发动机曲轴是发动机非常重要的部件,它可以将活塞的直线运动转化为旋转运动,将活塞和连杆的气体压力转化为扭矩输出,同时驱动汽车的 传动系统 、发动机的 配气机构 等辅助装置。
曲轴上的应力极其复杂,它在周期性变化的气压、往复惯性力及其扭矩的***同作用下工作,承受着弯曲和扭转的巨大交变载荷。同时也是细长的高速旋转部件,所以需要严格的动平衡,弯扭不允许超过一定值。
因此,曲轴需要由非常优质的材料制成,并经过严格的表面处理。模锻一般采用45、40Cr、35Mn2中碳钢和中碳合金钢。近年来,使用了更多的球墨铸铁。或者在锻造成型后,为了提高曲轴的疲劳强度,消除应力集中,需要对轴颈表面进行喷丸处理,并对圆角进行滚压。为了提高轴颈的表面硬度,需要对轴颈表面进行高频淬火或渗氮处理,最后进行精加工。处理后的曲轴具有足够的抗弯抗扭疲劳强度和刚度,轴颈具有足够的承载面和耐磨性。
曲轴上有穿过主轴颈、曲轴和连杆轴颈的油道,来自 润滑系统 主油道的压力油进入主轴颈和连杆轴颈,润滑主轴颈和主轴瓦、连杆轴颈和连杆轴瓦的两个摩擦副。但是由于这两部分受力巨大,在使用中必然会有一定程度的磨损;如果润滑不良或发动机负载过大,将会出现其他类型的损坏。
曲轴常见的损伤形式包括轴颈磨损、裂纹、烧蚀、弯曲、扭曲和断裂等。一般来说,烧蚀严重、裂纹或断裂的曲轴无法修复,只能报废。对于弯曲或扭转变形过大的曲轴,可以采用压力修正的方法进行修复。对于过度磨损的曲轴,我们可以将其研磨到规定的修复尺寸,然后选择相应的超大轴瓦来恢复配合间隙。如果磨损严重,也可以采用振动堆焊或电喷的方式对缺陷部位进行填充,然后加工到规定的修复尺寸。但是这里有一点需要特别注意:曲轴在磨削后必须重新氮化,否则曲轴会有断裂的危险。
但是在实际的发动机修理过程中,曲轴很少被修理,如果有缺陷就直接更换。一方面,曲轴修复难度大,工艺复杂,要求精度高,成本昂贵,在经济和技术上都不经济。另一方面,目前绝大多数车型都没有提供加大修轴瓦,曲轴打磨后找不到配合。另一个很重要的一点是,有能力修复曲轴的企业越来越少。在很多省份,只有省会城市才有这样的加工企业,一个曲轴真的不值得来回走几次。所以只有一些极其特殊的发动机,它的零部件很难买到,或者购买周期很长,这样曲轴就可以不惜代价修理,更多的会直接报废。