4项目4曲轴飞轮组的检修解析

项目四曲轴飞轮组的检修【知识要求】掌握曲轴飞轮组的功用。了解曲轴飞轮组的要求和分类。掌握曲轴飞轮组的构造、工作原理。掌握曲轴飞轮组常见故障的现象、原因。【能力要求】能够对曲轴飞轮组进行正确的检查。能够对曲轴飞轮组进行正确的维护和调整。能够对曲轴飞轮组常见故障进行诊断与排除。一、相关知识1、功用发动机中的曲轴主要用来接受连杆传递来的力，并产生绕其本身轴线旋转的力矩，带动飞轮运转。另外，发动机中的配气机构和某些辅助装置（如发电机、风扇、水泵、转向油泵等）也可由曲轴来驱动。2．曲轴的组成曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、前端轴和后端凸缘等组成(图4-1）。一个连杆轴颈和它两端的曲柄以及相邻的两个主轴颈共同构成一个曲拐。按照曲轴的主轴颈数可以把曲轴分为全支撑曲轴和非全支撑曲轴两类。在相邻的两个曲拐之间，都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支撑曲轴（图4-2）；否则称为非全支撑曲轴（图4-3）。平衡重用来平衡曲轴的离心力和离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力。平衡重有的与曲轴制成一体，有的单独制成后再用螺栓固定在曲轴上，称为装配式平衡重（图4-6）。平衡重曲轴前后端曲轴的前、后端均伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈外漏，在曲轴的前、后端均设有防漏装置。曲轴形状和点火次序曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于缸数、气缸排列方式和发火次序。对缸数为i的四冲程发动机而言，发火间隔角为：720°／i，即曲轴每转720°／i时，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳。四冲程直列四缸发动机发火次序—发火间隔角应为720°/4=180°。其曲拐布置如图4-9所示，四个曲拐布置在同一平面内。发火顺序有两种可能的排列法，即1-2-4-3或1-3-4-2，它们的工作如表2-1,2-2所示。表4-1四缸机工作循环表（发火次序：1-2-4-3）曲轴转角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0～180作功压缩排气进气180～360排气作功进气压缩360～540进气排气压缩作功540～720压缩进气作功排气曲轴转角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0～180作功排气压缩进气180～360排气进气作功压缩360～540进气压缩排气作功540～720压缩作功进气排气表4-2四缸机工作循环表（发火次序：1-3-4-2）六缸曲轴转角（°）第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60作功排气进气作功压缩进气60~120压缩排气120~180进气作功180~360180~240排气压缩240~300作功进气300~360压缩排气360~540360~420进气作功420~480排气压缩480~540作功进气540~720540~600压缩排气600~660进气作功660~720排气压缩四冲程V型八缸发动机发火次序—缸数i=8，所以发火间隔角应为720°/8=90°。V型发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐。所以V型八缸机只有四个曲拐，其布置可以与四缸机一样，四个曲拐布置在同一平面内，也可以布置在两个互相错开90°的平面内，这样可使发动机得到更好的平衡性。红旗8V100型发动机就采用这种布置型式，发火次序为1-8-4-3-6-5-7-2。