3.3 曲轴飞轮组
曲轴飞轮组的功用是将活塞连杆组传来的力转变成扭矩，从轴上输出机械功，同时驱动内燃机各机构及辅助系统，克服非做功冲程的阻力，还可储存和释放能量，使内燃机运转平稳。它主要由曲轴、飞轮及扭转减振器等组成。图3-67所示为135系列柴油机曲轴飞轮组结构示意图。
图3-67 135系列柴油机油曲轴飞轮组结构示意图
1—曲轴装配部件；2—前轴；接螺钉；4—曲拐；5—4G7002163L滚柱轴承；6—甩油圈；7—曲轴法兰；8—定位螺钉；9—油管; 10—启动齿圈；H—飞轮；12—皮带盘；13—压紧螺钌；14—锻铜螺母；15—定位销
3.3.1 曲轴飞轮组构造
3.3.1.1 曲轴
（1）曲轴的功用、工作条件及制造方法
曲轴的功用是将气体压力转变为扭矩输出，以驱动与其相连的动力装置。此外，它还要驱动内燃机本身的配气机构及各种附件，如喷油泵、水泵和冷却风扇等。
曲轴在工作时，由于承受很高的气体力、往复惯性力、离心力及其力矩的作用，因此曲轴内部产生冲击性的交变应力（拉伸、压缩、弯曲、扭转），并易产生扭转振动，从而引起曲轴的疲劳破坏。另外由于各轴颈在很高的压力下作高速转动，使轴颈与轴承磨损严重，所以，对曲轴的要求是：耐疲劳、耐冲击；有足够的强度和刚度；轴颈表面的耐磨性好并经常保持良好的润滑状态；静平衡与动平衡要好；在使用转速范围内不能产生扭转振动；安装固定可靠并加以轴向定位或限制轴向位移。
曲轴毛坯制造采用铸造和锻造两种方法。锻造曲轴主要用于强化程度高的内燃机，这类曲轴一般采用强度极限和屈服极限较高的合金钢（如40Cr、35CrMo等）或中碳钢（如45号钢）制造。铸造曲轴广泛应用于中小功率内燃机，通常采用高强度球墨铸铁铸造，其优点是：制造方便，成本低；能够铸出合理的结构形状；对扭转振动的阻尼作用优于钢材。
（2）曲轴的分类
①曲轴按各组成部分的连接情况，可分为组合式曲轴和整体式曲轴两种。
组合式曲轴如图3-67所示。即将曲轴分成若干部分，分别制造与加工，然后组装成一个整体。其优点是加工方便，便于产品系列化。缺点是拆装不方便，组装质量不易保证，重量大，成本高，采用滚动轴承，噪声大，难以适应高转速。
整体式曲轴如图3-68所示，即曲轴的各组成部分铸（或锻）造在一根曲轴毛坯上。其优点是结构简单紧凑、强度及刚度好、重量轻、成本低。
图3-68 整体式曲轴
1—曲轴前端；2—主轴承；3—连杆轴颈；4—曲柄；5—安装飞轮的凸缘；6—曲轴后端回油螺纹
②按照曲轴主轴颈数目，可分为全支承曲轴和非全支承曲轴。
全支承曲轴即是在任两个相邻曲拐之间都设有主轴颈的曲轴。其主轴颈总数比连杆轴颈数多一个，如图3-67、图3-68所示。这种曲轴的优点是曲轴的刚度大，主轴承负荷轻。其缺点是内燃机轴向尺寸加长。非全支承曲轴的主轴颈总数等于或少于连杆轴颈数，其优点是尺寸小、结构简单、紧凑。缺点是刚度和强度较差，主轴承负荷较重。柴油机因负荷较重，一般多采用全支承曲轴。非全支承曲轴多用于负荷较轻的内燃机。
（3）曲轴的构造
曲轴主要由主轴颈、连杆轴颈（曲柄销）、曲柄臂、平衡重（并非所有曲轴都有）、前端（自由端）和后端（功率输出端）等组成。
①主轴颈与连杆轴颈 内燃机的主轴颈与连杆轴颈都是尺寸精度较高和粗糙度较低的圆柱体，它们以较大的圆弧半径与曲柄臂相连接。主轴颈是用来支承曲轴的，曲轴绕主轴颈中心高速旋转。主轴颈多为实心的，而球墨铸铁的曲轴主轴颈与连杆轴颈大多是空心的，其优点是可以减少旋转质量，从而减少其离心力；同时可作为润滑油离心滤清的空腔。主轴颈与连杆轴颈采用压力润滑，润滑油通过曲柄臂中的斜油道被压送至连杆轴颈空腔内，在旋转离心力的作用下，将机油中密度大的金属磨屑及其他杂质甩向空腔的外壁，内侧干净的机油通过油管流到连杆轴颈及轴承摩擦表面。
②曲柄臂（简称曲柄） 曲柄臂的作用是连接主轴颈与连杆轴颈，通常制成椭圆形或圆形，其厚度与宽度应使曲轴有足够的刚度和强度。
③平衡重 如图3-69所示，平衡重通常设在与连杆轴颈相对的一侧曲柄臂上，其形状多为扇形。平衡重的作用是平衡连杆轴颈及曲柄臂的重量、离心力及其力矩，以减轻主轴承的载荷，增加运转的平稳性。
图3-69 曲柄上的平衡重
④曲轴的前端 曲轴的前端制成有台肩的圆柱形，如图3-70所示。其上分别装有正时齿轮7、挡油圈6、油封5、带轮2和止推片8等零件。有些中小功率内燃机曲轴前端设有启动爪1，另有一些高速内燃机曲轴前端装有扭转减振器，还有些工程机械用内燃机的曲轴前端设有动力输出装置。
图3-70 曲轴前端
