国III柴油机曲柄连杆机构维修要点

2023-09-23 理论教育版权反馈

【摘要】：机体组即柴油机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和柴油机各系统主要零部件的装配基体。④因连杆螺栓断裂导致捣缸事故而造成机体的严重损坏。曲轴的主轴颈和连杆轴颈在工作中不可避免地要产生磨损，而且磨损是不均匀的，其主要表现为轴颈出现圆度、圆柱度超过标准值和拉伤。实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈磨损要快，但是，主轴颈磨损比连杆轴颈磨损所造成的后果要严重。

机体组即柴油机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和柴油机各系统主要零部件的装配基体。气缸盖用来封闭气缸顶部，并与活塞顶和气缸壁共同组成燃烧室。另外，气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷却系统和润滑系统的组成部分。机体组主要由气缸体、气缸垫、气缸盖、气缸套和油底壳等部件组成（图1-30）。

1.气缸体的检测与修复

（1）气缸体的检测

1）气缸体上平面变形的检查：检查气缸体上平面，将刀口形直尺放在气缸体的上平面上，用塞尺在6个位置上测量最大的间隙，要求平面度每100mm×100mm范围内≤0.03mm，整个气缸体上平面的平面度不大于0.1mm。

2）气缸体裂纹检查。

①清洗后，封闭全部出水口，留水泵位置作进水口，装上外接管的法兰板，利用外接管连接手动水压泵。

②加压至0.3～0.5MPa时，保持5～10min后检查，应无渗漏现象。

3）气缸体缸套孔磨损检测。使用百分表在活塞环工作区域内用两点测量法测量（图2-14），在缸体上、中、下3个平面上测量尺寸，再在同一平面与长轴成90°处测量另3个平面的尺寸，共6个数据，并做好记录。

①气缸直径要求：每100mm圆度偏差≤0.05mm，圆柱度偏差≤0.175mm。

②气缸直径磨损≤0.20mm（以最大直径为准）。

图2-14 气缸体缸套磨损量的测量

修理尺寸确定：除标准直径外，一般柴油机的气缸修理尺寸分2～4级（视设计理念的不同而不同），以0.25mm或0.50mm的梯度分级加大（即一级修理缸套的尺寸比标准缸套的尺寸直径方向增加0.25mm或0.50mm，以此类推）。同一缸体的各个气缸均为同一级修理尺寸，以最大直径为准。

③尺寸偏差值的计算。

a.缸套直径：以测得的最大数值为准。

b.圆度：在缸壁任一横截面内取值，圆度=（最大直径-最小直径）/2。

c.圆柱度：在缸壁轴线方向任意两点取值，圆柱度=（最大直径-最小直径）/2。

例：测量得到某柴油机气缸套磨损尺寸及相关误差，见表2-21。

表2-21 柴油机气缸套磨损后相关尺寸的测量与计算

4）气缸体主轴瓦底孔磨损和变形的检测（图2-15）。

图2-15 气缸体主轴瓦底孔磨损和变形的检测

a）圆度检测 b）变形检测 1—百分表 2—主轴瓦底孔 3—样板尺 4—塞尺

① 曲轴箱主轴瓦底孔如有轻微的划伤、拉伤，可以用精细磨石或0号砂纸修磨平整后使用。严重划伤、拉伤或横隔板有裂纹时，可以采用下列方法修复：

a.划伤、拉伤较轻但失圆严重时，可以通过将主轴瓦底孔扩孔配瓦的方法予以解决。

b.如果划伤、拉伤痕很深，箱体横隔板有裂纹或轴瓦转圈时，可以通过热喷涂的方法予以修复。

②如有主轴承盖损坏，同台柴油机的所有主轴承盖必须同时更换，可以采用高精度扩孔配瓦或热喷涂后高精度镗孔等方法修复。

③主轴承盖装配时必须对号入座，不得互换位置。对于道依茨F12L513风冷柴油机，其编号顺序是：由飞轮端开始1-2-3-4-5-6-7（至冷却风扇端）。不同机型，可能气缸编号顺序不同，这需要事先了解清楚。

