曲軸結(jié)構(gòu)
國內(nèi)汽車需求旺盛、全球汽車市場中心向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移、汽車零部件采購日益全球化等等因素促進了中國整體汽車市場愈發(fā)作為中國工業(yè)發(fā)展支柱產(chǎn)業(yè)的地位。從2007-2010年,中國曲軸總產(chǎn)量分別為477萬、642萬、2633萬和3100萬支,其中剔除摩托車等單缸發(fā)動機曲軸,仍然達到450萬、575萬、1032萬和1400萬支。
中國高速增長的汽車工業(yè)為車用曲軸提供了廣闊的市場空間。2010年,中國汽車產(chǎn)銷分別為1826.47萬輛和1806.19萬輛,同比增長32.44%和32.37%。其中:乘用車產(chǎn)銷1389.71萬輛和1375.78萬輛,同比增長33.83%和33.17%;商用車產(chǎn)銷436.76萬輛和430.41萬輛,同比增長28.19%和29.90%。
2010年全年,累計完成發(fā)動機產(chǎn)銷1690.95萬臺和1702.59萬臺,比上年分別增長27.44%和29.73%。其中,柴油發(fā)動機累計完成產(chǎn)銷393.55萬臺和399.27萬臺,比上年分別增長25.03%和30.36%,汽油發(fā)動機累計完成1296.59萬臺和1302.52萬臺,比上年分別累計增長28.19%和29.55%。預(yù)計2011年我國發(fā)動機市場銷量將達到約1934萬輛,同比增長約13.63%。而作為發(fā)動機的核心部件,曲軸的銷售量與發(fā)動機產(chǎn)銷量密切相關(guān)。發(fā)動機產(chǎn)銷量的變化反映了曲軸市場需求量的變動情況。
曲軸是柴油發(fā)電機組主要機件之一,它的作用是將柴油機各缸所做的功匯集后以回轉(zhuǎn)運動的方式輸出。對于多缸重慶康明斯柴油發(fā)電機,它要連續(xù)承受做功沖程從活塞經(jīng)連桿傳來的力,將其轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩傳給傳動機構(gòu),同時,還要通過連桿推動各缸活塞進行吸氣、壓縮和排氣,并驅(qū)動配氣機構(gòu)及其他輔助裝置。曲軸-飛輪組件的結(jié)構(gòu),通常非為主軸頸、連桿軸頸、曲柄、前端軸(即曲軸自由端)、后端(曲軸輸出端)凸緣及平衡塊(或稱平衡重)等部分組成。
多缸東風康明斯柴油發(fā)電機的曲軸是一根高速旋轉(zhuǎn)的長軸。它承受不斷變化的氣體壓力和慣性力及旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力的作用,因此,要求它具有足夠的強度和剛度,而且要耐磨,潤滑良好,安裝固定可靠并加以軸向定位或限制軸向位移,此外,曲拐布置應(yīng)合理,以滿足柴油機的發(fā)火次序和運行平穩(wěn)的要求。
曲軸的結(jié)構(gòu)有如下幾類。
整體式:整根曲軸由整體鍛造或鑄造而成,廣泛用于中、小型柴油機。
套合式:有半套合式和全套合式。用于大型低速柴油機。
組合式:有分段式和圓盤式。采用滾動軸承的高速機。
