曲軸的功用、工作條件及制造方法

曲軸的功用是將氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ剌敵?，以?qū)動與其相連的動力裝置。此外，它還要驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)本身的配氣機(jī)構(gòu)及各種附件，如噴油泵、水泵和冷卻風(fēng)扇等。

曲軸在工作時，由于承受很高的氣體力、往復(fù)慣性力、離心力及其力矩的作用，因此曲軸內(nèi)部產(chǎn)生沖擊性的交變應(yīng)力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)），并易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，從而引起曲軸的疲勞破壞。另外由于各軸頸在很高的壓力下作高速轉(zhuǎn)動，使軸頸與軸承磨損嚴(yán)重，所以，對曲軸的要求是：耐疲勞、耐沖擊；有足夠的強(qiáng)度和剛度；軸頸表面的耐磨性好并經(jīng)常保持良好的潤滑狀態(tài)多靜平衡與動平衡要好；（3）凸輪軸的檢驗①凸輪軸彎曲度的檢驗其方法是將凸輪軸安裝于車床頂針間或以v形鐵塊安放于平板上，以兩端軸頸作為支點，用百分表檢查各中間軸頸的擺差。在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動；安裝固定可靠并加以軸向定位或限制軸向位移。

曲軸毛坯制造采用鑄造和鍛造兩種方法。鍛造曲軸主要用于強(qiáng)化程度高的內(nèi)燃機(jī)，這類曲軸一般采用強(qiáng)度極限和屈服極限較高的合金鋼（如40Cr、35CrMo等）或中碳鋼（如45號鋼）制造：造曲軸廣泛應(yīng)用于中小功率內(nèi)燃機(jī)，通常采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵鑄造，其優(yōu)占：過方，成本低；能夠鑄出合理的結(jié)構(gòu)形狀；對于強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)，排氣門熱負(fù)荷高、磨損嚴(yán)重，所以排氣門座通常都采用氣門座圈。對扭轉(zhuǎn)振動的阻尼作用優(yōu)于鋼材。

曲軸的分類

①白軸按各組成部分的連接情況，可分為組合式曲軸和整體式曲軸兩種。

即將曲軸分成若干部分，分別制造與加工，然后組裝成一個整體：其優(yōu)點是加工方便，便于產(chǎn)品系列化。缺點是拆裝不方便，組裝質(zhì)量不易保證，重量大，成本高，采用滾動軸承，噪聲大，難以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速。

整體式曲軸，即曲軸的各組成部分鑄（或鍛）造在一根曲軸毛坯上。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、強(qiáng)度及剛度好、重量輕、成本低。

②按照曲軸主軸頸數(shù)目，可分為全支承曲軸和非全支承曲軸。

全支承曲軸即是在任兩個相鄰曲拐之間都設(shè)有主軸頸的曲軸。其主軸頸總數(shù)比連桿軸數(shù)多一個。這種曲軸的優(yōu)點是曲軸的剛度大，主軸承負(fù)荷輕。其缺點是內(nèi)燃機(jī)軸向尺寸加長。非全支承曲軸的主軸頸總數(shù)等于或少于連桿軸頸數(shù)，其優(yōu)點是尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。缺點是剛度和強(qiáng)度較差，主軸承負(fù)荷較重。柴油機(jī)因負(fù)荷較重，一般多采用全支承曲軸。在柱塞偶件的上端面上，裝有另一副精密偶件（出油閥與出油閥座），稱為出油閥副。非全支承曲軸多用于負(fù)荷較輕的內(nèi)燃機(jī)。

軸瓦的檢驗

①外觀檢查

a.合金層燒熔，應(yīng)報廢。

b.表面磨損起線嚴(yán)重，發(fā)生咬傷者，應(yīng)報廢。

c.鉛青銅合金有剝落現(xiàn)象，應(yīng)報廢；若白合金層中有小片剝落，則可焊補(bǔ)修復(fù)。

d.軸瓦表面有裂紋，且裂紋較深較寬者，應(yīng)報廢。

e.軸瓦定位塊或定位銷與孔有損傷者，不能使用。

f.軸瓦外圓磨損，或用銼刀銼過應(yīng)報廢。

②測量軸瓦 測量軸瓦主要是測量合金層的厚度。來自燃油箱的燃油經(jīng)進(jìn)油口2進(jìn)人油水分離器，并從出油口流出至輸油泵。內(nèi)燃機(jī)軸瓦有兩種類型：厚壁軸瓦和薄壁軸瓦。厚壁軸瓦澆鑄的合金層厚度為5~10mm，薄壁軸瓦又有兩種：壁厚為0.90、2.30mm的，澆鑄的合金層厚度為0.4~1.0mm；壁厚為1.0~3.0mm的，澆鑄的合金層厚度為0.6~1.5mm。一般軸瓦的澆鑄厚度各機(jī)型說明書都有具體說明。

