新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)的軸類零件質(zhì)量的檢驗(yàn)方法

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組的曲軸、凸輪軸和水泵軸等均屬于軸類零件，柴油機(jī)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(fā)電機(jī)常用軸類零件技術(shù)測(cè)量的內(nèi)容、步驟和注意事項(xiàng)，除了寄望能夠促使維修工程師公正、準(zhǔn)確、客觀地測(cè)量工件，還能教導(dǎo)維修工正確使用常用的測(cè)量工具準(zhǔn)確測(cè)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(yàn)

 

      柴油發(fā)電機(jī)組上較貴重的曲軸和凸輪軸產(chǎn)生彎曲后，一般要在“v”形鐵架上，用千分表進(jìn)行測(cè)量。測(cè)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(cè)量觸頭分別與其余各道主軸頸接觸，然后慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸一周，這時(shí)千分表上最大和最小讀數(shù)之差即為該曲軸徑向圓跳動(dòng)誤差，也說明曲軸彎曲變形的程度。對(duì)于長(zhǎng)度較短而又不貴重的軸，如水泵軸，可直接放在平臺(tái)上采用滾動(dòng)的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

1、曲軸檢測(cè)

      柴油機(jī)工作時(shí)，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(shí)曲軸受到拉、壓、彎、扭等周期性交變載荷的作用，因此這對(duì)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(shí)曲軸又裝配在柴油機(jī)缸體上的軸承孔內(nèi)，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(gè)柴油機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。通常曲軸主軸頸的同軸度誤差應(yīng)不大于0.05mm，誤差較大稱之為曲軸彎曲。

      當(dāng)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(shí)影響潤(rùn)滑油膜的間隙，進(jìn)而加劇曲軸主軸頸與缸體上軸承孔的磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使曲軸疲勞折斷，造成柴油機(jī)報(bào)廢。因此在研發(fā)試制階段或是批量生產(chǎn)階段(即曲軸裝配前)有必要對(duì)每一根柴油機(jī)曲軸主軸頸圓度誤差和曲軸同軸度誤差進(jìn)行檢測(cè)，保證合格后才能進(jìn)行后續(xù)與缸體上的軸承孔裝配。檢測(cè)裝置如圖1所示。

2、凸輪軸檢測(cè)

      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(diǎn)，放在v型支架上，或者把凸輪軸放在車床的兩個(gè)頂針間，然后用千分尺的測(cè)頭抵住軸頸，再慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸，觀察表讀數(shù)，記錄表針跳動(dòng)的最大值和最小值，兩者之差即是彎曲度，如大于0.025mm，則應(yīng)（冷態(tài)）校直或更換。

 

圖1 曲軸檢測(cè)裝置示意圖

圖2  凸輪軸檢測(cè)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(yàn)，一般使用外徑千分尺進(jìn)行測(cè)量。若軸的磨損較均勻時(shí)，可以只檢查軸的外徑就可，但對(duì)于從外部表面看似不均勻的軸，還應(yīng)檢查失圓和錐形度的程度。在軸的同一截面上測(cè)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(cè)量出最大直徑和最小直徑，兩者之差即是軸的錐形度。對(duì)于普通檢測(cè)工具存在不夠準(zhǔn)確的精度問題，可以采用以下精度更高的專業(yè)自動(dòng)檢測(cè)裝置來完成。

1、檢測(cè)原則

（1）為了克服傳統(tǒng)測(cè)量方法的不足，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)常用的測(cè)量方法改進(jìn)如下：以曲軸的回轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)了加工基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

（2）實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測(cè)多個(gè)參數(shù)項(xiàng)目。

（3）為了能夠自動(dòng)得到曲軸的檢測(cè)結(jié)果，需要設(shè)置被測(cè)曲軸的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

2、實(shí)現(xiàn)方法

（1）檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置

      檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要用于被測(cè)曲軸檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置及標(biāo)準(zhǔn)軸基本尺寸的設(shè)置和顯示，如檢測(cè)點(diǎn)數(shù)，尺寸公差等。

（2）標(biāo)準(zhǔn)軸的測(cè)試

      標(biāo)準(zhǔn)軸的測(cè)試主要完成標(biāo)準(zhǔn)軸有關(guān)項(xiàng)目的檢測(cè)，同時(shí)用于各種傳感器的標(biāo)定，并將標(biāo)準(zhǔn)值記錄下來，與被測(cè)曲軸進(jìn)行比較得到被測(cè)軸的基本尺寸。

（3）工件的測(cè)量

      工件的測(cè)量主要完成被測(cè)曲軸有關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，包括被測(cè)軸的基本尺寸（直徑）以及被測(cè)軸的圓度誤差和徑向圓跳動(dòng)誤差的測(cè)量。測(cè)量被測(cè)軸的基本尺寸時(shí)，可以將被測(cè)軸測(cè)量時(shí)的電壓與標(biāo)準(zhǔn)軸基本尺寸測(cè)量時(shí)的電壓值相比較，并換算成相應(yīng)的毫米值，從而得到被測(cè)軸的基本尺寸。被測(cè)軸的徑向圓跳動(dòng)誤差的測(cè)量，可以得到被測(cè)軸整個(gè)圓周有限點(diǎn)的測(cè)量數(shù)值（例如24點(diǎn)），并從每組的測(cè)量數(shù)據(jù)中找到最大值和最小值，求出工件的跳動(dòng)量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的基本尺寸對(duì)應(yīng)的電壓值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的毫米數(shù)值，從而計(jì)算出被測(cè)曲軸的徑向圓跳動(dòng)誤差值。圓度的測(cè)量也是通過多點(diǎn)測(cè)量，應(yīng)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(cè)裝置