曲轴转角（°）第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸第七缸第八缸0~1800~90作功作功进气压缩排气进气排气压缩90~180排气压缩进气作功180~360180~270排气作功压缩进气270~360进气作功压缩排气360~540360~450进气排气作功压缩450~540压缩排气作功进气540~720540~630压缩进气排气作功630~720作功进气排气压缩扭转减振器常用的扭转减振器有橡胶式、摩擦式和粘液（硅油）式等数种。曲轴推力轴承的形式有两种（图4-14)：①翻边轴承的翻边部分；②单边的具有减摩合金层的止推片。后者应用更为广泛。（三）飞轮飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在作功行程中输人于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点。保证曲轴的旋转角速度和输出扭矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，此外，飞轮又往往用作摩擦式离合器的驱动件。为了在保证有足够的转动惯量的前提下，尽可能减小飞轮的质量，应使飞轮的大部分质量都集中在轮缘上，因而轮缘通常做得宽而厚。（四）曲轴飞轮组常见故障曲轴在高速旋转中，将周期性地承受气体压力、往复惯性力和离心力的作用，可能导致曲轴的弯曲、扭转、断裂、疲劳破坏和轴颈磨损。因此，要求曲轴具有足够的刚度、强度、耐磨性和旋转平稳性。曲轴的常见损伤形式有：轴颈磨损、弯扭变形和裂纹等。1.轴颈的磨损曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的，且磨损部位有一定的规律性。主轴颈和连杆轴颈径向最大磨损部位相互对应，即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损部位在主轴颈一侧。2.曲轴的弯扭变形所谓曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。若连杆轴颈分配角误差大于0°30′，则称为曲轴扭曲。3.曲轴的断裂曲轴的裂纹多发生在曲柄与轴颈之间的过渡圆角处以及油孔处。前者是径向裂纹，严重时将造成曲轴断裂；后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边顺轴向发展。曲轴的径向、轴向裂纹主要是应力集中引起的，曲轴变形和修磨不慎也会使过渡区的应力陡增，加剧曲轴的疲劳断裂倾向。二、项目实施(一)项目实施环境项目实施前应准备好如下车辆、总成、工具、量具、仪表、耗材等。1.典型车辆2.发动机总成3.常用工具箱、检测平台4.曲轴飞轮组零件6套5.V形铁块支架6.磁力表座7.百分表、千分尺8.磁力探伤仪(二)项目实施步骤1．认识曲轴飞轮组的各部分结构。1)在发动机中找到曲轴飞轮组的位置；2)认识主要部件，并熟悉名称。1）曲轴裂纹的检测可用磁力探伤法检测曲轴裂纹，（如图4-18所示）2．曲轴飞轮组的检修2）曲轴弯曲的检测与修复（1）曲轴弯曲的原因有哪些？（2）检测曲轴弯曲的量具。（3）曲轴弯曲的检测方法。采用径向圆跳动法检测曲轴的弯曲。①全支承曲轴弯曲的检测如图4-21所示，检测时曲轴两端用V形架支承好。百分表的触杆作用在中间主轴颈弧面的最高位里上（注意避开轴颈油孔的位置）。让百分表有约1.00mm的压缩量，百分表调零。缓慢转动曲轴一周，注意观察百分表指针指示的读数，读取其最大跳动值。②非全支承曲轴弯曲的检测如图4-22所示，检测非全支承曲轴的弯曲时，利用支架百分表分别检测曲轴中间位置的两个主轴颈，取其最大跳动值为该曲轴弯曲变形的最大跳动值。曲轴弯曲的技术要求一般≯0．06mm。被测曲轴支撑形式：位置1（mm）位置2（mm）曲轴转动一周，百分表最大的跳动值mm冷压校正3）曲轴磨损的检测与修复（图4-24，4-25）选用合适的外径千分尺，分别检测每一个主轴颈和连杆轴颈的直径来确定轴颈的磨损程度。检测时，每个轴颈分别检测两个截面，每个截面检测两个直径（垂直与水平），即每个轴颈要测量4个直径。