在維修過程中，可參關(guān)說明書，這里就不多講述。

測量合金層厚度的方法有兩種。

a.新舊比較法：新舊兩軸瓦厚度之差，就是磨損量。（合金層的）標(biāo)準(zhǔn)尺寸一磨損量=合金層的厚度。

b.在全套軸瓦中找出磨損后薄的一片，先測出總厚度，再測出底板厚度，二者之差即為合金層厚度。

內(nèi)燃機(jī)大修時，無論是主軸瓦或連桿軸瓦，若其中有一片因磨損過薄或損壞而不能繼續(xù)使用時，應(yīng)予以成套更換；小修和中修時則允許更換個別軸瓦。

③軸瓦座孔的失圓度和錐形度不應(yīng)超過允許范圍

a.技術(shù)要求：生產(chǎn)廠或大修時，失圓度和錐形度均不超過0.02mm；使用時，內(nèi)燃機(jī)不超過0.07mm。

b.軸瓦座孔的失圓度和錐形度超過允許值的后果：使軸瓦座與瓦片貼合不嚴(yán)，造成軸承散熱不良，瓦背漏油，軸瓦變形。

c.檢查方法：按規(guī)定力矩上好瓦蓋，然后用量缸表測量其失圓度及錐形度。

d.瓦片裝入座孔時，瓦片的兩端應(yīng)高出座孔平面0.05mm。當(dāng)柱塞開始壓油至柴油壓力超過出油閥彈簧彈力時，出油閥開始升起，但并不出油，當(dāng)出油閥升至減壓環(huán)帶下邊緣離開出油閥座孔時，高壓柴油才通過十字槽、高壓油管流向噴油器，使供油迅速開始。如果過高，則擰足扭力時會引起瓦片變形。解決的辦法是：在無定位塊的一端銼去少許。如果過低，則瓦片在座孔內(nèi)竄動。解決的辦法是：在瓦的背面墊一張與瓦片尺寸相等的薄銅皮，但應(yīng)保證刮配后有一定的合金層，同時還要注意留出油孔，允許在瓦的背面墊紙和導(dǎo)熱不良的物質(zhì)，以免影響軸承散熱。并且這種方法只能在小修和中修時使用，大修時不允許。當(dāng)擰足扭力后，瓦片不得在座內(nèi)有任何竄動，同時，瓦的背面與座孔接觸面積不應(yīng)少于75％，否則，同樣會造成潤滑與散熱不良等后果。

空氣濾清器

空氣濾清器的功用是濾除空氣中的灰塵及雜質(zhì)，將清潔的空氣送入汽缸內(nèi)，以減少活塞連桿組、配氣機(jī)構(gòu)和汽缸磨損。對空氣濾清器的要求是：濾清、阻力小、應(yīng)用周期長且保養(yǎng)方便?？諝鉃V清器的濾清方式有以下三種。

①慣性式（離心式）：利用灰塵和雜質(zhì)在空氣成分中密度大的特點，通過引導(dǎo)氣流急劇旋轉(zhuǎn)或拐彎，從而在離心力的作用下，將灰塵和雜質(zhì)從空氣中分離出來。

②油浴式（濕式）：使空氣通過油液，空氣雜質(zhì)便沉積于油中而被濾清。

③過濾式（干式）：引導(dǎo)氣流通過濾芯，使灰塵和雜質(zhì)被黏附在濾芯上。

為獲得較好的濾清效果，可采用上述兩種或三種方式的綜合濾清?？諝鉃V清器由濾清器殼和濾芯等組成，濾清器殼由薄鋼板沖壓而成。濾芯有金屬絲濾芯和紙質(zhì)濾芯等。

135系列4、6缸直列柴油機(jī)用空濾器，這種紙質(zhì)濾芯（金屬絲濾芯）濾清器目前應(yīng)用廣泛，濾芯普遍采用樹脂處理的微孔濾紙制成，濾芯上下兩端由塑料密封墊圈密封。因此，如果原來正時齒輪的間隙稍大，只要噪聲不大，還可繼續(xù)使用。柴油機(jī)工作時，空氣經(jīng)紙質(zhì)濾芯濾清后，從接管沿進(jìn)氣管被吸入汽缸。這種濾清器結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護(hù)方便；但用于塵粒量大的環(huán)境時，工作壽命較短，且不甚可靠。

國產(chǎn)135系列增壓柴油機(jī)用的旋流紙質(zhì)空氣濾清器。缺點是傳熱條件差，加工要求高，氣門座圈如工作時松脫則會造成事故。它主要由旋流粗濾器（內(nèi)部豎置有旋流管）、紙質(zhì)主精濾芯和安全濾芯三部分組成?？諝饨?jīng)旋流管離心力的作用，使空氣中的絕大部分塵粒落入旋流管下端的集塵室，塵粒再經(jīng)排氣引射管（安裝在消聲器出口處）隨柴油機(jī)廢氣一起排出。粗濾后較清潔的空氣通過紙質(zhì)精濾及安全濾芯濾清，后進(jìn)入發(fā)動機(jī)汽缸。