④检查主轴瓦底孔、凸轮轴孔在全部长度内即相邻两孔轴线上的同轴度必须符合柴油机的技术规范要求。

⑤检查气缸体主轴瓦底孔的磨损和变形，气缸体主轴瓦底孔的圆度误差大于0.025mm或穴蚀面积大于250mm²时，必须进行修理。

（2）气缸体的变形或损坏后的修复气缸体（也称为曲轴箱、缸体等）损坏后，如果不是特别严重，完全可以修复使用。下面以道依茨FL513系列柴油机为例介绍如下。

1）柴油机气缸体的损坏形式主要有以下四方面：

①主轴瓦底孔失圆、同轴度超差。

②因烧瓦抱轴故障导致的主轴瓦底孔损坏（如瓦背转圈使底孔尺寸严重磨损）。

③因疲劳或受力不均导致的主轴瓦底孔横隔板裂纹、主轴瓦盖裂纹或碎裂。

④因连杆螺栓断裂导致捣缸事故而造成机体的严重损坏。

2）机体损坏后的修复。柴油机机体（气缸体或曲轴箱）损坏后，可以采取一些措施进行修复，详见表2-22。

表2-22 柴油机气缸体的修复方法

（3）主轴承盖螺栓的拧紧要求以斯太尔WD615系列柴油机为例，柴油机曲轴安装就位后，需要对主轴承盖强力螺栓进行紧固。

1）曲轴箱主轴承盖螺栓的拧紧方法。

柴油机气缸体主轴承盖螺栓拧紧的一般原则是由中间向两端分次逐个拧紧（图2-16）。具体要求如下：

图2-16 气缸体主轴承盖螺栓的拧紧顺序

①以30N·m力矩预紧。

②以80N·m力矩按图示顺序再拧紧一次。

③以250～275N·m的力矩将14个主轴承盖螺栓紧固，然后将24只曲轴箱固定螺栓固紧即可。

2）部分柴油机的主轴承盖紧固螺栓的拧紧力矩见表2-23。

表2-23 部分柴油机的主轴承盖紧固螺栓的拧紧力矩（单位：N·m）

2.曲轴的维修要点

柴油机在工作中，曲轴由于受力和工作条件复杂，各摩擦表面滑动速度很高，散热条件又差，因此，曲轴不仅轴颈容易磨损，而且还会出现弯曲和扭曲变形，甚至产生裂纹或折断等。所以在解体清洗后，应进行仔细检查，根据查出的损伤部位和损伤程度，采取相应的修理方式。

（1）曲轴轴颈磨损的检验与处理方法

1）磨损部位。曲轴的主轴颈和连杆轴颈在工作中不可避免地要产生磨损，而且磨损是不均匀的，其主要表现为轴颈出现圆度、圆柱度超过标准值和拉伤。连杆轴颈磨损的最大部位一般在各轴颈的内侧面上，即靠曲轴中心线一侧，使轴颈失圆；而磨损成锥形的部位一般在机油道杂质附着的一侧和受力大的部位上。曲轴主轴颈的磨损部位按柴油机的强化程度、气缸数、曲轴长度和平衡块的配重不同而各异，而且相对于连杆轴颈磨损要均匀些。实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈磨损要快，但是，主轴颈磨损比连杆轴颈磨损所造成的后果要严重。

2）检验与处理方法。根据各轴颈磨损规律查找出磨损部位，可用外径测微器测量其圆度和圆柱度以便确定曲轴的修理级别和磨削尺寸，检测位置如图2-17所示。

①先在机油道孔两侧测量，再转90°测量，测量的最大值与最小值之差即为轴颈的圆度误差。

图2-17 曲轴轴颈的检测位置

②在轴颈纵向进行测量，测量的最大值与最小值之差即为轴颈的圆柱度误差。

③当轴颈圆度误差大于0.050mm，锥度大于0.013mm，或者发现轴颈有拉伤、烧蚀等损伤时，都应进行修理。

④轴颈磨损量超过极限需要修理时，应从磨损最大的轴颈开始，按曲轴分级修理尺寸（每级相差0.25mm）在专用的曲轴磨床上进行磨削，并进行抛光处理。修磨后要求轴颈圆度误差不得大于0.005mm，锥度不得大于0.005mm，表面粗糙度Ra不得大于0.80μm，各轴颈的径向圆跳动不大于0.05mm，否则，为不合格。

