新聞主題	柴油發電機的軸類零件質量的檢驗方法

 

摘要：柴油發電機組的曲軸、凸輪軸和水泵軸等均屬于軸類零件，柴油機軸類零件在工作中的常見故障有彎曲、磨損及斷裂等。康明斯公司本文分享的柴油發電機常用軸類零件技術測量的內容、步驟和注意事項，除了寄望能夠促使維修工程師公正、準確、客觀地測量工件，還能教導維修工正確使用常用的測量工具準確測量工件的尺寸和形位誤差，判斷軸類工件是否合格。

 

一、軸類零件彎曲的檢驗

 

      柴油發電機組上較貴重的曲軸和凸輪軸產生彎曲后，一般要在“v”形鐵架上，用千分表進行測量。測量方法如下：先將曲軸擦洗干凈，然后把曲軸的第一、四和第七道主軸頸放置在v形鐵上，使千分表測量觸頭分別與其余各道主軸頸接觸，然后慢慢轉動曲軸一周，這時千分表上最大和最小讀數之差即為該曲軸徑向圓跳動誤差，也說明曲軸彎曲變形的程度。對于長度較短而又不貴重的軸，如水泵軸，可直接放在平臺上采用滾動的方法進行檢驗。

1、曲軸檢測

      柴油機工作時，曲軸受到很大的氣體壓力和慣性力的作用，傳遞很大扭矩，同時曲軸受到拉、壓、彎、扭等周期性交變載荷的作用，因此這對曲軸的加工精度和裝配精度提出了很高的要求。其中曲軸主軸頸圓度及曲軸的同軸度精度是非常重要的加工精度之一，同時曲軸又裝配在柴油機缸體上的軸承孔內，曲軸主軸頸圓度影響與軸承孔的裝配的間隙，曲軸的同軸度精度則影響整個柴油機運行的平穩性。通常曲軸主軸頸的同軸度誤差應不大于0.05mm，誤差較大稱之為曲軸彎曲。

      當曲軸同軸度超過誤差值，將加劇活塞連桿組和氣缸的磨損，同時影響潤滑油膜的間隙，進而加劇曲軸主軸頸與缸體上軸承孔的磨損，嚴重時會使曲軸疲勞折斷，造成柴油機報廢。因此在研發試制階段或是批量生產階段(即曲軸裝配前)有必要對每一根柴油機曲軸主軸頸圓度誤差和曲軸同軸度誤差進行檢測，保證合格后才能進行后續與缸體上的軸承孔裝配。檢測裝置如圖1所示。

2、凸輪軸檢測

      凸輪軸彎曲度的檢查方法如圖2所示。以兩端軸頸為支承點，放在v型支架上，或者把凸輪軸放在車床的兩個頂針間，然后用千分尺的測頭抵住軸頸，再慢慢地轉動凸輪軸，觀察表讀數，記錄表針跳動的最大值和最小值，兩者之差即是彎曲度，如大于0.025mm，則應（冷態）校直或更換。

 

圖1 曲軸檢測裝置示意圖

圖2  凸輪軸檢測裝置示意圖

 

二、軸類零件磨損量的檢查

 

      零部件磨損量的檢驗，一般使用外徑千分尺進行測量。若軸的磨損較均勻時，可以只檢查軸的外徑就可，但對于從外部表面看似不均勻的軸，還應檢查失圓和錐形度的程度。在軸的同一截面上測量出最大和最小的直徑，兩者之差稱為失圓度；在同一縱截面上測量出最大直徑和最小直徑，兩者之差即是軸的錐形度。對于普通檢測工具存在不夠準確的精度問題，可以采用以下精度更高的專業自動檢測裝置來完成。

1、檢測原則

（1）為了克服傳統測量方法的不足，實現自動檢測，對常用的測量方法改進如下：以曲軸的回轉中心為定位線，即以曲軸在磨削過程中的定位孔為中心，從而實現了加工基準與測量基準的統一。