连杆轴颈检测第一连杆轴颈第二连杆轴颈第三连杆轴颈第四连杆轴颈第一截面垂直直径水平直径第二截面垂直直径水平直径主轴颈检测第一主轴颈第二主轴颈第三主轴颈第四主轴颈第五主轴颈第一截面垂直直径水平直径第二截面垂直直径水平直径最大磨损的轴颈第（）连杆轴颈第（）主轴颈第一截面垂直直径（mm）水平直径（mm）第二截面垂直直径（mm）水平直径（mm）计算圆度值（∮max一∮min）／2（注：同一截面）计算圆柱度值（∮max一∮min）／2（注：整个轴颈）连杆轴颈和曲轴轴颈磨损最大的数据4）曲轴轴颈油膜间隙的检测方法将轴承对应安装到曲轴主轴颈承孔和轴承盖上，在轴承表面涂上发动机机油，清洁曲轴后放进气缸体主轴承上，剪下一段塑料间隙规沿轴向放置在轴颈上，按规定要求安装轴承盖螺栓。随后把轴承盖拆下，用规尺测量塑料间隙规并确定曲轴主轴颈的油膜间隙。采用同样方法测量连杆轴颈油。记录曲轴主轴颈和连杆轴颈最大油膜间隙。发动机型号曲轴标准油膜间隙（mzn）曲轴极限油膜间隙（mm）该发动机曲轴（主轴颈、连杆轴颈）最大油膜间隙（mm）在以下合适选项中打“√”更换轴瓦更换曲轴油膜间隙正常主轴颈：主轴颈：主轴颈：连杆轴颈：连杆轴颈：连杆轴颈：5）曲轴轴向间隙的检测方法在轴承座与轴承盖上装好轴承，涂上机油，曲轴各主轴颈涂上机油，把曲轴放在轴承上，盖上轴承盖，按照图4-27所示从中间到两边的顺序和规定扭矩安装好螺栓。（l）用百分表检测曲轴轴向间隙（图4-28）（2）用厚薄规检测曲轴轴向间隙发动机型号标准轴向间隙（mm）允许最大轴向间隙（mm）该曲轴的轴向间隙（nun）在以下合适的选项打“√”更换止推垫片符合技术要求6）飞轮的检修（1）更换齿圈飞轮齿圈有断齿或齿端冲击耗损，如断齿或齿端耗损严重，与起动机齿轮啮合状况变化时，应更换齿圈或飞轮组件。齿圈与飞轮配合过盈为0.30mm～0.60mm，更换时，应先将齿圈加热至623K～673K，再进行热压配合。（2）修整飞轮工作平面飞轮工作平面有严重烧灼或磨损沟槽深度超过0.50mm时，应进行修整。修整后，工作平面的平面度误差不得大于0.10mm；飞轮厚度极限减薄量为1mm；与曲轴装配后的端面圆跳动误差不得大于0.15mm。（3）曲轴、飞轮、离合器总成组装后进行动平衡试验组件动不平衡量应不大于原厂规定。东风EQ1090、解放CA1091等汽车不大于100g·cm；国产轻型载货汽车、客车以及进口载货汽车一般不大于70g·cm；轿车不大于30g·cm。组件的不平衡量过大，使组件共振临界转速降低。假若共振临界转速降至发动机正常工作转速内，曲轴就会在共振条件下工作，会造成曲轴疲劳断裂、飞轮壳产生纵向裂纹等早期损坏。因此，更换飞轮或齿圈、离合器压盘或总成之后都应重新进行组件的动平衡试验。7）曲轴轴承的选配（1）轴承的常见损伤轴承损伤主要形式有磨损、合金层疲劳剥落和粘着咬死等。轴承的径向间隙的使用限度，载货汽车为0.20mm，轿车为0.15mm。逾限后，因轴承对润滑油流动阻尼能力减弱，可使主油道压力降低而破坏轴承的正常润滑；加之引起的冲击载荷，又造成轴承疲劳应力剧增，使轴承疲劳而导致粘着咬死，使发动机丧失工作能力。因此，行车中应注意：若听到轴承异响（俗称瓦响），应立即停车检修。发动机总成修理时，应更换全部轴承。（2）轴承的选配轴承的选配包括选择合适内径的轴承，以及检验轴承的高出量、自由弹开量、定位凸点和轴承钢背表面质量等内容。选择轴承内径。根据曲轴轴承的直径和规定的径向间隙选择合适内径的轴承。现代发动机曲轴轴承制造时，根据选配的需要，其内径直径已制成一个尺寸系列。②检验轴承钢背质量。要求定位凸点完整，轴承钢背光整无损。③检验轴承自由弹开量。要求轴承在自由状态下的曲率半径大于座孔的曲率半径，保证轴承压入座孔后，可借轴承自身的弹力作用与轴承座贴合紧密。④检验轴承的高出量。轴承装入座孔内，上、下两片的每端均应高出轴承座平面0.03mm～0.05mm，称为高出量，(如图4-30b)所示。轴承高出座孔，以保证轴承与座孔紧密贴合，提高散热效果。（3）轴承的修理现代汽车发动机的曲轴轴承已按直接选配的要求设计制造，不需要再进行刮削。但由于我国汽车配件市场尚不完善，考虑到野外作业等特殊情况，仍供应一定数量的有刮削余量的轴承。可刮削轴承的预留刮削余量一般为0.03mm～0.06mm。刮削时应注意：刀要锋利，避免用刀尖刮削；一次刮削面积要小；要刮重留轻、刮大留小、边刮边试配。三、拓展知识习题及实操题1．曲轴分为哪几部分？2．利用曲轴端视图画6缸发动机做功循环表。3．曲轴径向间隙、轴向间隙如何测量？4．实操题：曲轴的测量：实训用曲轴、V型块、百分表及磁力表座、抹布等。记录结果。