汽车发动机曲轴轴颈与轴承损坏的原因

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汽车发动机曲轴轴颈与轴承损坏的原因

汽车发动机曲轴轴颈与轴承之间的径向间隙很小，这一间隙可使曲轴自由转动而不发生旷和产生径向跳动。如果轴颈与轴承之间的径向间隙发生变化，往往会造成曲轴轴颈与轴的早期磨损和破坏，使发动机工作振动增大，噪声升高，油耗增加，事故增多。曲轴轴颈与轴承发生损坏的形式有刮伤、磨损、疲劳剥落、腐蚀、烧熔等。
磨损
汽车发动机在工作过程中，曲轴轴颈与轴承之间产生高摩擦，尤其在发动机低速运转或起动时，由于润滑油膜难以建立而产生干摩擦，致使轴承产生磨损。
疲劳剥落
曲轴不断承受周期性的气体作用力、交变惯性力及旋转离心力，这些力分别作用在曲轴的不同部位，加速曲轴的磨损；轴承在长期的交变载荷、冲击载荷作用下，使合金产生疲劳，继而出现裂纹，并向纵深扩展，使合金出现剥落。
腐蚀
机油失效造成其酸值过大，就会对曲轴和轴承起腐蚀作用。特别是当轴承露铜时，因缺乏对腐蚀有抵抗作用的表面层和镍保护层，腐蚀速度更快。腐蚀产生的蜂窝状组织将使轴承强度大大降低。
烧熔
当曲轴轴颈和轴承之间的机油因压力过低、机油油道堵塞、机油粘度降低时，轴颈与轴承之间发生剧烈摩擦，使轴颈和轴承的温度迅速升高，使轴颈表面烧伤，严重时导致轴承金属熔化，粘附在轴颈上，使曲轴卡死甚至断裂。
刮伤
金属磨屑、润滑油滤清不良或外来的颗粒状杂质随着机油的流动进入轴颈和轴承表面之间，这些硬质颗粒便会使合金表面刮伤，严重时可在合金表面和轴颈表面刮出许多环状沟痕。
连杆几何形状缺陷
连杆几何形状如出现鞍形、鼓形、不同轴以及不直等现象时，会造成轴颈和轴承之间的正常间隙发生变化。间隙过大将导致轴颈和轴承间的接触弧度变小，增加了油膜的压力载荷，加剧轴承的疲劳；间隙过小会限制机油流动，难以形成油膜，不能将产生的摩擦热量带走，增加过热变形和“ 抱瓦” 的倾向。
连杆装配不当
连杆螺栓扭力不当、连杆轴承盖装配错误、连杆轴承装配错误等均会造成曲轴不同程度和不同形式的损坏。若连杆盖螺栓扭力过大会引起连杆轴颈和轴承磨损及露铜，使发动机运转发涩而不灵活，并增加发动机的内耗功率。扭力过小会引起轴承盖与连杆之间产生相对运动，在两者分解面上出现擦蚀，造成连杆内孔失圆，导致轴承在轴承座孔内产生转动或翘曲，使轴承瓦背出现磨光、疲劳甚至裂纹而损坏。连杆轴承盖位置被装错，工作中会出现轴承的严重磨损。连杆位置出现偏移或歪曲，可导致金属之间直接接触和轴承定位唇周围出现严重磨损。
曲轴加工误差
曲轴几何形状出现如轴颈呈阶梯形、锥形、鼓形和鞍形等误差时，会使曲轴轴颈与轴承间隙发生变化，减少油膜厚度或阻止油膜形成，造成金属直接接触和轴承出现不正常磨损。
曲轴折断原因归纳
曲轴能否正常使用取决于润滑条件、轴承间隙轴承同心度、主轴颈同心度以及正确的保修等。曲轴损坏的原因是多方面的，有些损坏是可以修复的，但曲轴折断后就无法修复了。曲轴折断除了材料质量方面的原因以外，一般断裂部位常在主轴颈与连杆轴颈之间。每根曲轴有数道主轴颈和销颈，曲轴是连接轴颈的拐臂。由于在同一曲轴上各部位受到的扭力和旋转力不同，同时由于轴承支承力的变化和主轴同心度的变化，会使曲臂上的应力集中。另外曲臂本身比轴颈单薄，曲轴就容易折断。折断原因归纳起来有以下几种。
（1）主轴承和连杆轴承多次烧蚀，烧蚀部位的支承力减弱，则轴的径向跳动频繁，再加上根部烧蚀后应力发生变化，所以断裂发生在轴颐根部与曲臂之间。
（2）相邻主轴承间隙过大，尤其是后两道主轴承与前两道主轴承间隙过大，断裂往往发生在2、5缸连杆轴颈根部(以六缸机为例)。这是因为曲轴后有飞轮、前有皮带盘，曲轴两端受力过重，则径向跳动频繁。再加上前后气缸工作时的冲力，以致在曲臂处折断。
（3）主轴承磨损过多，长期松动，断裂发生在曲轴后半部。这也是因为曲轴径向跳动频繁，由于飞轮本身有一定的重量，前面有各气缸的工作冲击，使曲轴受力不匀。驾驶人员在开车上坡时抬离合器过猛，而导致曲轴断裂。
（4）曲轴端隙太大或烧蚀严重，运转时前后窜动。端隙在第一道主轴时，在踩离合器时将会前后窜动，则曲臂受端面反击力更重，由于应力集中，曲轴的前三缸的曲臂处往往会发生折断。
（5）最后一道主轴承烧蚀或轴承滚动(转圈)，会形成曲轴后部跳动量过大。再加上第6缸工作冲击和飞轮锤击，折断点在主轴颈第6道与连杆轴颈之间的曲臂上。
（6）曲轴弯曲量过大或不同心，以及主轴承间隙留量松紧不匀，使曲轴转动时受阻。再加上曲轴前后负荷不匀，则径向跳动频繁，断裂常发生在2、5缸曲臂上。
（7）连杆轴颈磨损超过极限2.0毫米时，主轴与轴承松动。当负荷加大，并且换档不适时以及中速档突然起动，就会造成轴与曲臂之间根部应力集中而断裂。
（8）气缸体变形后主轴承座孔不同心，使曲轴在旋转时折扭。在这种情况下，主轴与轴承之间的间隙也随着增大。当曲轴受到较大负荷冲击时，曲轴就容易折断。
（9）解放牌汽车发动机曲轴端止推面位里在第一道主轴上，同时曲轴上还有空气压缩机负荷。当空压机负荷增大时，容易使曲轴烧蚀或松旷而产生径向跳动。最后导致1、2缸的曲臂在频繁的扭力作用下折断。
（10）发动机经常突爆或有一、两个火花塞经常处于不点火。突爆时曲轴9反扭力过大，而个别气缸不作功，使曲轴受力不一致，就会使曲臂产生裂纹。在发动机动力衰退后期，也就是轴瓦间隙量过大的时期，轴的径向跳动较大，曲轴的裂纹就会扩大至断裂。
以上十种断裂大都发生在曲臂上。一方面因为曲臂比较单薄，另一方面应力总是集中在油道截面处，这是曲轴的最大缺点。
曲轴断裂或折断不是马上全部断开，而是开始时形成裂纹，裂纹逐渐扩大，最后断开。所以发动机大修时应该用仪器探伤，或用煤油浸轴后敲击检查，发现有裂纹应及时更换新轴，这样就不会发生曲轴在运行中折断的故障。