1—启动爪；2—带轮；3—曲轴；4—正时齿轮室盖；5—油封；6—挡油圈；7—正时齿轮；8—双金属止推片
⑤曲轴的后端 如图3-71所示，一般曲轴的后端设有油封6、回油螺槽7、后凸缘8等结构。曲轴后端的尾部伸出机体外，以便将内燃机的功率输送给配套机具的传动装置。后端多装有飞轮，通过花键或凸缘与其相配，然后用螺栓固紧。由于飞轮尺寸大而重，因此对螺栓的紧固有一定的要求。
图3-71 曲轴后端
1—曲轴；2—后主轴瓦；3—后主轴承座；4—飞轮壳；5—油封壳体；6—油封；7—回油螺槽；8—后凸缘；9—飞轮固定螺栓；10—飞轮；11—油底壳
（4）曲轴的形状和发动机的发火次序
曲轴的形状及曲柄销间的相互位置（即曲拐的布置）与冲程数、汽缸数、汽缸排列方式和各汽缸做功行程发生的顺序（称为发火次序或工作顺序）有关。曲轴的形状要同时满足惯性力的平衡和发动机工作平稳性的要求。
就四冲程发动机而言，曲轴每转两圈（即一个工作循环），每缸都应发火做功一次。各缸的发火间隔时间（以°CA表示）应力求均匀。设发动机有i个汽缸，则发火间隔应为720°/i°CA，即曲轴每转720°/i时，就应有一个缸做功，这样才能使发动机工作平稳。现就常用的4缸、6缸和V型8缸发动机说明如下。
①四冲程直列4缸发动机因缸数i=4，所以发火间隔应为720°/4=180°CA。其曲柄销布置如图3-72所示，4个曲柄销布置在同一平面内，1、4缸的曲柄销朝上时，2、3缸的朝下，1、4缸与2、3缸相隔180°。这种发动机可能采用的一种发火次序如表3-1所示。
表3-1 4缸机工作循环（发火次序1—3—4—2）
如表3-1所示的发火次序为1—3—4—2，习惯上以第一缸为准，1缸做功后接着是第3缸做功，依此类推。这种发动机的各缸就是按照1—3—4—2的顺序循环，周而复始地工作着。
如果将上述的2、3缸工作过程互换，则可得到表3-2所示的另一种发火次序。这种互换之所以可能，是因为2、3缸的曲柄销（连杆轴颈）以及活塞的位置是相同的。这样就得到另一种发火次序：1—2—4—3。
表3-2 4缸机工作循环（发火次序1—2—4—3）
因此，图3-72所示的4缸机可能采用两种发火次序：1—3—4—2和1—2—4—3。不过，对某一特定的发动机而言，由于发火次序还与其配气机构等因素有关，其发火次序是确定的，而不能随意变更。使用一台发动机时，必须了解其发火次序。
图3-72 直列4缸机的曲柄销布置
1—3—4—2和1—2—4—3两种发火次序在工作平稳性和主轴承负荷方面，没有什么区别。但大多数发动机采用前一种，只有少数发动机采用后一种发火次序。
②四冲程直列6缸发动机的发火间隔应为720°/6=120°CA，其曲轴形状如图3-73所示。6个曲柄销分别布置在3个平面内（每平面内2个曲柄销），各平面间互成120°。曲柄销的具体布置可有两种方式。第一种方式如图3-73所示，当1、6缸的曲柄销朝上时，则2、5缸的曲柄销朝左，3、4缸的朝右，其发火次序是1—5—3—6—2—4，如表3-3所示。我国绝大多数6缸机都采用这种曲轴和发火次序。
图3-73 直列6缸机的曲柄销布置
表3-3 6缸工作循环（发火次序1—5—3—6—2—4）
曲柄销的另一种布置形式是将上述第一种方式的2、5缸分别与3、4缸互换。这种方式的着火次序是1—4—2—6—3—5，只有少数进口内燃机采用这种着火次序。
当然，上述两种6缸机的曲轴还可能采用其他的发火次序，但是，在实际的发动机上没有应用，所以在这里就不再讲述。
由表3-3可以看出，按发火次序看，前后两个汽缸的做功行程有60°是重叠的，这种现象是容易理解的。因为各汽缸间做功行程的间隔是120°，而每个汽缸的做功行程本身都是180°，就必然有前后两个汽缸的做功行程有60°的重叠角。在这个60°中，两个汽缸都在做功，前一个汽缸做功未完，后一个汽缸做功已经开始。这种做功行程重叠的现象对发动机工作的平稳性是非常有利的。
③四冲程V型8缸机大多将汽缸排列成双列V形（两列汽缸的中心线夹角常取90°）。因其汽缸数i=8，所以，各缸发火间隔应为720°/8=90°CA。通常，这种发动机左右两列汽缸中相对的一对连杆共装在一个曲柄销上，所以V型8缸机只有4个曲柄销。一般情况下，将4个曲柄销布置在两个互成90°的平面内（如图3-74所示）。V型8缸机常用的发火次序为1—5—4—2—6—3—7—8，工作循环进行的情况如表3-4所示。
图3-74 V型8缸机的曲柄销布置
表3-4 V型8缸机的工作循环
3.3.1.2 飞轮
