重康动力（深圳）有限公司

摘要：曲轴损伤通常是多种因素共同作用的结果，但润滑系统的缺油、油压低、油品差、油脏是导致灾难性损伤（如烧瓦、抱轴、拉伤）最常见和直接的原因。其中，疲劳断裂则往往与过载、振动和应力集中相关。因此，康明斯发电机厂家通过本文对曲轴损坏的标准、检测与维修方法的介绍，以提高柴油发电机曲轴的维修质量，并且规范的维修操作是预防曲轴二次损伤的关键。

一、曲轴的常见损伤原因

 

      曲轴作为发动机的“脊梁骨”，承受着巨大的交变应力、扭转力矩和摩擦负荷。其损伤会直接导致发动机严重故障甚至报废。常见的损伤原因可以归纳为以下几类：

1、曲轴裂纹和断裂

      曲轴裂纹产生的主要原因是应力集中造成的疲劳破坏。裂纹从油孔处产生，沿与轴线成45°～55°方向发展，造成曲轴颈与连杆轴颈断裂；裂纹由圆角处产生，向曲柄臂发展造成曲柄臂断裂，常发生在曲轴全长2/3的部位上（如图1所示）。

（1）发动机超负荷运转： 长时间高转速、大负荷（如重载爬坡、激烈驾驶、涡轮增压器超压）导致曲轴承受的应力超过设计极限。

（2）点火爆震/早燃： 异常燃烧产生剧烈的冲击波，给曲轴施加额外的冲击负荷，加速疲劳。

（3）液击： 大量液体（冷却液或未蒸发燃油）进入燃烧室，在压缩行程形成不可压缩的“刚性”介质，导致活塞连杆试图压缩液体，对曲轴产生巨大的瞬间冲击力（可能导致立即弯曲或断裂）。

（4）扭转振动过大： 减振器（谐波平衡器）失效，无法有效抑制曲轴系统的扭转振动，导致曲轴在临界转速附近承受过大的交变扭转应力，易在应力集中部位（如油孔、圆角处）产生疲劳裂纹直至断裂。

（5）设计/制造缺陷 (相对少见)： 材料内部缺陷、热处理不当、结构设计不合理导致局部应力集中。

2、曲轴弯曲和变形

      曲轴发生弯曲和扭曲变形主要原因是曲轴在工作中受到周期性的气体压力、往复运动惯性力、旋转运动离心力和机械制动力作用而变形，还有人为因素如操作不当或机械事故导致曲轴发生变形。变形示例如图2所示。

（1）主轴承孔不同心： 缸体变形（如过热、事故）、主轴承座磨损或维修不当（如镗缸时主轴承孔定位不准），导致曲轴安装后处于受迫弯曲状态运转。

（2）液击： 强烈的液击冲击可能导致曲轴瞬间弯曲。

（3）严重撞击/事故： 外部剧烈冲击。

（4）存放不当： 长期竖立存放或支撑不当导致自重引起弯曲（尤其大型曲轴）。

3、轴颈磨损

      轴颈磨损产生的主要原因是润滑不力导致的，如润滑油中存在着硬质磨料、轴颈与轴承的间隙过小、超速运转、轴颈或轴承表面粗糙度低等原因。

（1）润滑不良导致的加速磨损。

（2）轴颈表面硬度不足或热处理层剥落。

（3）机油过脏含有磨粒。

（4）腐蚀磨损：

① 酸性腐蚀： 机油长期使用后氧化变质产生酸性物质，或燃油含硫量高燃烧后生成酸性物质混入机油，腐蚀轴颈表面（特别是镀层）和轴瓦合金层。

② 电化学腐蚀： 在潮湿环境下或使用不同金属时可能发生，但相对少见。

③ 微动腐蚀： 在轴颈与轴瓦配合面之间，由于微小的相对运动（振动引起）导致接触表面氧化磨损，常见于配合过紧或轻微松动的情况。

 

图1  曲轴断裂后实物示意图

图2  曲轴弯曲变形状态示意图

 

二、曲轴的检测方法

 

1、曲轴损坏的标准

（1）用磁力探伤器对曲轴进行检测，发现曲轴表面有下列情况就不能再继续使用：

① 在曲轴的圆角处有损伤。

② 曲轴颈表面油孔处或进入油孔的倒角处有裂纹或损伤。

③ 曲轴上出现长达6 mm以上的裂纹。

④ 在一个轴颈上有多于4处以上的裂纹。

（2）用磁力探伤器对曲轴进行检测，在曲轴表层下部，若有下列情况曲轴就不能使用：

① 在曲轴圆角处或在圆周方向有裂纹与损坏。

② 在曲轴圆周方向有长达25 mm以上的裂纹。

③ 在曲轴轴线方向有长达9.5 mm的裂纹。

④ 有离油孔倒角距离接近于1.5 mm的裂纹。

注意：经磁力探伤的曲轴，必须完全地退磁和彻底地清洗，才能使用。

2、曲轴磨损部位的检测

（1）用千分尺测量曲轴的前端和后端应符合具体要求。

（2）用千分尺测量曲轴颈、连杆轴颈和止推法兰的厚度，如康明斯NT885型的柴油发电机曲轴曲轴颈磨损的极限尺寸为114.237  mm，连杆轴颈磨损的极限尺寸为79.998  mm。

（3）用百分表和V形块测量曲轴径向跳动量（如图3所示），检测曲轴各曲轴颈的同轴度。测量曲轴曲轴轴颈和连杆轴颈的不圆度和不柱度。如果不圆度大于0.05 mm或不柱度大于0.013 mm时，则需要磨削曲轴轴颈。