NT系列重慶康明斯、東風康明斯、柴油機曲軸飛輪結(jié)合組由曲軸、曲軸齒輪、軸瓦、啟動齒圈、飛輪和皮帶輪等組成。NT系列柴油機曲軸為整體式,用鋼材整體鍛造。這種曲軸的特點是主軸頸、曲臂和連桿軸頸制成一個整體。其前軸端部裝有帶兩個皮帶槽的三角皮帶盤,以直接或間接拖動風扇、水泵及充電機的皮帶輪。曲軸后端通過法蘭盤用六個螺釘連接并緊固飛輪,并用兩個圓柱銷定位。在飛輪端面上具有12鉻均勻縫補的螺孔,供安裝聯(lián)軸器等動力輸出裝置,啟動齒圈緊套在飛輪配合面上。
由于主軸頸結(jié)構(gòu)不同,第1、3、5擋軸瓦相同,第2、4、6擋相同,第7擋軸瓦特異,各擋瓦均有油孔,止堆片安在第7擋軸承蓋上,主軸瓦采用鋁合金薄壁軸瓦,上瓦與下瓦之間用主軸承螺栓擰緊,在上瓦中還有出油孔和油槽,并能與主軸頸中的油孔相通,潤滑油從孔內(nèi)流通,以強制潤滑主軸承摩擦表面和連桿軸頸摩擦表面。曲軸飛輪組件裝配完畢后,在飛輪端用手轉(zhuǎn)動曲軸,應(yīng)靈活自如。
曲軸故障及方法
發(fā)動機起動時,在起動系統(tǒng)完好的情況下,若變速器置于空檔位置,按起動開關(guān),起動機有響聲而曲軸不能轉(zhuǎn)動,則屬于機械故障。引起發(fā)動機曲軸不能轉(zhuǎn)動的原因及診斷與修復(fù)方法如下所述。
⑴ 原因
① 起動機與飛輪齒嚙合不良。齒圈與起動機齒輪在起動發(fā)動機時會發(fā)生撞擊,造成牙齒損壞或牙齒單面磨損。若牙齒連續(xù)三個以上損壞或磨損嚴重,起動機齒輪與齒圈牙齒便難以嚙合。
② 粘缸。發(fā)動機溫度過高時停車熄火,熱量難以散出,高溫下的活塞環(huán)與氣缸粘連,冷卻后無法起動。
③ 曲軸抱死。由于潤滑系故障或缺機油造成滑動軸承干摩擦,以致最終抱死曲軸而無法起動。
④ 噴油泵柱塞卡死。
⑵ 診斷與修復(fù)方法
① 若飛輪有連續(xù)三個以上牙齒損壞,且與起動機齒正好相對,就會導(dǎo)致兩者齒輪不能嚙合。在這種狀態(tài)下,只需用撬棒將飛輪撬轉(zhuǎn)一個角度,再按起動按鈕便可順利起動。對于損壞的飛輪牙齒,一般可采用焊接修復(fù)。
② 齒圈松動時可從飛輪殼起動機安裝口處確認。若齒圈松動,則須更換新件。在安裝時,應(yīng)先將齒圈放在加熱箱中加熱,而后趁熱壓在飛輪上,冷卻后即可緊固于飛輪上。
③ 齒圈牙齒單邊磨損嚴重時,可將齒圈壓下,前后端面翻轉(zhuǎn)后,再裝在飛輪上使用。
曲軸齒輪
④ 經(jīng)檢查齒輪嚙合正常,起動時飛輪不轉(zhuǎn)動,則應(yīng)視為發(fā)動機內(nèi)部故障,如曲軸抱死,活塞粘缸,離合器卡滯等,對此應(yīng)進一步觀察??上炔殡x合器有無破損卡滯,再檢查噴油泵柱塞是否卡滯和發(fā)動機內(nèi)部有無異物等故障。平衡軸斷裂原因
單缸柴油機維修時要注意消除平衡軸斷裂的原因。現(xiàn)將導(dǎo)致平衡軸斷裂的有關(guān)原因總結(jié)如下:
(一)軸承松曠。所謂平衡軸軸承松曠,引起座孔不正常磨損的常見原因為發(fā)動機平衡不好,流動軸承運轉(zhuǎn)不靈活,平衡軸兩端座孔同軸度超差,平衡軸軸向游隙過大等。座孔磨損增大后,運轉(zhuǎn)平衡軸承受過大的沖擊負荷,導(dǎo)致平衡軸斷裂。
(二)裝配錯誤。在柴油機拆裝、維修過程中,有時會將平衡軸裝錯,例如裝正時齒輪時把正時記號裝錯了。這時平衡機警不僅不能起平衡作用,反而會引起更大的振動,從而造成平衡軸的斷裂。
(三)齒輪嚙合不良。平衡軸齒輪和與之嚙合的齒輪中軸線平等度超差,相嚙合的齒輪在傳動過程中發(fā)生卡滯,使平衡軸受到周期性的彎曲應(yīng)力,從而導(dǎo)致平衡軸疲勞斷裂。
曲軸齒輪