内燃机飞轮的主要功用是存储做功冲程产生的能量，克服辅助冲程（进气、压缩和排气冲程）的阻力，以保持曲轴旋转的均匀性，使内燃机运转平稳。其次，飞轮还具有克服内燃机短期超载的能力。有时它还可兼作动力输出的带轮等。
内燃发动机的飞轮多用灰铸铁制造，当轮边的圆周速度超过50m/s时，则选用强度较高的球墨铸铁或铸钢。飞轮的结构形状是一个大圆盘，如图3-67所示。轮边尺寸宽而厚，这在重量一定的条件下，可获得较大的转动惯量。多缸内燃机的扭矩输出较均匀，对飞轮的转动惯量要求较小，因此飞轮的尺寸小些。相反，单缸机飞轮相应做得大些。通常在飞轮的外圆上装有启动齿圈，并在外圆上刻有记号或钻有小孔，用以指示某一缸（通常为第一缸）在上止点的位置，供检查气门间隙、供油提前角（点火提前角）和配气定时使用。由于飞轮上刻有记号，飞轮与曲轴的位置，在安装时不能随意错动。
3.3.2 曲轴检修技能
（1）曲轴的工作条件及常见故障
①曲轴的工作条件
a.承受燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转质量的离心力；
b.燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转质量的离心力产生的力矩；
c.油膜脉动的挤压应力；
d.旋转运动速度高；
e.润滑条件较好，但受到较多杂质的冲刷作用。
②曲轴的常见故障
a.曲轴弯、扭；
b.轴颈磨损；
c.裂纹、折断。
（2）曲轴弯扭的原因、检验与校正
1）曲轴弯、扭的原因
①内燃机工作不平稳，各轴颈受力不均衡；
②内燃机突然超负荷工作，使曲轴过分受振；
③内燃机经常发生“突爆”燃烧；
④曲轴轴承和连杆轴承间隙过大，工作时受到冲击；
⑤曲轴轴承松紧不一，中心线不在一直线上；
⑥各缸活塞重量不一致；
⑦曲轴端隙过大，运转时前后移动。
当曲轴弯、扭超过一定值后，将加速曲轴和轴承的磨损，严重时会使曲轴出现裂纹甚至折断，同时还会加速活塞连杆组和汽缸的磨损。
2）曲轴弯、扭的检验
①曲轴弯曲的检验 将曲轴的两端放在检验平板上的“V”形架上，如图3-75所示，以前后端未发生磨损部分为基面（前端以正时齿轮轴颈，后端以装飞轮的突缘）校对中心水平后，用百分表进行测量。测量时，百分表的量头对准曲轴中间的一道（被检验曲轴的主轴颈个数为单数时）或两道（被检验曲轴的主轴颈个数为双数时）曲轴轴颈，用手慢慢转动曲轴一圈后，百分表上所指的最大和最小的两个读数之差的1/2，即为曲轴的弯曲度。
图3-75 曲轴弯曲和扭曲的检验
1—检验平台；2—“V”形铁块；3—曲轴；4—百分表架；5—百分表
测量时，不可将百分表的量头放在轴颈的中间，而应放在曲颈的一端，否则，由于轴颈不同圆，而对曲轴的弯曲量作出不正确的结论。必须指出，这样测出的结果，因为牵涉到两端轴颈失圆所增加的误差，故为一近似值。因为失圆和弯曲的方向往往并不重合。
弯曲度多用弯曲摆差来表示，弯曲摆差为弯曲度的两倍，其摆差一般不应超过0.10mm。曲轴中间轴颈中心弯曲，如不超过0.05mm时，可不加修整；如超过0.05～0.10mm时，可以结合轴颈磨削一并予以修正；如超过0.10mm时，则需加以校正。
②曲轴扭转的检验 曲轴弯曲检验以后，将连杆轴颈（如1、6或2、5或3、4）转到水平位置，用百分表测出相对应的两个连杆轴颈的高度差，即为扭转度，曲轴的扭转度一般较小，可在修磨曲轴轴颈时予以修正。
3）曲轴弯曲的校正
①冷压校正 一般是在压力机上进行，如图3-76所示。校正时，先将曲轴放置在压力机工作平板的V形块上，并在压力机的压杆与曲轴之间垫以铜皮或铅皮，以免压伤曲轴与压杆的接触面，压力作用的方向要与曲轴弯曲的方向相反，压力要分段缓缓增加，曲轴在校正后往往会发生“弹性变形”和“后效”，所以在校正时的反向压弯量一般要比实际弯曲量要大。如锻制中碳钢曲轴弯曲变形在0.10mm左右时，压校弯曲度大约为3～4mm（即为原弯曲度的30～40倍），在1～2min之内即可校正；而对同样弯曲的球墨铸铁曲轴，压校时，大约为原弯曲度的10～15倍即可基本校正。
图3-76 曲轴冷压校正
必须指出的是：当曲轴的弯曲度较大时，应分多次进行校正，以防压弯度过大而使曲轴折断，尤其是球墨铸铁制造的曲轴更容易折断。校正后加热至180～220℃，保持5～6h，以防发生弹性变形和后效。
操作时，再将所压轴颈的另一面放上百分表，借以观察校正时的反向压弯量。校正后的曲轴，允许有微量的反向弯曲。经冷压校正的曲轴，还应在曲轴臂处用手锤轻轻敲击后，再进行检查，以减小冷压所产生的应力。
