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柴油机曲轴检测与维修方法探讨

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王金花

  摘 要:曲轴会因为磨损、弯曲、扭曲、裂纹等损伤而影响柴油机的正常工作,甚至会因裂纹导致曲轴断裂而发生重大机械事故,通过对曲轴损坏的标准、检测与维修方法的介绍,提高柴油机曲轴的维修质量。

  关键词:柴油机;曲轴;检测;维修方法

  曲轴是柴油机的重要部件之一。柴油燃烧所发出的功率都由曲轴输出,将动力传递给拖拉机的行走机构,或通过皮带轮或动力输出轴传递给作业机具。曲轴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,影响柴油机正常工作,甚至发生重大机械事故。在此我们对柴油机曲轴检测与维修方法进行探讨。

  1 曲轴的常见损伤原因

  曲轴的主要损伤是:轴颈磨损、曲轴裂纹和断裂。(1)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,造成主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。(2)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。(3)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。

  2 曲轴的检测方法

  2.1曲轴损坏的标准

  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6mm以上的裂纹。(4)在一个轴颈上有多于4处以上的裂纹。

  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25mm以上的裂纹。(3)在曲轴轴线方向有长达9.5mm的裂纹。(4)有离油孔倒角距离接近于1.5mm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。

  2.2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)用千分尺测量主轴颈、连杆轴颈和止推法兰的厚度,如康明斯NT885型的柴油机曲轴主轴颈磨损的极限尺寸为114.237mm,连杆轴颈磨损的极限尺寸为79.998mm。(3)测量曲轴主轴轴颈和连杆轴颈的不圆度和不柱度。如果不圆度大于0.05mm或不柱度大于0.013mm时,则需要磨削曲轴轴颈。

  2.3曲轴弯曲度的测量

  (1)曲轴弯曲度是指:当曲轴用其两端轴颈支撑时,在中间主轴颈所测得的千分表总读数的l/2就是弯曲度或全长的不同心度。(2)轴颈的跳动量是指:当主轴颈沿着一个共同的轴线转动时,一个主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,把所测中间主轴颈的千分表读数除以2,即为弯曲度。

  3曲轴的维修

  3.1曲轴的校直

  当曲轴弯曲度小于0.20mm时,可通过修磨轴颈将轴修直。如弯曲度超过0.20mm时,必须先校直而后磨轴,否则磨削量将太大而影响曲轴的使用寿命。下面介绍用冷压方法对曲轴进行校直。

  校直曲轴可用20t的油压机,将曲轴置于压床上,两端主轴颈用衬有铜垫的V形支架支撑,在曲轴弯曲的反方向对主轴颈加压。压校时弯曲度的大小,与曲轴材科和弯曲变形的大小有关。因此,必须根据曲轴的实际情况确定压较量,例如铸造中碳钢曲轴弯曲变形度在0.10mm,压校弯曲度约为3~4mm(即为原弯曲度的30~40倍),在1~2min内即可基本校直;而对相同弯曲度的球墨铸铁曲轴,压校时,大约为原弯曲度的10~15倍即可基本校直。但必须指出,当曲轴弯曲变形较大时,校直必须分多次进行,以防压校的弯曲变形过大而使曲轴折断。尤其是球墨铸铁曲轴更易折断,一般情况下曲轴弯曲度的检查和校直工作,不可能是一次成功,必須反复进行,直至校正到符合规定标准为止。冷压校直后的曲轴可能因弹性后效作用而重新弯曲。为了防止这种弹性后效作用,可以采取自然时效和人工时效处理。自然时效即将冷压后的曲轴搁置5~10天,再重新检查校正。自然时效方法简单,但修理周期将要因此而延长,是不经济的。人工时效处理即冷压后将曲轴加热300℃左右,保温0.5~1h,便可消除冷压产生的内应力。这是一种有效的方法。

  冷压校直曲轴的方法,还存在以下缺点:由于曲轴的轴颈分别在不同平面上,而且沿长度方向曲轴的刚度不同,因此最大的压校变形,不一定发生在新加压力的作用方向上,而往往发生在危险断面的轴颈圆角处,造成应力集中而降低曲轴的疲劳强度。

  3.2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主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。

来源:《农机使用与维修》2019年7期