车用发动机曲轴轴径与轴瓦之间的工作机理

曲轴轴径与轴瓦之间的工作机理。曲轴轴颈与轴瓦之间的工作条件及润滑条件曲轴轴颈―轴承组是发动机中的主要配合副，曲轴将活塞的往复运动变为其本身的旋转运动，它承受着往复运动的惯性力和旋转离心力。曲轴在这些力的作用下发生弯曲和扭转变形。曲轴工作时轴颈表面在轴承矿用汽车发动机研轴化瓦的原因及预防内的滑动速度很高(超过10m/s)，润滑油工作粘度较低。根据液体润滑理论，滑动轴承和轴颈间要形成液体动压润滑，滑动副之间必须有楔形间隙，形成油楔作用，借助于油楔而产生液体动压，并且此动压必须大到足以克服加在曲轴轴颈上的负荷压强，托起主轴使其悬浮在一定厚度的油膜之中，才能实现液体动压润滑，因此液体动压润滑油膜的产生及其厚度的维持，主要看液体动压的高低，而液体动压的产生和高低取决于下列三大要素：(1)曲轴的滑动副表面之间必须有一定的旋转速度，在一定范围内，此速度越高，则形成的润滑油膜越厚。(2)油轴滑动副表面的间隙形状必须是收缩的，且收缩率越大，形成的润滑油膜越厚。曲轴轴颈的收缩率取决于轴颈和轴瓦的偏心度，而偏心度实际取决于轴承间隙。

轴承间隙使轴颈和轴承不同心，产生收缩面，润滑油在轴颈转动时产生油楔和液体动压，液体动压克服负荷，托起轴颈维持润滑油膜厚度。如实际的轴颈和轴承不能呈正确的圆柱形，配合间隙过大过小，轴承的承载能力不稳定，装配和使用中的变形使轴颈和轴承有时不能确保正确的相对位置，发动机起动或工况的变化等，都可能削弱和破坏以上理想的润滑状态，从而转人边界润滑状态。此外，即使曲轴滑动副尚未转人边界润滑区，而是仍然处于液体动压润滑区，其润滑油膜厚度也并不总是随速度的提高而增厚的，而是当速度提高到一定程度，膜厚便不但不随速度的提高而增厚，却反而随之下降，这是因为速度提高时，温度上升，润滑油粘度下降，液体动压降低，从而导致润滑油膜厚度的减小。因此当所用润滑油粘度等级一定以及结构因素一定时，润滑轴承随着压力、速度及油膜厚度等的变化，有一个安全区。曲轴正常磨损的特点曲轴轴颈特别是连杆轴颈，沿其周围方向的磨损是不均匀的，连杆轴颈大磨损往往发生在朝向主轴颈轴线的一面。

曲轴研轴化瓦的原因分析统计有关矿山1992年至今发动机研轴化瓦的情况，原因归纳起来主要有以下几条：(1)润滑油供应不足，形成不了油膜造成化瓦。如：气泵与缸体处窜油、机油泵轴套掉、拉缸窜油、吸油口堵塞等。(2)连杆螺栓松动或断裂，使轴瓦间隙变大，油楔作用失效，造成化瓦。(3)机油高温稀释，粘度降低，造成化瓦。从各矿的发动机化瓦原因来看，主要是润滑油膜遭到破坏而造成的。

上下坡道或使用离合器时，曲轴易前后窜动，导致发动机产生不正常的响声和振动，引起连杆迫使活塞前后压紧缸壁，破坏了活塞连杆组的正确装配位置，极易造成发动机拉缸，甚至运动干涉。此外，曲轴前后窜动还会改变发动机配气正时等;曲轴轴向间隙过小，会增加曲轴转动时的阻力，加大发动机功率消耗，甚至在曲轴受热膨胀后有可能卡死，导致发动机无法正常运转。由此可见，曲轴必须设有轴向定位装置，以确保适当的轴向间隙。

1)故障原因

驾驶员踩离合器时，曲轴承受轴向力，迫使曲轴前移。由于轴向定位块同曲轴端面接触面狭窄，又是靠甩油或浸在机油里润滑，润滑油无压力，所以靠向曲轴前端的定位块同曲轴一端面直接接触，在相对运动时，磨损将加快。由于摩擦生热，特别在高速踩离合器时，磨损和摩擦生热更大，这不仅增加了机油温度，也可能使定位块上轻合金烧蚀;曲轴定位的端面同曲轴主轴颈垂直度差，粗糙度较高，使相对运动接触面小，单位面积负荷大，磨损及摩擦产生的热量更大;定位块轻合金质量不好或轻合金同钢背结合不牢，或定位块上无油槽，或装配时，将定位块方向装反。这一切都会加速磨损，轴向间隙增加更大。