②表面敲击校正 对弯曲度不大的曲轴，可以采用“表面敲击”法进行校正。可根据曲轴弯曲的方向和程度，用球形手锤或气锤沿曲轴臂部的左右侧进行敲击。如图3-77所示，使曲轴臂部变形，从而使曲轴轴线发生位移，达到校正曲轴的目的。
图3-77 表面敲击法校正曲轴（按箭头所指方向敲击）
③就机校正 把汽缸体倒放在工作平台上，使其平正，在前后两轴承座上仍装上旧轴承（瓦），中间轴承则拿去。在轴承上加注少许润滑油，然后将曲轴放上，在缸体边沿装置百分表，用手轻轻转动曲轴，在中间轴颈测出弯曲的最大位置，用粉笔做上记号，将轴承盖衬垫软铝或其他软质物品垫实，卡住轴颈，慢慢扭紧曲轴轴承盖螺栓，等大约1h的时间，把螺栓松开，用百分表测验是否校正，如未达到允许标准，继续再校，直至符合要求为止。
（3）轴颈磨损的检验与修理
1）轴颈磨损的原因 曲轴经长时间使用后，由于作用在连杆轴颈和曲轴轴颈的力的大小和方向周期变化而产生不均匀的磨损，这是自然磨损的必然结果，是正常现象，但由于使用不当、润滑不良、轴承间隙过大或过小，都会加速轴颈的磨损和轴颈磨损不匀度，磨损后的主要表现是轴颈的不圆（失圆）和不圆柱形（锥形）。
曲轴轴颈（又称主轴颈）和连杆轴颈的磨损，是由于磨损不均匀而形成沿圆周的轴径不圆和沿长度的不圆柱形磨损。连杆轴颈的磨损往往比曲轴轴颈的磨损约大1～2倍。曲轴轴颈的磨损因两端活塞连杆组相互作用的结果，所受合力一般小于连杆轴颈，因此，其磨损也小于连杆轴颈。其磨损规律如图3-78所示。
图3-78 曲轴轴颈的磨损规律
不圆——连杆轴颈磨损不圆，主要是由于：内燃机工作时的气体压力、活塞连杆组运动的惯性力以及连杆大端的离心力所形成的合力，作用在轴颈的内侧面上。因此，连杆轴颈最大磨损发生在各轴颈的内侧面（即靠曲轴中心线的一侧）。
曲轴轴颈的不圆比连杆轴颈小，也是由于在连杆轴颈离心力的牵制下各点载荷的不均匀性和连续时间的不同而造成的。其最大部位是靠近连杆轴颈的一侧。
不圆柱形——连杆轴颈的不圆柱形（斜削）磨损，主要是油道中机械杂质的偏积。因为通向连杆轴颈的油道是倾斜的，在曲轴旋转离心力的作用下，使润滑油中的机械杂质，随着润滑油沿油道的上斜面流入连杆轴颈的一侧，如图3-79所示，由于杂质的偏积，造成同一轴颈不均匀的磨损，磨损的最大部位是杂质偏积的一侧。另外，由于某些内燃机为了缩短连杆长度，将连杆大端做成不对称，因而造成连杆轴颈沿轴线方向所受的载荷分布不均匀，形成连杆轴颈长度方向沿轴线方向的磨损不均匀。
图3-79 机械杂质偏积示意图
2）轴颈圆度及圆柱度误差的检验 曲轴轴颈和连杆轴颈圆度及圆柱度误差的检验，一般用外径千分尺在轴颈的同一横断面上进行多点测量（先在轴颈油孔的两侧测量，旋转90°，再测量），其最大直径与最小直径之差，即为圆度误差；两侧端测得的直径差即为圆柱度误差（如图3-80所示）。
图3-80 曲轴轴颈磨损的测量
轴颈的圆度及圆柱度公差，直径在80mm以下的为0.025mm，直径在80mm以上的为0.040mm，如超过了，均应按规定修理尺寸进行修磨。此外，还可用眼看、手摸来发现轴颈的擦伤、起槽、毛糙、疤痕和烧蚀等损伤。
3）轴颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削
①轴颈磨损伤痕的修理 如果曲轴各道轴颈的圆度和圆柱度都未超过规定限度，而仅有轻微的擦伤、起槽、毛糙、疤痕和烧蚀等情况，可用与轴颈宽度相同的细纱布长条缠绕在轴颈上，再用麻绳或布条在纱布上绕两三圈，用手往复拉动绳索的两端，进行光磨。或用特别的磨光夹具进行光磨，如图3-81所示。轴颈的伤痕磨去后，为了降低轴颈表面粗糙度，可将轴颈和磨夹上的磨料清洗干净，涂上一层润滑油，再进行最后的抛光。
②轴颈圆度及圆柱度超差的修理 曲轴轴颈和连杆轴颈的圆度及圆柱度超过0.025mm或0.040mm时，即需按次一级的修理尺寸进行磨削修整，或进行振动推焊，镀铬后再磨削至规定尺寸。曲轴的磨削一般是在专用的曲轴磨床或用普通车床改制的设备上进行。在一般小型修配单位，有的用细锉刀将轴颈仔细地锉圆，仔细检验，反复进行，再用绳索或磨夹按上述方法进行光磨，如图3-81所示。运用这种方法修理需要有较熟练的钳工技术，才能保证一定的修理质量。一般修理人员不可效仿。
图3-81 曲轴的锉、磨
1—平面细油石；2—细平板锉刀；3—细纱布；4—布带
