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曲轴常见故障及原因分析
发布日期:2024.11.07

由机械原理可知,往复惯性力是由活塞组和连杆小头产生,旋转惯性力是由连杆大头段和曲柄(俗称曲拐)产生。其中,连杆在承受冲击负荷时做比较复杂的运动,其小头既随活塞做上下的往复运动,同时又做旋转运动。再加上活塞在进气、压缩、膨胀、排气四个工作行程中产生的旋转力和惯性力是极不均匀的,因此,只要曲柄连杆机构的自振频率与车速、负荷的频率接近或重叠时,便会产生共振现象,从而引发发动机的某个区域转速的颤振和振动。这种颤振和振动随着摩托车行驶里程的增加而逐渐加大。如果摩托车驾驶者不注意避开此共振区域(即在一定车速下产生的共振,因车型不同,产生共振车速的区域不同),曲轴连杆及活塞等运动摩擦副零件就会随着共振现象的持续,而逐渐损坏。同时还有零件制造误差对曲轴连杆机构运转带来的影响。

(一)组合式曲轴

在曲轴机构中为减轻自身的振动而设置了平衡装置(有的发动机可能还装配平衡轴),在发动机运转时,能够平衡一部分惯性力。但零件的机械制造是有积累误差的(尤其是组合式曲轴)。就拿单缸发动机来说,曲轴组件由两个曲柄轴和一个曲柄销、一个连杆组成,曲柄轴上的曲柄销孔中心距尺寸是最关键的技术参数。一般情况下,比较正规的生产厂家,在制造曲柄轴和配对压合装配时,都是以偏心距公差0.003mm为一组,这样组装起来的曲轴,基本能够保证其曲轴组件的主轴颈径向圆跳动值在0mm~0.03mm之间。即使存在制造误差,也能够通过组装后的合理校正,来确保曲轴主轴颈的径向圆跳动值,在规定值范围以内。

众所周知,部分不正规的企业,其生产批量小,制造的曲柄轴销孔中心距散差大(如是伪劣配件情况就更严重),未按照规定的0.003mm的组别进行分组装配,因而使曲轴在压合组装后,其主轴颈径向圆跳动值严重超标,即使采用校正的方法也无法将超差的曲轴主轴颈的径向圆跳动值控制在规定范围内,造成曲轴组件在发动机运转过程中,不但振动较大,使活塞在上下运行时产生偏磨,而且两轴端径向圆跳动值过大,使支撑的轴承内外圈严重磨损,游隙超标,引起运转异常声响,造成曲轴故障(图7~图9)。还有一部分因素是在维修过程中拆卸或更换曲轴连杆组件的不规范操作造成的。

再有,若连杆大小头平行度超过规定的100:0.08,使装在连杆小头孔内的活塞歪斜在汽缸内,导致活塞及环偏磨,故障严重时,将产生窜机油拉缸故障。

(二)整体式曲轴

大排量多缸发动机采用整体式曲轴结构形式,安装在曲轴箱上的主轴承和连杆大头中的连杆轴承一般剖分成两半的轴瓦。轴瓦分二片:一片装在曲轴箱轴承座孔或连杆大头上,另一片轴瓦装在轴承盖或连杆盖上。发动机工作时,由机油泵泵出的润滑油经过机油粗滤器和精滤器二道过滤后,以一定的油压在曲轴主轴颈、连杆轴颈部与轴瓦之间形成油膜,同时还通过直通油路泵压润滑油润滑发动机各运动摩擦副零件,由于油膜的作用,轴颈和轴瓦不直接接触,便能够进行平滑的旋转,实际上润滑油膜在轴瓦与轴颈之间起到了浮动轴承的作用。但若在紧固连杆大头螺栓时扭紧力矩过大,会造成此处油膜消失,金属之间就会产生直接接触,轴瓦在较短的时间内就会烧损。此外,轴瓦表面的伤痕、毛刺、渣滓等以及确保油膜形成的配合间隙过大或过小,都会破坏油膜或使油膜消失,直至轴瓦烧损。因此,大排量摩托车使用说明书上通常推荐选用品质更为超群的全合成机油(API-SJ、SK……以上)。该油品的基础油底拥有上佳的流通特性,适宜在极端变化的气温条件下或要求更高的环境下使用。部分用户为了节约用油费用,擅自使用普通的四冲程润滑油,导致经常发生轴瓦烧损,轴颈拉伤故障。再加上不按时清洁保养或更换机油滤芯,使机油脏污,严重影响曲轴轴颈与轴瓦之间的正常润滑。
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