2)故障诊断与排除

曲轴轴向定位装置可设在曲轴前端、中部或后端。同一台发动机，轴向定位装置只能设置在一处。检查曲轴轴向间隙有下列情况:如果发动机解体检查，可用撬杠拨动曲轴作轴向移动，再用厚薄规或百分表测量曲轴的轴向间隙;如果就车检查，先将小油底壳拆下，把百分表固定在飞轮壳上，撬动飞轮即可测量曲轴轴向间隙。检查测量后，若曲轴轴向间隙超过极限值时，如东风EQ1090型汽车发动机轴向间隙超0.35mm时，说明止推轴承止推片表面的减磨合金磨损到了极限。曲轴轴向间隙的调整，是靠改变止推垫片厚度来达到要求的。止推垫片一面有减磨合金，如果安装方向反了，会造成严重损伤，使曲轴轴向间隙剧烈增加。

车辆维修中都要检测和调整曲轴轴向间隙，检测曲轴轴向间隙时，可在曲轴前端面处安装一千分表，然后使曲轴后移至极限位置，将千分表调整至零;再将曲轴前移至极限位置，此时读出千分表上的读数，即为曲轴轴向间隙。另一种检测方法是:首先将一字形螺丝起子插进主轴承盖和曲轴的一曲柄臂间(不得松开主轴承盖)，将曲轴撬动后移至极限位置，然后用厚薄规测量第三道主轴承止推面与曲轴端面间的间隙。此时插入厚薄规的厚度，即为曲轴的轴向间隙。曲轴轴向间隙规定值为:新件标准值为0.05～0.18mm，使用限度为0.37mm。曲轴装配后，应对曲轴轴向间隙进行检查。间隙过大，曲轴工作时前后窜动量大，加速曲轴与轴承、活塞与汽缸的磨损。间隙过小，会增加转动阻力。曲轴轴向间隙的大小，通过更换式修刮止推基圆来进行调整。曲轴轴向间隙的大小，通过更换式修刮止推基圆来进行调整。

发动机曲轴一般有多个主轴颈，其中有一个轴颈的轴肩部分用作轴线方向的位置基准，称为止推面。一般四缸曲轴为第2主轴颈，六缸曲轴为第4主轴颈。止推面是曲轴整个加工过程中的轴向装卡定位基准，检测时的测量基准。在发动机整机装配时止推面又与止推轴瓦精密配合，实现轴向位置确定。

一般采用磨削方式精密加工止推面，而止推面的精车滚压是一种较为新颖先进的精密加工方法。下面以BJ2021 I-4曲轴的精车滚压工序为例，简单介绍这种加工方法。前道工序粗车止推面开档宽度为31.75+0.100mm，本工序工艺要求两侧壁加工余量均匀分配，开档宽度为32.29+0.050mm，表面粗糙度为Ra0.4μm，端面跳动为0.025mm，设备采用CMC的MB-1精车滚压机床。本工序分为定位、精车、滚压、测量四个步骤首先料架将曲轴送至回转位置，资深顶在两端中心孔上进行粗定位，曲轴此时沿轴向仍处在弹簧力作用下的浮动状态。滚压头伸进止推面开档(此时两个滚压轮处于缩回位置，滚轮轴向宽度为29.98mm，见图2，以防磕到侧壁)，滚压头以轴线O为中心逆时针旋转一定角度，使滚轮接触侧壁，并调整曲轴轴向位置，直到两侧均靠严。然后液压装置将曲轴两端资深锁紧，工件轴向完全定位，同时左端卡爪夹紧轴的小头。

1.滚压轮 2.止推面 3.第2轴颈 4.电测规 5.机夹刀片

工件旋转时，涨刀装置动作，两刀尖距离涨至32.29mm，车刀向前进给，精车两侧壁。完成后，刀尖缩回，刀体返回起始位置。然后，滚压头再次伸进开档，滚压轮绕O轴逆时针旋转，分别靠紧在两侧壁上，随着曲轴的旋转，滚压轮随动碾止推面，实现止推面的滚压加工。

滚压完成后，启动VALENITE测量补偿装置，电测规测量开档宽度，测得的数据用于对涨刀装置进行补偿。

滚压过程当中，滚压头的喷油孔喷射出油雾，对滚压部位进行润滑以防烧伤损坏工件、轮子，并能改善滚压效果。滚压轮材料和制造精度有严格要求。表面滚压余量一般为0.01mm，并可通过改变滚压头旋转角度范围而调整。两个刀尖之间的中心与滚压轮之间的中心需保持一致，否则会出现两侧滚压量不一样，甚至某一侧滚不到的现象。

滚压加工后的止推面表面质量明显好于磨削加工后的表面质量，特别是其组织的致密性得以改善，大大提高了耐磨强度。