③轴颈的车磨 轴颈的修理尺寸，柴油机有6级，每缩小0.25mm为一级（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），汽油机有16级，每缩小0.125mm为一级（0.125、0.250、0.375、0.500、0.625、0.750、0.875、1.000、1.125、1.250、1.375、1.500、1.625、1.750、1.875、2.000）。轴颈的最大缩小量不得超过2mm，超过时，应用堆焊、镀铬和喷镀等方法修复。
a.确定修理尺寸上机磨削。修理尺寸是这样确定的：曲轴轴颈修理尺寸=磨损最严重轴颈的最小直径-加工余量×2，一般尺寸加工余量为0.05mm。所得之值对照修理尺寸表，看这个数值同哪一级修理尺寸比较近，就选择哪一级修理尺寸。修理尺寸选择好后，就在磨床上进行磨削。
b.注意事项。修理时要以磨损最厉害的轴颈为标准，把各个轴颈车磨成一样大小。由于主轴颈和连杆轴颈的磨损程度不一样，所以，它们的修理尺寸不一定是同一级的，而各道主轴颈或连杆轴颈的修理尺寸，在一般情况下应采用同一级的。曲轴的圆根处保留完善，千万不能磨小圆角的弧度，一般圆角的半径为4～6mm，如图3-82所示。
图3-82 轴颈和曲柄过渡处的圆角
c.车磨后的要求。其失圆度和锥形度应在规定的范围内。一般而言，当D<80mm时，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.015mm和0.02mm；当D>80mm，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.02mm和0.03mm。
（4）曲轴裂纹和折断的原因、检验及修理
1）原因 其原因除与曲轴弯、扭大致相同外，还有以下几个方面。
①光磨轴颈时，没有使轴颈与曲轴臂（曲柄）连接处保持一定的内圆角（一般要求轴颈的内圆角为1～3mm之间）引起应力集中而使曲轴断裂。
②轴承的间隙过大或合金脱落，引起冲击载荷的增大。
③曲轴长期工作后发生疲劳损伤。
④曲轴经常在临界转速运转。
⑤汽缸体变形，曲轴轴承座不正，修配曲轴轴承时，各曲轴轴承座孔不在一轴线上。
⑥润滑油道不畅通，曲轴处于半干摩擦状态，导致曲轴裂断。
⑦曲轴材质不佳，或制造时存有缺陷。
⑧曲轴平衡遭到破坏，曲轴受到很大的惯性冲击，使曲轴疲劳而裂断。
2）曲轴裂纹与折断的检查 曲轴裂纹多发生在连杆轴颈端部或曲轴臂与曲轴轴颈的结合处。其检查方法有以下几种。
①磁力探伤法 用磁力探伤器进行检查，先把曲轴用磁力探伤器磁化，再用铁粉末撒在需要检查的部位，同时用小手锤轻轻敲击曲轴。这时注意观察，如有裂纹，在铁粉末聚积的中间就会发现有清楚的裂纹线条。
②锤击法 先清除黏附在曲轴表面上的油污，然后用煤油或柴油浸洗整个曲轴，再取出曲轴将其抹拭干净，最后将曲轴的两端支撑在木架上，用小手锤轻轻敲击每道曲轴臂。如发出“锵、锵”（连贯的尖锐金属声），则表示曲轴无裂纹；如发出“波、波”（不连贯，短促的哑金属声），则表示曲轴有裂纹。然后在这附近容易产生裂纹的部位，用眼看或用放大镜仔细观察，如发现油渍冒出或成一黑线的地方，就是裂纹之所在。
③粉渍法 将曲轴用煤油或柴油洗净抹干后，在曲轴表面均匀涂上一层滑石粉，然后用小手锤轻敲曲轴臂，如果曲轴存在裂纹，油渍就会由裂纹内部渗出而使曲轴表面的滑石粉变成黄褐色，即可发现裂纹之所在。
④石灰乳法 将曲轴洗净浸在热油（机油）中约2h，让油进入裂缝，取出抹干后，用喷枪把“石灰乳液”喷到曲轴上使其干燥（石灰乳液是清洁的白垩和酒精的混合液，其比例为1∶10～1∶12），或用气焊火焰将曲轴上的喷层加热至70～80℃。这时，白垩便吸收储存在裂缝中的油液，这部分白垩便成暗色，显示出裂纹的形状。
3）曲轴裂纹、折断的修理 曲轴有了裂纹或折断，可用“焊修”的方法进行修复，其工艺要点简述如下。
①焊修前的准备 先将曲轴放在碱水中煮洗清洁，除去油污，再用凿刀沿着裂纹表面凿成“U”形槽。槽深以不见裂纹为好。槽的底部呈圆弧形，槽口的宽需根据裂纹的深度、长度和形状等情况来决定。然后进行校正，使曲轴的弯曲摆差不超过规定范围。最后，将曲轴装在专制的焊架上，或装在汽缸体上，并在曲轴与焊架或汽缸体之间垫以铁质衬瓦。再将轴承盖用螺栓紧固，避免曲轴在焊接过程中弯曲变形。如果焊接折断的曲轴，需按曲轴折断的原痕找出中心缝，用电焊在断缝两侧先点焊几点，再在裂缝未电焊的两面开槽后焊接。
②焊修 焊修前，先用气焊火焰在焊补部位加温至350～450℃，再用直径3～4mm的低碳钢电焊条进行电焊焊接。焊接时，用采用对向焊接（与裂纹垂直方向移动焊条）的方法，而且每焊完一层后，应立即清除焊渣，再焊下一层。
