曲軸飛輪組課件

組成曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、帶輪正時齒輪(或鏈條)曲軸飛輪組

曲軸功用承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，然后通過飛輪輸出。驅(qū)動發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他輔助裝置

組成：由前端(自由端)、主軸頸、曲柄、平衡重、連桿軸頸(曲柄銷)和后端(動力輸出)。曲拐：

由一個連桿軸頸、和它左右主軸頸組成

曲拐數(shù)：取決于氣缸的數(shù)目和排列方式。直列式發(fā)動機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)；

V型發(fā)動機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。

2、曲軸材料

采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼(如45號鋼)或中碳合金鋼(如

45Mn2、40Cr等)模鍛。為了提高曲軸的耐磨性，其主軸頸和連桿軸頸表面上均需高頻淬火或氮化。3、曲軸構(gòu)造對于四缸、六缸、八缸和十二缸發(fā)動機(jī)，如下圖

2—45所示，由于曲拐是對稱布置的，往復(fù)慣性力和離心力是平衡的，從整體上看能相互抵消。但曲軸的局部確受到彎矩的作用。

曲軸軸向定位

為阻止車輛行駛時，離合器經(jīng)常結(jié)合與分離和帶錐齒輪驅(qū)動時施加于曲軸上的軸向力以及在上、下坡行駛或突然加速、減速出現(xiàn)的軸向力作用而使曲軸有軸向竄動的趨勢，曲軸必須有軸向定位，以保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作。但也應(yīng)允許曲軸受熱后能自由膨脹。曲軸作為轉(zhuǎn)動件，必須與其固定件之間有一定的軸向間隙。曲軸軸向定位是通過止推裝置實(shí)現(xiàn)的，只能有一處設(shè)置軸向定位裝置。

曲軸徑向密封曲軸徑向密封環(huán)：安放在曲軸的自由端(前端)和飛端。作用：防止內(nèi)燃機(jī)機(jī)體內(nèi)的機(jī)油外溢和水(汽)

與灰塵進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。

多曲拐的布置：

常用的多缸發(fā)動機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序如下：四沖程直列四缸發(fā)動機(jī)發(fā)火次序：發(fā)火間隔角應(yīng)

180°。四個曲拐布置在同一平面內(nèi)。發(fā)火次序有兩種可能的排列法

1—2—4—31—3—4—2

四沖程直列六缸發(fā)動機(jī)發(fā)火次序發(fā)火間隔角應(yīng)為720°／6=120°。曲拐布置六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)，各平面夾角為120°。曲拐的具體布置有兩種方案，第一種發(fā)火次序是：1—5—3—6—2--4，另一種發(fā)火次序是：1—4—2—6—3—5。

四沖程V型八缸發(fā)動機(jī)發(fā)火次序V型八缸機(jī)有四個曲拐，其四個曲拐布置在同一平面內(nèi)，也可以布置在兩互相錯開90°的平面內(nèi)，這樣可使發(fā)動機(jī)得到更好的平衡性。發(fā)火次序?yàn)?—8—4—3—6—5—7—2

曲軸扭轉(zhuǎn)減振器

常用摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器分類橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器硅油式扭轉(zhuǎn)減振器

飛輪功用將在作功行程中輸入于曲軸的動能的一部分貯存起來，用以在其他行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過上、下止點(diǎn)，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出扭矩盡可能均勻，并使發(fā)動機(jī)有可能克服短時間的超載荷。此外，飛輪又往往用作摩擦式離合

器的驅(qū)動件。

圖2-84曲軸彎曲的檢查

曲軸飛輪組的檢修

曲軸的裂紋檢驗(yàn)。曲軸的裂紋多發(fā)生在曲柄臂與軸頸之間的過渡圓角處，以及油孔處。前者是橫向裂紋，嚴(yán)重時將造成曲軸斷裂；后者多為軸向裂紋，它將沿斜置油孔的銳邊軸向發(fā)展。

曲軸的橫向、軸向裂紋主要是由應(yīng)力集中引起的，曲軸變形和修磨不慎也會使過渡區(qū)的應(yīng)力陡增，加劇曲軸的疲勞斷裂，應(yīng)用磁力探傷法或浸油敲擊法對曲軸進(jìn)行裂紋的檢驗(yàn)。