（2）實現同時檢測多個參數項目。

（3）為了能夠自動得到曲軸的檢測結果，需要設置被測曲軸的檢測標準。

2、實現方法

（1）檢測標準的設置

      檢測標準的設置主要用于被測曲軸檢測標準的設置及標準軸基本尺寸的設置和顯示，如檢測點數，尺寸公差等。

（2）標準軸的測試

      標準軸的測試主要完成標準軸有關項目的檢測，同時用于各種傳感器的標定，并將標準值記錄下來，與被測曲軸進行比較得到被測軸的基本尺寸。

（3）工件的測量

      工件的測量主要完成被測曲軸有關數據的測量，包括被測軸的基本尺寸（直徑）以及被測軸的圓度誤差和徑向圓跳動誤差的測量。測量被測軸的基本尺寸時，可以將被測軸測量時的電壓與標準軸基本尺寸測量時的電壓值相比較，并換算成相應的毫米值，從而得到被測軸的基本尺寸。被測軸的徑向圓跳動誤差的測量，可以得到被測軸整個圓周有限點的測量數值（例如24點），并從每組的測量數據中找到最大值和最小值，求出工件的跳動量，根據標準測量的基本尺寸對應的電壓值轉換成相應的毫米數值，從而計算出被測曲軸的徑向圓跳動誤差值。圓度的測量也是通過多點測量，應用最小二乘法找出最小二乘圓的圓心與軸心的偏移來確定圓度。

3、曲軸主軸頸的檢測裝置

      曲軸主軸頸檢測裝置主要用來檢測曲軸主軸頸的基本尺寸（直徑d）和徑向圓跳動誤差。主軸頸每轉1周，通過位移傳感器的測頭1測量1周上若干點的數據，通過PCI1817U型數據采集卡將檢測數據上傳至工控機，通過軟件程序進行計算處理和結果的存儲。主軸頸測量裝置如圖3所示。

4、連桿軸頸的檢測裝置

      針對連桿軸頸不易測量的特點，專門設計了一種測量其圓度誤差和基本尺寸的測量裝置，其結構示意圖如圖4所示。檢測過程如下：

      曲軸兩端固定后，連桿軸頸位置也就確定，且連桿軸頸在檢測過程中不能旋轉，利用此檢測裝置檢測連桿軸頸就需要將每個測頭進行120°旋轉，這樣就能得到連桿軸頸1周的檢測數據，再通過數據采集卡將數據進行處理和存儲。

 

圖3  柴油機曲軸主軸頸測量裝置

圖4  柴油機連桿軸頸測量裝置結構圖

 

三、軸類零件裂紋和斷裂的檢查

 

      當零部件出現的較大裂紋或斷裂時，一般用目視法就可查出；當出現用肉眼難以觀察的較小裂紋或斷裂時，可用錘擊法、粉漬法或磁力探傷法進行檢測。以曲軸為例，曲軸裂紋多發生在連桿軸頸端部或曲軸臂與曲軸軸頸的結合處，其檢查方法如下。

1、磁力探傷法

      曲軸裂紋檢測原理如圖5所示。用磁力探傷器進行檢查，先把曲軸用磁力探傷器磁化，再用鐵粉末撒在需要檢查的部位，同時用小手錘輕輕敲擊曲軸這時注意觀察，如有裂紋，在鐵粉末聚積的中間就會發現有清楚的裂紋線線條。磁化電源主電路采用目前通用的可控硅無級調壓電路，用隔離主變壓器以低電壓大電流輸出，對工件進行周、縱向(雙線圈)交流復合磁化，從而一次性磁化探傷可檢查出工件表面和近表面因鍛壓、淬火、研磨、疲勞而引起的裂痕及夾渣等細微缺陷。