③焊后整理 焊后，应先将焊修处凿修平整，并钻通油道，检验焊接处有无裂纹，曲轴有没有弯曲变形。然后用磨床在焊接处进行磨削加工，使表面光洁平整，并可在曲轴的工作表面进行热处理，以增加工作表面的抗磨性能。
3.3.3 轴承检修技能
3.3.3.1 轴承的工作条件与常见故障
（1）工作条件
①连杆轴承在工作时受到气体爆发压力和连杆组往复惯性力的交变冲击作用。
②轴瓦的单位面积负荷大（达300kgf/cm2以上）。
③轴瓦表面与轴颈间相对速度高（>10m/s）。
④轴承受脉动油膜压力冲击。
⑤由于高速运转，轴承易发热，其温度一般在100～150℃，易使润滑油变质，轴承表面产生腐蚀磨损。
⑥高温作用，燃油进入，不完全燃烧物溶入，使润滑油变质。
（2）常见故障
1）轴承烧蚀
①原因
a.润滑不良：润滑不良，使曲轴与轴瓦之间发生干摩擦，产生很高的温度，由于轴瓦合金层的熔点很低（铜铅锡合金的熔点为240℃左右），要求其正常工作温度为60～70℃，绝不能在超过100℃的情况下工作，随着润滑条件的恶化，温度升高到100℃时，轴瓦合金开始变软，当温度继续升高到轴承合金的熔点时，轴瓦合金就会烧坏。
b.装配间隙过小：如果轴瓦与曲轴装配间隙过小，则润滑油不易进入，也容易产生烧瓦现象。
②措施 保证正常的机油压力和温度；保证合适的装配间隙。
2）轴瓦拉伤
①原因 润滑油中有机械杂质。
②措施 加强润滑油的滤清工作。
3）合金脱落
①原因 合金质量不好；浇铸质量不高；装配间隙不当；瓦片变形。
②措施 在维护保养时，注意观察轴承的质量；装配时保证合适的装配间隙。
3.3.3.2 轴承的选配与检验
（1）选配
①旧轴承的鉴定 若轴承质量良好，尺寸合适，修刮方法正确，使用情况良好，可以用几个中修期，但在内燃机大修中，必须更换轴承。
在内燃机小修或中修时，如发现轴承有下列情况之一者，则不能继续使用。
a.轴和轴承的配合间隙过大，且无法调整者。
b.轴承表面有裂纹，合金脱落或有严重拉痕，甚至烧瓦者。
c.轴承合金层薄于0.2mm。
d.弹性显著失效，失圆度超过正常范围者（内燃机<0.07mm）。
②新轴承的质量要求
a.轴承两端应高出轴承座0.05mm（如图3-83所示）。
图3-83 瓦片装入座孔的情况
b.轴承没有砂眼、哑声、裂纹及背面毛糙。
c.定位点定位良好。
d.轴承油孔尽量对正，其误差不得超过0.5mm。
e.同一副轴承的两片厚度差不得超过0.05mm。
③新轴承尺寸的选配 经检查确定要更换新轴承时，应首先将主轴颈以及连杆轴颈的表面、失圆度和锥形度等恢复正常，然后按曲轴轴颈和连杆轴颈的实有尺寸来选用与之相适应的新轴承。一般曲轴主轴颈和连杆轴颈的修理尺寸有：标准的和缩小尺寸的。柴油机有六级：0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50，每缩小0.25mm为一级。所以，在更换新轴瓦时，要按主轴颈和连杆轴颈的现有尺寸来选配相应的轴瓦，即轴颈是标准尺寸的，就要选用标准尺寸的轴瓦，轴颈是缩小的，就应根据轴颈的修理尺寸选用同级的轴瓦。
（2）轴瓦的检验
①外观检查
a.合金层烧熔，应报废。
b.表面磨损起线严重，发生咬伤者，应报废。
c.铅青铜合金有剥落现象，应报废；若白合金层中有小片剥落，则可焊补修复。
d.轴瓦表面有裂纹，且裂纹较深较宽者，应报废。
e.轴瓦定位块或定位销与孔有损伤者，不能使用。
f.轴瓦外圆磨损，或用锉刀锉过应报废。
②测量轴瓦 测量轴瓦主要是测量合金层的厚度（测量方法见图3-84）。内燃机轴瓦有两种类型：厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。厚壁轴瓦浇铸的合金层厚度为5～10mm，薄壁轴瓦又有两种：壁厚为0.90～2.30mm的，浇铸的合金层厚度为0.4～1.0mm；壁厚为1.0～3.0mm的，浇铸的合金层厚度为0.6～1.5mm。一般轴瓦的浇铸厚度各机型说明书都有具体说明。在维修过程中，可参看相关说明书，这里就不多讲述。
图3-84 轴瓦厚度的测量
1—千分尺；2—轴承
测量合金层厚度的方法有两种。
a.新旧比较法：新旧两轴瓦厚度之差，就是磨损量。（合金层的）标准尺寸-磨损量=合金层的厚度。
b.在全套轴瓦中找出磨损后最薄的一片，先测出总厚度，再测出底板厚度，二者之差即为合金层厚度。
内燃机大修时，无论是主轴瓦或连杆轴瓦，若其中有一片因磨损过薄或损坏而不能继续使用时，应予以成套更换；小修和中修时则允许更换个别轴瓦。
③轴瓦座孔的失圆度和锥形度不应超过允许范围
