你知道汽車發動機上最昂貴、最精密的單體零部件是什麼嗎?很多人可能想象不到,它就是發動機曲軸。它是發動機上非常重要的零部件,它可以把活塞的直線運動轉化為旋轉運動,并将活塞、連杆傳來的氣體壓力轉變為轉矩向外輸出,同時驅動汽車的傳動系統以及發動機的配氣機構和其他輔助裝置。
曲軸的受力是極其複雜的,它在周期性變化的氣體壓力、往複慣性力及其力矩的共同作用下工作,承受巨大的彎曲和扭轉交變載荷。同時它還是一個細長的高速旋轉件,因此需要嚴格的動平衡,彎曲和扭曲都不允許超過一定的數值。
因此,曲軸需要使用非常優質的材料制作,并經過嚴格的表面處理工藝。一般使用45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成,近年來使用球墨鑄鐵的也比較多。鍛造或鑄造成型後,為提高曲軸的疲勞強度,消除應力集中,還需要在軸頸表面進行噴丸處理,圓角處要經滾壓處理;為了提高軸頸的表面硬度,還需要在軸頸表面做高頻淬火或氮化處理,最後進行精加工。這樣處理後的曲軸,具有足夠的抗彎曲、抗扭轉的疲勞強度和剛度,同時軸頸有足夠大的承壓表面和耐磨性。
在曲軸上有貫穿主軸頸、曲柄和連杆軸頸的油道,來自潤滑系統主油道的壓力機油由此進入主軸頸和連杆軸頸之中,以潤滑主軸頸與主軸瓦、連杆軸頸與連杆軸瓦這兩個摩擦副。但是由于這兩個部位受力巨大,所以在使用中必然會有一定程度的磨損;如果潤滑不良或者發動機負荷過大,還會出現其它型式的損壞。
曲軸常見損傷形式有軸頸磨損、裂紋、燒蝕、彎曲、扭曲、斷裂等。一般來說,對于燒蝕嚴重、有裂紋或者已經斷裂的曲軸來說,是無法修複的,隻能報廢;對于彎曲或扭曲變形量過大的曲軸來說,我們可以用壓力校正的方法來修複;對于磨損過度的曲軸來說,我們可以修磨至規定的修理尺寸,然後選配相應的加大型軸瓦來恢複配合間隙;如果磨損嚴重的,也可以使用振動堆焊或者電噴塗填補缺陷部位,然後再機加工至規定的修理尺寸。不過這裡有特别需要注意的一點是:曲軸修磨後必須重新做氮化處理,否則曲軸有斷裂的危險。
但是在實際發動機修理過程中,曲軸一般很少修理,有缺陷就直接更換了。一方面是因為曲軸的修複比較困難,工藝比較複雜,要求的精度高,費用也比較昂貴,無論從經濟上還是從技術上來看,都是不合算的;另一方面,現在絕大多數的車型都不提供加大尺寸的修理軸瓦了,曲軸修磨後也找不到與之配合的配件;還有非常重要的一點是,現在具有修複曲軸能力的企業越來越少了,很多省隻有省會城市才有這樣的加工企業,修一個曲軸還要千裡迢迢的往返幾次,實在是不值得。所以,現在隻有一些極為特殊的發動機,它的零部件難以購買,或者購買周期非常長,這樣的曲軸才能不計代價的去修複,更多的就直接報廢了。
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