3、曲轴弯曲度的测量

（1）曲轴弯曲度：当曲轴用其两端轴颈支撑时，在中间曲轴颈所测得的千分表总读数的1/2就是弯曲度或全长的不同心度（如图4所示）。

（2）轴颈的跳动量：当曲轴颈沿着一个共同的轴线转动时，一个曲轴颈的千分表总读数和另一相邻的轴颈的千分表总读数之间的差值，即为相邻轴颈的跳动量。

（3）弯曲度的测量：将曲轴的两端轴颈支撑在V形铁上，用一千分表，将千分表的量杆放在轴颈中心线处，并使触头触到被测轴颈，转动曲轴，测量每个轴颈，并作记录，把所测中间曲轴颈的千分表读数除以2，即为弯曲度。

 

图3  曲轴径向跳动量测量方法

图4  曲轴弯曲度的测量方法

 

三、曲轴的维修处理

 

      曲轴的断裂、弯曲变形和磨损是发动机的严重故障，维修方法需根据损伤程度、曲轴材质、发动机价值及维修条件综合判断。以下是针对这三种损伤的维修方法及决策要点：

1、曲轴断裂

（1）原则：绝大多数情况下建议更换新曲轴

（2）原因：断裂意味着材料内部结构已破坏，修复后强度、动平衡和疲劳寿命无法保证，存在二次断裂风险。

（3）专业焊接修复：

      仅适用于非核心受力区（如平衡块边缘）的小裂纹或断裂，且曲轴材质可焊性好。

① 严格流程：探伤确定裂纹范围 → 开坡口 → 预热 → 专用焊条（如镍基）焊接 → 缓冷 → 精加工 → 100%磁粉/超声波探伤 → 重新动平衡。

② 风险极高： 焊接热影响区易产生新应力集中，仅作为应急或古董车修复手段。

（4）金属扣合（冷修复）：用于修复非主承载面的穿透性裂纹（如油孔边缘），通过高强度合金锁块机械锁紧。缺点是局限性大，不能恢复轴颈强度，主要防止裂纹扩展和密封油道。

（5）推荐方案：更换新曲轴或认证翻新件，并彻底排查断裂根本原因（润滑不良、过载、减振器失效等）。

2、曲轴弯曲变形

      维修方法取决于弯曲量，因此测量是关键因素。

（1）检测方法：V型铁支撑两端主轴颈 → 百分表测量中间主轴颈的径向跳动量（标准值通常 ≤0.05mm）。

（2）轻微弯曲（跳动 ≤0.10mm）：可通过后续磨削轴颈修正（磨削量需覆盖弯曲量），但需确保最终尺寸在修复等级内。

（3）中度弯曲（跳动 0.10mm~0.20mm）：

① 压力校直：使用液压机在曲轴弯曲反方向施加压力，配合局部加热（200°C~250°C）消除应力。

② 要求： 专业设备、经验技师，校直后需时效处理（低温回火）稳定应力，重新检测跳动并做动平衡。

③ 风险： 存在反弹或隐性损伤风险，高强度曲轴（如锻钢）校直难度大。

（4）严重弯曲（跳动 >0.20mm）或关键部位变形：报废更换！ 强行校直会显著降低疲劳强度，易导致运行时断裂。

3、曲轴轴颈磨损

（1）检测：千分尺测量每个轴颈的直径、圆度、圆柱度（超过厂家极限值需修复）。

（2）磨削加工（"磨轴"）：专用曲轴磨床精密磨削主轴颈和连杆轴颈，消除划痕、失圆、锥度。每级磨削直径减少0.25mm（常见等级：-0.25mm, -0.50mm, -0.75mm, -1.00mm）。

（3）配套更换轴瓦：选用与磨削等级匹配的加厚维修级轴瓦（如0.25mm undersize）。

（4）表面强化：

① 抛光： 提高表面光洁度（Ra值），利于油膜形成。

② 氮化/滚压： 高端修复中用于恢复表面硬度及抗疲劳性（需专业设备）。

（5）关键注意事项：

① 修复限值： 磨削总量不可超过曲轴设计允许的最大修复尺寸（查阅维修手册），否则轴颈硬化层消失、强度不足。

② 油孔处理： 磨削后必须倒圆抛光油孔边缘，防止应力集中引发裂纹。

③ 动平衡： 磨削后必须重新做动平衡（尤其多缸机）。

④ 轴瓦间隙： 装配时严格按照规范测量并调整轴瓦间隙（塑规法或量具法）。

表1   曲轴损伤类型和对应的修复方法

4、其它损伤的处理

（1）对于曲轴中油道的修理方法是：拆下所有孔塞；用一根钎子和擦布及清洗溶液清洗所有曲轴中的油道；用清洁的机油润滑油孔，装回孔塞。

（2）对于轴颈磨损，可用磨削方法修理。磨曲轴时，在曲轴前端的曲柄臂上打记号以标明需配装的曲轴瓦或连杆轴瓦的准确尺寸，在后端的曲柄臂上打上需装加厚止推环的尺寸和位置。

 

总结：

曲轴是柴油发电机的重要部件之一，其在回转运动中承受着很大的气体压力、惯性力的冲击和离心力的作用，除了自然磨损外，还会出现其他一些损伤，如轴颈磨损，曲轴弯曲、扭曲、裂纹和折断等，影响柴油发电机正常工作，甚至发生重大机械事故。在此我们对柴油发电机曲轴检测与维修方法进行探讨，如当维修成本接近新曲轴价格的70%，或存在安全/强度隐患时，更换新件是最可靠选择。 修复后务必解决根本故障原因，否则新曲轴仍会快速损坏。

----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com