a.技术要求：生产厂或大修时，失圆度和锥形度均不超过0.02mm；使用时，内燃机不超过0.07mm。
b.轴瓦座孔的失圆度和锥形度超过允许值的后果：使轴瓦座与瓦片贴合不严，造成轴承散热不良，瓦背漏油，轴瓦变形。
c.检查方法：按规定力矩上好瓦盖，然后用量缸表测量其失圆度及锥形度。
d.瓦片装入座孔时，瓦片的两端应高出座孔平面0.05mm（参见图3-83）。如果过高，则拧足扭力时会引起瓦片变形（如图3-85所示）。解决的办法是：在无定位块的一端锉去少许。如果过低，则瓦片在座孔内窜动。解决的办法是：在瓦的背面垫一张与瓦片尺寸相等的薄铜皮，但应保证刮配后有一定的合金层，同时还要注意留出油孔，绝不允许在瓦的背面垫纸和导热不良的物质，以免影响轴承散热。并且这种方法只能在小修和中修时使用，大修时绝对不允许。当拧足扭力后，瓦片不得在座内有任何窜动，同时，瓦的背面与座孔接触面积不应少于75%，否则，同样会造成润滑与散热不良等后果。
图3-85 瓦片过高的缺点
3.3.3.3 轴瓦的修配
轴瓦的修配必须在汽缸体和曲轴经过详细检查并恢复全部故障后进行。
（1）修刮轴瓦前的准备工作
①准备好各种工具，如套筒扳手、刮刀等。
②准备好清洁用的油料和擦机布。
③准备好主轴瓦和连杆轴瓦的调整垫片（0.05～0.2mm厚的铜垫片）。
④清洗曲轴、连杆轴承座、轴承盖和轴瓦并堵住轴承座上的油孔。堵住油孔的目的在于：防止刮瓦时将杂质漏入轴承座上的油孔而堵塞润滑油道。
（2）连杆瓦的修配
①修配方法
a.将曲轴抬上专用架，或立于飞轮上。
b.擦净连杆轴颈和轴瓦。若轴颈上有毛糙、疤痕可将00#砂布剪成与轴颈同宽并蘸上少许机油把毛糙打磨光。
c.将选好的轴瓦和连杆装在轴颈上，扭紧螺钉到转动有阻力为止，然后往复转动3～4圈，再拆下连杆轴瓦，查看与轴颈的接触情况并进行修刮。
开始修刮时，轴瓦与轴颈的接触一般都是在每片瓦的两端，经几次修刮后应注意：当接触面扩大到轴瓦长度的1/3以上时，应在轴瓦座两端面接触处垫以厚度为0.05mm的薄铜皮2～3片（注意不要将它垫在轴瓦两端的接合处），这样可以减少轴瓦的修刮量，缩短其修刮时间；在修刮时，必须根据接触情况，以左手托连杆或瓦盖，右手将刮刀持平，以手腕运动，使刮刀由外向内修刮，起刀和落刀要稳，要始终保持刮刀的锋利；开始修刮时，要求重者多刮，轻者少刮或不刮，以便迅速刮出均匀的接触面。接合面附近，开始适当重刮，刮到中途少刮或者不刮；当修刮到轴瓦接触面接近全面时，应以调整为主，刮重留轻，刮大留小，直至扭力上够，松紧度合适，接触面达到75%以上为止；在修刮过程中，如松紧度合适，但接触面未达到要求，可适当减少垫片后继续修刮；在一般情况下，轴瓦刮好后要保留1～2个垫片以便内燃机工作一段时间后对轴瓦的松紧度进行调整；在特殊情况下，如轴瓦的修刮量太小，可以在轴瓦的背面加上适当厚度的铜垫片，但这种方法只能在中、小修时使用，在大修时一律不得使用。
②对轴瓦孔失圆度、锥形度的检查 其测量方法是：按规定力矩拧紧瓦盖螺栓，然后用量缸表测量其失圆度与锥形度。在同一横截面两互相垂直的直径之差即为失圆度；在同一纵截面最大与最小直径之差即为锥形度。其失圆度与锥形度均应在0.02～0.04mm以内。
③松紧度（轴瓦与轴颈的径向间隙）的检查
a.测量法。将装、刮配好轴瓦的连杆夹稳在虎钳上，且按规定力矩上好连杆螺栓，用量缸表配合外径千分尺测量出瓦孔直径。瓦孔直径-轴颈直径=径向间隙。其中要考虑失圆度在内，而各机型轴瓦与轴颈的径向间隙均有具体规定。
b.铅丝、铜皮法。铅丝法是在轴承与轴颈间放一直径为轴承标准间隙约2倍的铅丝，按规定力矩旋紧轴承盖后，再取出铅丝，用千分尺测量其厚度即为轴瓦与轴颈的径向间隙。铜皮法：用长约30mm，宽约10mm，厚度与标准间隙相同（取最小值）的铜皮（四周角应做成圆口，使用时应涂上一薄层机油）放于轴承和轴颈间，按照规定扭力旋紧轴承盖螺栓。用手扳动曲轴或飞轮，若扳不动，表示轴瓦与轴颈的径向间隙过小；若感觉有阻力不能轻易扳动，但取出铜片后又能以轻微力量即可转动，即表示合适；若无阻力或转动过松，即表示轴瓦与轴颈的径向间隙过大。如果间隙过大或过小，可以用增减垫片的方法加以调整。
c.经验检查法。其方法是：在轴瓦上涂一薄层机油，然后装在轴颈上，按规定力矩拧紧连杆螺栓，用手使劲甩动连杆，如图3-86所示，如轴瓦合金为巴氏合金即镍基合金，可依靠连杆本身的惯性转动1/2～1圈；若轴瓦合金为铜铅合金（俗称铜瓦），能转动1～2圈；若轴瓦合金为铝基合金（俗称铝瓦），能转动2～3圈，同时再握住连杆小端，沿曲轴轴线方向拨动，应没有松旷感觉即为合适。