2、錘擊法

      檢查方法如圖6所示。先清除黏附在曲軸表面上的油污，再用煤油或柴油浸洗整個曲軸，取出抹拭干凈，然后將曲軸的兩端支撐在木架上，用小手錘輕輕敲擊每道曲軸臂。如發出“鏘、鏘”（連貫的尖銳金屬聲），則表示無裂紋；如發出“波、波”（不連貫，短促的啞金屬聲），則表示有裂紋。然后在這附近容易產生裂紋的部位，用眼看或用放大鏡仔細觀察，如發現油漬冒出或成一黑線的地方，就是裂紋之所在。

3、粉漬法

      將曲軸用煤油或柴油洗凈抹干后，在曲軸表面均勻涂上一層滑石粉，然后用小手錘輕敲曲軸臂，曲軸如有裂紋，油漬就山裂紋內部滲出而使曲軸表面的滑石粉變成黃褐色。石灰乳法：將曲軸洗凈浸在熱油（機油）中約2h，讓油進入裂縫，取出抹干后，川噴槍把“石灰乳液”噴到曲軸上使其干燥，石灰乳液是清潔的白堊和酒精的混合液，其比例為（1：10）～（1：12）上或用氣焊火焰將曲軸上的噴層加熱至70、80℃。這時，白堊便吸收儲存在裂縫中的油液，這部分白堊變成暗色，顯示出裂紋的形狀。

 

圖5  曲軸磁力探傷法檢測原理圖

圖6  曲軸錘擊法檢測示意圖

 

四、滾動軸承質量的檢驗方法

 

      滾珠軸承和滾柱軸承統稱為滾動軸承。它由外圈、內圈、滾動體（滾柱或滾珠）和保持架組成。滾動軸承中的滾動體與滾道由于經常處在高速、重載和交變載荷的情況下工作而易產生嚴重磨損、破裂、金屬剝落和燒蝕等故障現象。滾動軸承的檢驗一般采用外觀檢查、空轉試驗和間隙測量等方法進行檢驗。

1、外觀檢查

      在目視檢查中若發現軸承變色或有凹痕、擦傷、裂紋、金屬剝落、大量黑點，保持架有裂紋、折斷、缺少鉚釘、鉚釘松動、嚴重磨損或滾輪體自行掉出等現象時，應更換新軸承。若發現軸承上有少量腐蝕性黑斑點，保持架有輕微缺陷且不影響軸承轉動時，可繼續使用。

2、空轉試驗

      用手插入軸承內圈，然后再用另一只手撥動軸承外圈使之旋轉。若在旋轉過程中有卡滯現象、噪聲較大和曠動量過大時，應更換新軸承；若旋轉靈活、均勻且無噪聲時，則說明軸承工作良好。        

3、間隙測量

      滾動軸承若磨損較嚴重時，可使用百分表檢測其徑向間隙和軸向間隙。檢測軸承的徑向間隙時，首先要找一個平臺，然后將軸承放在平臺上，一只手壓緊軸承內圈，另一只手往復推動內圈，這時指計所指示的最大值與最小值之差，即為軸承的徑向間隙。在一般情況下，軸承的徑向間隙應在0.10～0.15mm之間。檢測軸承的軸向間隙時，首先要將軸承外圈放置在兩個大、小相等的墊塊上，并使軸承的內圈處于懸空位置，然后在軸承內圈上放置一塊平板，再將百分表的測量頭抵在平板的中央位置，上、下移動軸承內圈，這時，百分表所指示的最大值與最小值之間的差，即為軸承的軸向間隙。在一般情況下，軸承的軸向間隙應在0.25～0.30mm范圍內。

 

總結：

      柴油發電機零件的技術要求包括幾何形狀、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、強度、硬度等，根據康明斯公司的維修標準，測量基準應盡量與設計基準、工藝基準重合，要選用精度高、能保證測量時穩定可靠的部位作為檢驗的基準。因此，測量柴油發電機軸類零件以中心孔為基準，測量同軸度、圓跳動和套類零件以內孔為基準，測量垂直度應以大面為基準，測量輥類零件的圓跳動以兩端軸頭下軸承的臺階為基準。

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