      曲軸主軸頸檢測(cè)裝置主要用來檢測(cè)曲軸主軸頸的基本尺寸（直徑d）和徑向圓跳動(dòng)誤差。主軸頸每轉(zhuǎn)1周，通過位移傳感器的測(cè)頭1測(cè)量1周上若干點(diǎn)的數(shù)據(jù)，通過PCI1817U型數(shù)據(jù)采集卡將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至工控機(jī)，通過軟件程序進(jìn)行計(jì)算處理和結(jié)果的存儲(chǔ)。主軸頸測(cè)量裝置如圖3所示。

4、連桿軸頸的檢測(cè)裝置

      針對(duì)連桿軸頸不易測(cè)量的特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了一種測(cè)量其圓度誤差和基本尺寸的測(cè)量裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。檢測(cè)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(cè)過程中不能旋轉(zhuǎn)，利用此檢測(cè)裝置檢測(cè)連桿軸頸就需要將每個(gè)測(cè)頭進(jìn)行120°旋轉(zhuǎn)，這樣就能得到連桿軸頸1周的檢測(cè)數(shù)據(jù)，再通過數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。

 

圖3  柴油機(jī)曲軸主軸頸測(cè)量裝置

圖4  柴油機(jī)連桿軸頸測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)圖

 

三、軸類零件裂紋和斷裂的檢查

 

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

1、磁力探傷法

      曲軸裂紋檢測(cè)原理如圖5所示。用磁力探傷器進(jìn)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(shí)用小手錘輕輕敲擊曲軸這時(shí)注意觀察，如有裂紋，在鐵粉末聚積的中間就會(huì)發(fā)現(xiàn)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(jí)調(diào)壓電路，用隔離主變壓器以低電壓大電流輸出，對(duì)工件進(jìn)行周、縱向(雙線圈)交流復(fù)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(xì)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(gè)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(fā)出“鏘、鏘”（連貫的尖銳金屬聲），則表示無裂紋；如發(fā)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(chǎn)生裂紋的部位，用眼看或用放大鏡仔細(xì)觀察，如發(fā)現(xiàn)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(nèi)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(jī)油）中約2h，讓油進(jìn)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(shí)，白堊便吸收儲(chǔ)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(cè)原理圖

圖6  曲軸錘擊法檢測(cè)示意圖

 

四、滾動(dòng)軸承質(zhì)量的檢驗(yàn)方法

 

      滾珠軸承和滾柱軸承統(tǒng)稱為滾動(dòng)軸承。它由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體（滾柱或滾珠）和保持架組成。滾動(dòng)軸承中的滾動(dòng)體與滾道由于經(jīng)常處在高速、重載和交變載荷的情況下工作而易產(chǎn)生嚴(yán)重磨損、破裂、金屬剝落和燒蝕等故障現(xiàn)象。滾動(dòng)軸承的檢驗(yàn)一般采用外觀檢查、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)和間隙測(cè)量等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

1、外觀檢查

      在目視檢查中若發(fā)現(xiàn)軸承變色或有凹痕、擦傷、裂紋、金屬剝落、大量黑點(diǎn)，保持架有裂紋、折斷、缺少鉚釘、鉚釘松動(dòng)、嚴(yán)重磨損或滾輪體自行掉出等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)更換新軸承。若發(fā)現(xiàn)軸承上有少量腐蝕性黑斑點(diǎn)，保持架有輕微缺陷且不影響軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可繼續(xù)使用。

2、空轉(zhuǎn)試驗(yàn)

      用手插入軸承內(nèi)圈，然后再用另一只手撥動(dòng)軸承外圈使之旋轉(zhuǎn)。若在旋轉(zhuǎn)過程中有卡滯現(xiàn)象、噪聲較大和曠動(dòng)量過大時(shí)，應(yīng)更換新軸承；若旋轉(zhuǎn)靈活、均勻且無噪聲時(shí)，則說明軸承工作良好。        

3、間隙測(cè)量

      滾動(dòng)軸承若磨損較嚴(yán)重時(shí)，可使用百分表檢測(cè)其徑向間隙和軸向間隙。檢測(cè)軸承的徑向間隙時(shí)，首先要找一個(gè)平臺(tái)，然后將軸承放在平臺(tái)上，一只手壓緊軸承內(nèi)圈，另一只手往復(fù)推動(dòng)內(nèi)圈，這時(shí)指計(jì)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(yīng)在0.10～0.15mm之間。檢測(cè)軸承的軸向間隙時(shí)，首先要將軸承外圈放置在兩個(gè)大、小相等的墊塊上，并使軸承的內(nèi)圈處于懸空位置，然后在軸承內(nèi)圈上放置一塊平板，再將百分表的測(cè)量頭抵在平板的中央位置，上、下移動(dòng)軸承內(nèi)圈，這時(shí)，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(yīng)在0.25～0.30mm范圍內(nèi)。

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機(jī)零件的技術(shù)要求包括幾何形狀、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、強(qiáng)度、硬度等，根據(jù)康明斯公司的維修標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)重合，要選用精度高、能保證測(cè)量時(shí)穩(wěn)定可靠的部位作為檢驗(yàn)的基準(zhǔn)。因此，測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)軸類零件以中心孔為基準(zhǔn)，測(cè)量同軸度、圓跳動(dòng)和套類零件以內(nèi)孔為基準(zhǔn)，測(cè)量垂直度應(yīng)以大面為基準(zhǔn)，測(cè)量輥類零件的圓跳動(dòng)以兩端軸頭下軸承的臺(tái)階為基準(zhǔn)。

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