曲軸的磨損與檢驗(yàn)。主軸頸和連桿軸頸的磨損是不均勻的，且磨損部位有一定的規(guī)律性。

主軸頸和連桿軸頸徑向的最大磨損部位相互對應(yīng)，即各主軸頸的最大磨損部位靠近連桿軸頸一側(cè)；而連桿軸頸的最大磨損部位在主軸頸一側(cè)。連桿軸頸的徑向不均勻磨損是由于作用在軸頸上的力沿圓周方向不均勻引起的。

連桿軸頸軸向也呈不均勻磨損，使連桿軸頸磨損呈錐形。這是因?yàn)榍S旋轉(zhuǎn)時，離心力使?jié)櫥椭械臋C(jī)械雜質(zhì)堆積在連桿軸頸與油流相背的一端。

實(shí)踐證明，連桿軸頸的磨損比主軸頸的磨損嚴(yán)重，主要是由于連桿軸頸的負(fù)荷較大、潤滑條件較差等原因造成的。

主軸頸的不均勻磨損后果也相當(dāng)嚴(yán)重，各軸頸不同方向的磨損，導(dǎo)致主軸頸同軸度的破壞，這往往是某些曲軸斷裂的原因。軸頸表面還可能出現(xiàn)擦傷和燒傷，擦傷主要是機(jī)油不清潔，其中較大的機(jī)械雜質(zhì)在軸頸表面劃出溝痕。燒瓦后，軸頸表面會出現(xiàn)嚴(yán)重的擦傷劃痕，軸頸表面燒灼變成藍(lán)色。

經(jīng)探傷檢查允許修復(fù)的曲軸，在進(jìn)行軸頸磨損量的檢查時，先檢查軸頸有無磨痕和損傷，再測量主軸頸和連桿軸頸的圓度誤差及圓柱度誤差。

對曲軸短軸頸的磨損以檢驗(yàn)圓度誤差為主，對長軸頸則必須檢驗(yàn)圓度和圓柱度誤差。曲軸主軸頸和連桿軸頸的圓度、圓柱度誤差均不得大于0.025mm，超過該值則按修理尺寸對軸頸進(jìn)行磨削修理。

曲軸的變形與檢驗(yàn)。若曲軸主軸頸的同軸度誤差大于0.05mm，則稱為曲軸彎曲。若連桿軸頸分配角誤差大于0°30′，則稱為曲軸扭曲。曲軸產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，是由于使用不當(dāng)和修理不當(dāng)造成的。例如發(fā)動機(jī)在爆震和超負(fù)荷等條件下工作，個別汽缸不工作或工作不均衡，各道主軸承松緊度不一致，主軸承座孔同軸度偏差增大等，都會造成曲軸承載后的彎扭變形。曲軸彎曲變形后，將加劇活塞連桿組和汽缸的磨損以及曲軸和軸承的磨損，甚至加劇曲軸的疲勞折斷。

曲軸扭曲變形，將影響發(fā)動機(jī)的配氣正時和點(diǎn)火正時。經(jīng)驗(yàn)證明，扭曲變形主要是燒瓦和個別活塞卡缸(脹缸)造成的。當(dāng)個別汽缸壁間隙過小或活塞熱膨脹過大時，活塞運(yùn)動阻力將增大，曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，引起活塞卡缸，若未及時發(fā)現(xiàn)或卡缸后處理不當(dāng)，便會導(dǎo)致曲軸的扭曲。此外，拖帶掛車時起步過猛和緊急制動(未踩下離合器時)以及起動、超載等，都會引起曲軸的扭曲變形及其他耗損。

檢驗(yàn)彎曲應(yīng)以兩端主軸頸的公共軸線為基準(zhǔn)，檢查中間主軸頸的徑向圓跳動誤差。檢驗(yàn)時，將曲軸兩端主軸頸分別放置在檢驗(yàn)平板的V形塊上，并將百分表觸頭垂直地抵在中間主軸頸上(與兩端主軸頸相比較，由于中間主軸頸兩側(cè)的汽缸進(jìn)氣阻力最小，中間主軸頸的負(fù)荷最大，因而在此處的彎曲度最大)，如圖2-62所示。慢慢轉(zhuǎn)動曲軸一圈，百分表指針?biāo)镜淖畲髷[差即為中間主軸頸的徑向圓跳動誤差值，若該值大于0.15mm，則應(yīng)進(jìn)行壓力校正；若低于此限值則可磨削主軸頸予以修正。

