端的曲柄构成曲拐。在曲柄的相反方向增设有平衡块,用来抵消曲轴旋转时的离心力,以减轻柴油机的振动。主轴颈和连杆轴颈之间有斜向油道相通。有些柴油机曲轴连杆轴颈部分制有离心净油腔,当曲轴旋转时,进入油腔机油的杂质和胶体被甩到油腔壁上,经净化的机油进入连杆轴颈和轴瓦之间。净油腔的加工孔用螺塞密封,使用一段时间后,应拧下螺塞,清洗油腔。曲轴前端装起动爪、曲轴正时齿轮和皮带轮。曲轴后端有飞轮接盘,通过螺栓与飞轮连接。
曲轴常见损伤
曲轴常见的损伤有轴颈磨损、轴颈表面划痕或拉伤、曲轴变形、曲轴裂纹等。这些损伤会导致曲轴的性能下降,甚至无法正常工作。因此,及时发现和修复曲轴的损伤是非常重要的。
曲轴轴颈磨损的原因
曲轴轴颈磨损的主要原因有以下几点:
1. 机油问题:机油太少或机油中存在着硬质磨料、机油变质含酸性物质。
2. 配合间隙问题:轴颈与轴瓦的配合间隙过大或过小,致使油膜难以形成,发生干摩擦会早期磨损。
3. 柴油机负荷问题:柴油机长期超负荷,柴油机在过热情况下工作,会很快磨损。
4. 离心力问题:曲轴旋转时,在离心力作用下,机油中机械杂质偏向油孔一侧,成为磨料,使轴颈磨损不匀,产生锥度。
5. 连杆问题:连杆弯曲、扭曲及缸套偏斜,使作用在曲轴上的力分布不匀,也会产生锥度。
曲轴轴颈烧伤和擦伤的原因
曲轴轴颈烧伤和擦伤的主要原因是润滑不良、冷却不足,或曲轴机械负荷过大,造成轴颈与轴瓦表面过高的热负荷。加之剧烈摩擦使表面温度进一步升高,严重时导致轴瓦减磨合金烧熔,发生烧瓦故障。过高的温度同时导致轴颈表面氧化,烧成蓝色。
曲轴裂纹的原因
曲轴裂纹产生的主要原因是应力集中造成的,一是轴颈与曲柄间圆角加工尺寸(圆角半径)过小,容易产生应力集中。二是曲柄与轴颈之间的连接处,由于过渡部位形状的“急剧”变化而产生的应力集中。三是轴颈表面高频淬火时,由于工艺上的原因,轴颈圆角部分疲劳强度降低。另外,曲轴工作中发生振动和扭动时,曲轴裂纹均增大,其中径向裂纹发展严重时,可能导致曲轴折断。
曲轴轴颈磨损的预防措施
为了延长曲轴的使用寿命,我们可以采取以下预防措施:
1. 定期更换机油和机油滤清器,确保机油的质量和数量。
2. 注意发动机的负荷,避免长时间超负荷运行。
3. 定期检查曲轴的磨损情况,及时发现和修复磨损问题。
4. 注意发动机的冷却系统,确保发动机的冷却效果良好。
5. 避免发动机在高温、高负荷的情况下长时间运行。