（2）曲轴裂纹的检验与处理方法

①裂纹多发部位（图2-18）。曲轴的疲劳裂纹多发生于轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角（R）处以及轴颈中间油孔处。前一种裂纹为横向裂纹，是曲轴断裂的先兆，即从出现细微裂纹，逐渐延伸，最后在特定条件下发生断裂，后一种裂纹为纵向裂纹，由油孔处沿轴向展开。

图2-18 曲轴裂纹多发部位

②检验与处理方法。曲轴裂纹细微，用肉眼不易看出，可用磁力检测法进行检查。在条件不具备的情况下，最简易的检查方法是浸油锤击法：先将曲轴浸入煤油中片刻，取出擦净后，撒上白粉，然后用锤子分段在曲轴臂上敲击，由于振动，裂纹内的煤油渗出，使白粉显出油迹呈现黄色线痕，据此即可判定裂纹位置和长度。

轴颈有横向裂纹的曲轴不宜继续使用。但是，如果横向裂纹细小，经磨削后在修理尺寸范围内能消除的，尚可使用。否则，必须予以更换。轴颈有纵向裂纹也应磨削消除。在磨削条件不具备的情况下曲轴继续使用的原则是：裂纹未过两端圆角处或油孔边缘处时，尚可继续降低功率级别使用（如车用降为发电机组用），但不可在超负荷下工作，不能猛轰油门，并在使用中加强检查，以防裂纹延伸而折断。

（3）曲轴变形的检验与处理方法柴油机大修时，应先检查曲轴的弯曲情况。检查曲轴弯曲（图2-19），一般是将曲轴两端主轴颈用V形架支撑在平台上或将曲轴两端顶在车床上，用百分表检查，把百分表触针垂直地抵在第三道主轴颈上，慢慢转动曲轴，查看百分表的读数，最大读数与最小读数之差超过0.1mm以上时应予以校正。

曲轴弯曲的校正通常在压床上进行。用两个平行的V形架支撑住曲轴两端的轴颈，把百分表抵在曲轴中间的主轴颈的下方，观察表的读数，找出轴颈弯曲的最高点，如图2-20所示。用压床在曲轴弯曲的相反方向对主轴颈加压，压下的数值大约为曲轴弯曲度的10～15倍，并保持1～2h，然后将曲轴加热至300～500℃，并保温0.5～1h，以消除冷压后曲轴内部的内应力。

图2-19 曲轴弯曲的检查

1—百分表 2—V形架

图2-20 曲轴弯曲的校正

1—压头 2—V形压具 3—百分表 4—V形架

（4）曲轴轴颈磨损的修复方法一般来说，轴颈直径在80mm以下，圆度及圆柱度误差超过0.025mm，或直径在80mm以上，圆度及圆柱度误差超过0.040mm的曲轴，均应按规定尺寸（修理尺寸）进行修磨。当轴颈磨损严重，采用修理尺寸法不能达到修理效果时，应采用涂层技术进行修复，再磨削至规定的尺寸或修理尺寸。柴油机曲轴常见的修复方法见表2-24。

表2-24 柴油机曲轴常见的修复方法

（续）

表2-25 部分柴油机曲轴的修复尺寸标准（单位：mm）

（续）

3.连杆的维修要点

由于连杆（构造如图1-35所示）工作时受力复杂，若修理时装拆不当，有时会造成连杆弯曲或扭曲变形。连杆的弯曲、扭曲不仅会降低它本身的强度，而且还会使活塞与气缸的配合关系发生变化，加重活塞和气缸的纵向磨损。因此，修理时应对连杆进行认真的检查校正。连杆的弯曲和扭曲表现为连杆大头和小头的两孔轴线在连杆垂直平面上的平行度误差，一般这种平行度误差超过0.03mm/100mm时，就应该校正。

（1）连杆弯曲的检查与校正连杆弯曲的检测应在连杆检验仪上进行（图2-21）。检查时，先将活塞销装入已铰好的连杆衬套内，再把连杆大头装在检验仪的可膨胀式心轴上，旋转心轴调整螺栓，将心轴胀开，从而使连杆在检验仪上定位。然后下移检验仪上的小角铁，使底面与活塞销接触，固定小角铁后用塞尺测量小角铁底面与活塞销某一边的间隙，即可得出连杆弯曲的方向及具体值。

当测得的连杆弯曲数值大于规定值时，应予以校正。连杆的弯曲可在油压机或连杆校直工具上校正（图2-22）。