圖2-62曲軸彎曲的檢查

曲軸的修理方法如下：

曲軸檢驗(yàn)分類時應(yīng)注意：當(dāng)曲軸主軸頸和連桿軸頸圓度誤差大于0.025mm或表面劃傷時，應(yīng)磨削修理；當(dāng)軸頸的圓度、圓柱度誤差小于0.025mm，且表面無其他類型的損傷，以及圓跳動誤差不大于0.15mm時，可直接使用，無須修磨；當(dāng)兩種軸頸圓柱度誤差大于0.025mm或有其他類型的損傷，但圓跳動誤差不大于0.15mm時，可直接修磨并通過修磨來校正變形，否則必須先校正至小于0.15mm才能進(jìn)行修磨。

某些進(jìn)口車采用軟氮化工藝強(qiáng)化的曲軸，表面硬度為HRC64～67，不僅具有很好的耐磨性，還具有很好的抗粘著、抗擦傷性能，而且疲勞強(qiáng)度可提高60%左右，強(qiáng)化層的深度可達(dá)0.20mm。因此，這種曲軸無修理尺寸(俗稱一次性曲軸)，檢驗(yàn)時用有機(jī)溶劑洗凈表面的油污，再噴灑5%～10%的氯化銅溶液，等30～40s后，若不改變顏色則可繼續(xù)使用(軸頸的圓度誤差必須在公差范圍內(nèi))；若溶液由淺藍(lán)色變?yōu)橥该?，軸頸表面變?yōu)殂~色，則說明強(qiáng)化層已磨損耗盡，則應(yīng)更換新軸。在使用維修過程中，應(yīng)注意此種曲軸的軸承間隙一般不得大于0.08mm，使用極限間隙不得大于0.12mm。

曲軸連桿軸頸和主軸頸的修理尺寸，是根據(jù)曲軸軸頸前一次的修理尺寸、磨損程度和磨削量來選擇的。

曲軸連桿軸頸和主軸頸的修理尺寸，汽油機(jī)一般為四級，柴油機(jī)可達(dá)六級；相鄰兩級修理尺寸的級差以0.25mm遞減，并在數(shù)值前加“—”作為其代號。

由于受汽車報(bào)廢里程的限制，曲軸的修理尺寸比以前有所減少。如豐田、桑塔納轎車已減少至三級，軸頸尺寸最大縮小為0.75mm；標(biāo)致汽車僅有兩級縮小尺寸，第一級縮小尺寸為0.30mm，第二級縮小至0.50mm。具體修理尺寸應(yīng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)要求來決定。

在保證磨削質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能選擇最接近的修理尺寸級別，以延長曲軸的使用壽命。曲軸的連桿軸頸和主軸頸應(yīng)分別磨削成同一級別的修理尺寸，以便于選配軸承，保證合理的配合間隙

飛輪的修理方法如下：

①更換齒圈：當(dāng)飛輪齒圈出現(xiàn)斷齒或齒端沖擊耗損，與起動機(jī)齒輪嚙合困難時，需更換齒圈或飛輪組件。齒圈與飛輪的配合過盈為0.30～0.60mm。更換時先將齒圈加熱至

623K～673K，再進(jìn)行熱壓配合。

②修整飛輪工作平面：飛輪工作平面有嚴(yán)重?zé)苹蚰p溝槽深大于0.50mm時，應(yīng)進(jìn)行修整。修整后工作平面的平面度誤差不得大于0.10mm；飛輪厚度極限減薄量為lmm；與曲軸裝配后的端面圓跳動誤差不得大于0.15mm。