图3-86 连杆轴承松紧度的检查
④连杆大端端隙的检查 当连杆轴瓦全部刮配好以后，还要对连杆大端的端隙进行检查，连杆大端的侧面与曲轴臂之间的间隙不能过大，一般为0.1～0.35mm。如果超过0.5mm时，应在连杆大端的侧面堆焊铜或挂一层轴瓦合金予以修复。
（3）主轴瓦的修配
主轴瓦（曲轴轴承）的修配的基本工艺与轴颈接触面积的要求，以及松紧度与接触面积之间关系的处理等，同连杆瓦（连杆轴承）基本一致。但连杆轴承是单个配合，而曲轴轴承是几道曲轴轴承支持着一根曲轴，这就要求修配后的各道曲轴轴承中心线必须一致，因此首先应进行水平线的校正，而后再研合各轴承。
1）水平线的校正 在修刮前，首先检查当轴瓦装入座孔时，各道轴瓦是否在一条水平线上。
检查方法：在曲轴轴颈上涂上一层红丹油，并把曲轴放在装有轴瓦的汽缸体上，装上轴瓦盖适当拧紧螺栓（用约60cm长的撬棍能以臂力撬动曲轴为宜），撬动曲轴数圈，然后取下瓦盖，抬下曲轴，查看各道轴瓦的接触情况。
若各道轴瓦接触面积相差很大或个别轴瓦根本不接触，一般应另行选配轴瓦。若各道轴瓦虽然不一致，但相差不多，可把下瓦接触重的部分刮去，直至达到接触面积为75%以上为止，此时，下轴瓦的水平线即校好（曲轴箱有三种常见结构形式：底座式、隧道式和悬挂式。在校正水平线时，前二者校下瓦，后者校上瓦）。在校正水平线的过程中，因各道轴瓦的水平线是很不相同的，并且它们之间相互影响，因此，要经常而准确地观察与分析各道轴瓦的变化情况及其原因，并注意以下两点。
①在水平线未校正好前，最好不要刮削上瓦，否则可能会造成当水平线尚未校好时，扭力已达到规定值，而上瓦接触仍很差，松紧度也过松等不良现象。
②当水平线校好后，除下瓦的个别较重部分适当刮去外，最好不用刮削下瓦的方法来达到松紧度适当的目的，否则，可能使校好的水平线又遭到破坏。
2）刮配各道轴瓦 水平线校好后，抬上曲轴，并按记号装上主轴瓦盖，以一定次序逐道拧紧螺栓，每拧紧一道，转动曲轴数圈，松开该道螺栓，再拧紧另一道，全部这样做完后，取下主轴瓦盖，根据接触面情况修刮轴瓦合金。
修刮方法同连杆瓦的修刮方法。
拧瓦盖的顺序：3道轴瓦：2、1、3
4道轴瓦：2、3、1、4
5道轴瓦：3、2、4、1、5
7道轴瓦：4、2、6、3、7、1、5
3）刮配好的标准
①接触面积 最后一道：95%以上；其他各道：75%以上，而且接触点分布均匀，无较重的接触痕迹。
②间隙（松紧度）适当 检查方法如下。
经验法：在轴瓦表面加入一薄层机油，并将瓦盖按规定力矩拧紧（拧紧顺序同上），用双手的腕力扳动曲轴臂，能使曲轴转动一圈左右为合适。公斤扳手法（比较可靠的方法）：用扭力扳手在曲轴后端装飞轮的螺栓处转动，其转动力矩为：3道瓦：2～3kgf·m；4道瓦：3～4kgf·m；5道瓦：4～5kgf·m；6道瓦：6～7kgf·m；7道瓦：7～8kgf·m即为合适。另外还有测量法和铅丝、铜皮法，这两种方法已在前面讲过，在这里就不再重述。
经过检查，若配合间隙过小，应进行适当修刮；若配合间隙过大，可将轴瓦两端的调整垫片减少，或在轴瓦背面垫适当厚度的铜皮（大修时不允许），必要时可更换轴瓦。切不可用锉刀锉削轴瓦盖或座孔的两端。
关于轴瓦与轴颈的径向间隙，每种机型都有明确的规定。配合间隙大小与轴瓦合金层的材料、轴颈直径、内燃机转速及轴瓦单位面积上承受的载荷有关，但起决定性作用的还是轴瓦合金层的材料。一般而言：巴氏合金轴瓦<铜合金轴瓦<铝合金轴瓦<镍合金轴瓦。
4）轴瓦松紧度不当的后果 配合间隙过大的后果：机油流失；油压减小；油膜形成困难；轴瓦承受的冲击负荷加剧；产生敲击声。配合间隙过小的后果：油膜形成困难；产生半干摩擦；轴承的工作温度上升；轴瓦磨损加剧；烧瓦或“抱轴”。
（4）曲轴轴向间隙的检查
曲轴轴向间隙也称曲轴的端隙，是指轴承承推端面与轴颈定位轴肩之间的轴向间隙。它是为了适应内燃机在工作中机件热膨胀时的需要而定的。如果此间隙过小，会使机件膨胀而卡死；如果此间隙过大，前后窜动，则给活塞连杆组的机件带来不正常的磨损，止推垫圈表面逐渐磨损，使间隙改变，形成轴向位移。因此，在装配曲轴时，应进行曲轴轴向间隙的检查，其检验方法如图3-87所示。
图3-87 曲轴轴向间隙的检查
检查时，先将曲轴定位轴肩和轴承的承推端面的一边靠合，用撬棍撬挤曲轴后端，然后用厚薄规在第一道曲轴臂与止推垫圈间测量。曲轴轴向间隙一般在0.05～0.25mm之间。如轴向间隙过大或过小，则应更换或修整止推垫圈。