曲轴磨损规律
曲轴的主轴颈和连杆轴颈在径向和轴向的磨损都是不均匀的。径向磨损会形成椭圆,而轴向磨损会形成锥形。
连杆轴颈的磨损最大部位通常在内侧面,即靠近曲轴中心线的一侧。这是因为发动机工作时,气体压力和惯性力的合力沿连杆方向的分力和连杆大头离心力的合力作用在轴颈的内侧面上,使其与轴承接触时间最长,磨损最为严重。连杆轴颈沿轴线方向的磨损最大部位一般出现在机械杂质偏聚的一侧和各个受力部位。磨损后的锥形除了与连杆弯曲和气缸中心线与曲轴中心线不垂直有关外,还和曲轴油道的布置有关。通常,通向连杆轴颈的油道是倾斜的,曲轴旋转时,润滑油中的机械杂质在离心力的作用下会分散在油道的末端并沿油道进入轴承配合副,从而加速磨损,形成锥形。此外,连杆大端的结构也会影响轴颈的锥形磨损。如果连杆大端是偏置的,连杆上的力分布不均匀,使得轴向磨损也不均匀,承受最大作用力的部位磨损最重,从而形成锥形。
主轴颈的径向磨损后呈椭圆形,最大磨损部位通常靠近连杆轴颈一侧。原因是主轴颈受到连杆、连杆轴颈与曲柄的离心力作用,使其靠近连杆轴颈一侧的磨损较大。主轴颈沿轴向的磨损通常不均匀,没有固定规律。直列式发动机的连杆轴颈的磨损通常比主轴颈大,因为其负荷更大且润滑条件较差。然而,主轴颈不同方向的磨损会导致其不同心度增大,增加曲轴的弯曲变形,这往往是曲轴断裂的原因之一。
止推面的磨损是由于曲轴需要有合适的轴向间隙。间隙过小,会使机件受热膨胀而卡死;间隙过大,会给活塞连杆组带来不正常磨损。在使用中,止推垫表面的轴承合金会逐渐磨损,同时曲轴止推面也会逐渐磨损,使间隙增大。
减磨措施
在修理时,确保装配质量非常重要。组装柴油机时,每一步都应精细到位。安装曲轴前,要做好曲轴的清洗工作,曲轴油道要用高压空气吹净。某些曲轴的曲柄开有侧孔,并用螺钉堵死,由于离心力的作用,从机油中分离出来的杂质会堆积于此,要卸下螺钉仔细清洗。装配曲轴时,应选用优质轴承,且与曲轴为同一级别,以保证其与轴颈接触面积在75%以上,接触点必须分布均匀、轻重一致。松紧度也须合适,按规定转矩拧紧螺栓后要能自由转动,过紧会加剧曲轴与轴承的磨损,过松会导致机油流失,同样会加剧磨损。曲轴的轴向间隙是靠止推垫调整的。修理时,如果轴向间隙过大,应更换止推垫,以保证间隙在适当范围内。否则,车辆上下坡时,曲轴会前后窜动,造成连杆轴承和曲轴的不正常磨损。
确保润滑油的质量和清洁也是减磨的重要措施。要根据柴油机的负荷情况选择合适的柴油机油。任何质量等级的润滑油在使用过程中油质都会发生变化,到一定里程后,性能会恶化,给柴油机带来各种问题。柴油机运转中,燃烧室内的高压未燃烧气体和水分、酸、硫和氮的氧化物会通过活塞环和缸壁的间隙进入曲轴箱中,与零件磨损出的金属粉末混合在一起,形成油泥。量少时在油中悬浮,量大时从油中析出,会堵塞滤清器和油孔。若滤清器堵塞,机油不能通过滤芯时,会胀破滤芯或打开安全阀,从旁通阀通过,将脏物带回润滑部位,增加机油污染,加剧曲轴的磨损。因此,应定期更换机油和清洗曲轴箱,保持柴油机内部清洁,使曲轴能更好地工作。
严格控制柴油机的工作温度也是延长曲轴使用寿命的重要措施。温度与润滑密切相关,温度升高会使机油黏度降低,油膜不易形成。温度过高的原因通常是冷却系统散热不良,水散热器生锈和结垢是最常见的问题。锈迹和水垢会限制冷却液的流动,水垢过多会减少水的循环流量,降低散热效果,导致柴油机过热。同时,水道截面减少会使水压上升,造成漏水或从加水口溢水,冷却水不足容易导致开锅。此外,冷却液氧化还会形成酸性物质,腐蚀水散热器的金属部件,使其破损。因此,应定期清洗水散热器,去除其中的锈迹和水垢,以保证曲轴的正常工作。柴油机温度过高还与喷油时间有关,一定要正确调整喷油时间。