③曲軸、飛輪、離合器總成組裝后進(jìn)行動平衡試驗(yàn)：組件動不平衡量應(yīng)不大于原廠規(guī)定。東風(fēng)、解放牌汽車的動不平衡量不大于100g·cm；國產(chǎn)輕型載貨汽車、客車以及進(jìn)口載貨汽車的動不平衡量一般不大于70g·cm，轎車不大于30g·cm。組件的動不平衡量過大，將使組件共振臨界轉(zhuǎn)速降低。假若共振臨界轉(zhuǎn)速降至發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速內(nèi)，曲軸就會長期在共振條件下工作，造成曲軸早期疲勞斷裂，飛輪殼早期產(chǎn)生縱向裂紋，甚至引起手動變速器直接擋自動脫擋等故障。因此，更換飛輪或齒圈、離合器壓盤或總成之后，都應(yīng)重新進(jìn)行組件的動平衡試驗(yàn)。

曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的檢查方法如下：

現(xiàn)代發(fā)動機(jī)曲軸的前端多數(shù)都裝有扭轉(zhuǎn)減振器，用于減小曲軸的共振傾向和平衡曲軸前后兩端的振動，降低曲軸的疲勞應(yīng)力。目前采用比較普遍的是橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器。檢查扭轉(zhuǎn)減振器時，若發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)(輪轂)與外環(huán)(風(fēng)扇皮帶或平衡盤)之間的橡膠層脫層，內(nèi)、外環(huán)出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，兩者的裝配記號(到線)互相錯開，則說明扭轉(zhuǎn)減振器已喪失了工作能力，必須更換。

曲軸軸承的選配

現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的主軸承和連桿軸承，為適應(yīng)高速、重載、高自鎖性能的要求，并達(dá)到便于大批量生產(chǎn)和降低成本的目的，普遍采用薄型多層合金(3～5層)的滑動軸承。直接選配、不“刮瓦”、不加墊就是現(xiàn)代曲軸軸承的修理特點(diǎn)。

軸承的耗損。軸承耗損的形式有：磨損、合金疲勞剝落、軸承疲勞收縮及粘著咬死等等。軸承的徑向間隙的使用限度，載貨汽車為0.20mm，轎車為0.15mm，逾限后因軸承對潤滑油的流動阻尼能力減弱，使主油道壓力降低98kPa左右，可能會破壞軸承的正常潤滑；加之引起的沖擊載荷，又造成軸承疲勞應(yīng)力劇增，使軸承疲勞而導(dǎo)致粘著咬死，最終使發(fā)動機(jī)喪失工作能力。因此行車中應(yīng)注意，發(fā)現(xiàn)“瓦響”應(yīng)立即停車檢修。二級維護(hù)時，必須檢查軸承間隙，發(fā)現(xiàn)軸承間隙逾限時，及時更換軸承。若因曲軸異常磨損造成上述故障，則進(jìn)行修磨或校正曲軸。發(fā)動機(jī)總成修理時需更換全部軸承。

(2)軸承的選配。軸承的選配包括：選擇合適內(nèi)徑的軸承以及檢驗(yàn)軸承的高出量、自由彈開量、橫向裝配標(biāo)記(凸唇)、軸承鋼背表面質(zhì)量等。

①選擇軸承內(nèi)徑：根據(jù)曲軸軸頸的直徑和規(guī)定的軸承徑向間隙選擇合適內(nèi)徑的軸承?，F(xiàn)代發(fā)動機(jī)曲軸軸承制造時，根據(jù)選配的需要，其內(nèi)徑已制成一個尺寸系列，如東風(fēng)EQ6100型發(fā)動機(jī)的曲軸軸承就有14種不同內(nèi)徑的軸承供選用。

②檢驗(yàn)軸承鋼背表面質(zhì)量：鋼背光整無損，橫向定位凸唇完好。

③檢驗(yàn)軸承的自由彈開量：汽油機(jī)的軸承彈開量一般為0.8～1.5mm，柴油機(jī)為1.5～2.5mm，如圖2-64(a)所示。

④檢驗(yàn)軸承的高出量：汽油機(jī)軸承的高出量一般為0.04～0.09mm。檢驗(yàn)時把軸承裝入軸承孔，按原廠規(guī)定的緊固力矩?cái)Q緊兩側(cè)的緊固螺栓，然后完全松開一側(cè)的緊