當(dāng)采用上述旋流紙質(zhì)空氣濾清器時，消聲器出口處需預(yù)裝有與之匹配的排氣引射管，當(dāng)柴油機(jī)排氣時，高速氣流通過喉管處使廢氣氣流增大，于是便形成了真空度。利用此真空度將空濾器集塵室中的塵粒經(jīng)橡膠管吸入排氣引射管內(nèi)，并與柴油機(jī)廢氣一起排出。

電子調(diào)速器

電子調(diào)速器在結(jié)構(gòu)和控制原理上與機(jī)械式調(diào)速器有很大不同，它是將轉(zhuǎn)速和（或）負(fù)荷的變化以電子信號的形式傳到控制單元，與設(shè)定的電壓（電流）信號進(jìn)行比較后再輸出一個電子信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作拉動供油齒條加油或減油，以達(dá)到快速調(diào)整發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。③粉漬法將曲軸用煤油或柴油洗凈抹干后，在曲軸表面均勻涂上一層滑石粉，然后用小手錘輕敲曲軸臂，如果曲軸存在裂紋，油漬就會由裂紋內(nèi)部滲出而使曲軸表面的滑石粉變成黃褐色，即可發(fā)現(xiàn)裂紋之所在。電子調(diào)速器以電信號控制代替了機(jī)械調(diào)速器中的旋轉(zhuǎn)飛重等結(jié)構(gòu)，沒有使用機(jī)械機(jī)構(gòu)，動作靈敏、響應(yīng)速度快、動態(tài)與靜態(tài)參數(shù)精度高；電子調(diào)速器無調(diào)速器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，體積小，安裝方便，便于實現(xiàn)自動控制。

常見的電子調(diào)速器有單脈沖電子調(diào)速器和雙脈沖電子調(diào)速器兩種。④供油開始和結(jié)束要求迅速干脆，防止供油停止后噴油器滴油或出現(xiàn)不正常噴射，影響噴油器的使用壽命。單脈沖電子調(diào)速器是以轉(zhuǎn)速脈沖信號來調(diào)節(jié)供油量；雙脈沖電子調(diào)速器是將轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的兩個單脈沖信號疊加起來調(diào)節(jié)供油量的。雙脈沖電子調(diào)速器能在負(fù)荷一有變化而轉(zhuǎn)速尚未變化之前就開始調(diào)整供油亙，其調(diào)整精度比單脈沖電子調(diào)速器高，更能保證供電頻率的穩(wěn)定。

雙脈沖電子調(diào)速器的基本組成主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)速傳感器、負(fù)荷傳感器和速度控制單元等組成。凸輪軸的苴主要配置有各缸進(jìn)、排氣凸輪、凸輪軸軸頸以及驅(qū)動附件的螺旋齒輪或偏心齒輪。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器用于監(jiān)測柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，并按比例產(chǎn)生交流電壓輸出；負(fù)荷傳感器用于檢測柴油機(jī)負(fù)荷的變化，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出；速度控制單元是電子調(diào)速器的核心，接受來自轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)荷傳感器的輸出電壓信號，并按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓后與轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓進(jìn)行比較，把比較后的差值作為控制信號送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)輸人的控制信號以電子（液壓、氣動）方式拉動柴油機(jī)的油量控制機(jī)構(gòu)加油或減油。

若柴油機(jī)負(fù)荷突然增加，負(fù)荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化'此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均下降）。為了使齒輪嚙合平順，減少噪聲，正時齒輪一般采用斜齒，其傾斜角度約為10°，曲軸上的正時齒輪多用合金鋼制造，而凸輪軸上的正時齒輪多用夾布膠木或工程塑料制成。上述兩種降低的脈沖信號在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較傳感器的負(fù)值信號數(shù)值小于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號數(shù)值、輸出正值的電壓信號，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使輸出軸向加油方向轉(zhuǎn)動，增加柴油機(jī)的循環(huán)供油量。

反之，若柴油機(jī)的負(fù)荷突然降低，也是負(fù)荷傳感器的輸出電壓首先發(fā)生變化，此后轉(zhuǎn)速傳感器的輸出電壓也發(fā)生相應(yīng)變化（數(shù)值均升高）。但是，這些磨損，會影響配氣機(jī)構(gòu)工作的準(zhǔn)確性，并給氣門桿端和挺柱間的間隙調(diào)整帶來困難，因此，在內(nèi)燃機(jī)大修時，應(yīng)對凸輪、凸輪、凸輪軸承、正時齒輪等進(jìn)行認(rèn)真的檢驗。上述兩種升高的脈沖信號在速度控制單元內(nèi)與設(shè)定的轉(zhuǎn)速電壓比較，此時，傳感器的負(fù)值信號數(shù)值大于轉(zhuǎn)速設(shè)定電壓的正值信號數(shù)值，速度控制單元輸出負(fù)值的電壓信號，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中使輸出軸向減油方向轉(zhuǎn)動，降低柴油發(fā)動機(jī)的循環(huán)供油量。