主轴弯曲变形的检修办法和调校方案

摘要：主轴作为柴油发电机核心零件之一，柴油发电机的全部功率都通过它输出。此外，它通过装在其自由端的齿轮传动，达到配气定期、供油定期及驱动其它辅助系统，于是说主轴如果出现了损坏，不能按要求完成工作，柴油发电机也将不能正常作业。曲轴变形是主轴易见磨损之一。曲轴变形是指曲轴弯曲和扭转。曲轴弯曲变形反映较明显的部位是中间曲轴颈处。主轴弯曲变形后若继续使用，将加载主轴连杆系统的磨耗，甚至使主轴发生裂痕和断裂。因此，在柴油发电机修复中，必须对曲轴的弯曲变形状况进行正确的检验和调校。

      曲轴的扭曲变形，多数原因是个别活塞卡缸造成的，如个别缸塞间隙过小，或活塞受热后膨胀过大，使活塞运动阻力过量，甚至卡缸，将致使曲轴的扭曲。在发电机组挂车时，启动过猛和紧急制动未踏下离合器等原由，都会导致主轴的扭曲变形。防止曲轴变形就要从主轴发生变形的原因入手，详细应从提升使用操作水平，避免过度的冲击载荷，及时维护修复，以保证柴油发电机始终在良好工况下工作，从提高修理和安装质量等方面着手。

      柴油发电机的主轴工作状态如图1所示。其中，曲轴颈是受力较大的部位，也是较容易发生弯曲变形的零件部位，其在曲轴上的位置标示如图2所示。

      曲轴自重下沉导致主轴发生弹性变形，则在曲轴旋转过程中，各曲柄颈开挡会产生周期性的收张变形，开挡的变形会促使曲轴颈产生弹性窜动现状，这种变化是有规律的。

      当曲柄颈旋至位置高于曲轴颈纵向中心位置时，曲柄颈开挡会发生伸张变形，曲柄颈开挡的伸张变形会导致其相邻曲轴颈向曲柄颈方向发生弹性窜动。伸张变形示意图如图3所示。

      当曲柄颈旋至位置低于主轴颈纵向中心位置时，曲柄颈开挡会出现收缩变形，曲柄颈开挡的收缩变形会致使其相邻主轴颈向曲柄颈对面方向出现弹性窜动。收缩变形示意图如图4所示。

      据康明斯公司的售后部检修记录统计分析，同一曲柄颈在互成180°位置下，其曲柄颈开挡的伸张量和收缩量互成相反数且绝对值是相等的。故可判定曲柄颈开挡的伸张和收缩变形对其相邻曲轴颈弹性窜动危害值的绝对值也是相等的。

      当主轴弯、扭超过一定值后，将加载曲轴和轴承的磨耗，严重时会使主轴出现裂痕甚至折断，同时还会加载活塞连杆组和汽缸的磨损。

（1）领悟、掌握相关检查标准、工具。通晓、掌握各类机械零件检验所涉及的国家标准、行业标准及企业标准和所用的检修工具，是检测人员的基础功，也是对检修人员的初步要求。

（2）分析零件图。零件图是机械零件加工和检验的主要依据，检测人员要通过对机械零件图的分析，通晓所要检查零件的名称、所用材料、型号、形体结构和大小，分清零件尺寸中的定形尺寸、定位尺寸、关键尺寸，分清零件的精加工面、粗加工面和非加工面，剖析零件在整机中的作用。

（3）分析工艺文件。工艺文件是机械零件加工、检验的指导书，检验人员要按照零件的加工顺序对零件每个工序加工的部位、尺寸、工序余量、工艺尺寸换算进行剖析，同时应领会关键工序的装夹办法、定位基准和所使用的装备、夹具、刀具等技术规格。

（4）合理购买量具。解析好图纸和工艺文件后，根据待检工件的几何形状、尺寸大小、生产批量等购买合适的检修工具。如测量带公差的内孔尺寸时应选用卡尺、钢板尺、内径百分表或内径千分尺等，测量带公差装轴承的轴时应选购卡尺、千分尺、钢板尺等。有些被检零件用目前现有的检查工具无法直接检验，这时检查人员要根据实践经验和理论知识，对现有的检测工具进行整改，或选取精密度更高的自动化检验工具的制作。

     曲轴量表的定义是是将活动测定头的直线位移，通过机械传动系统转变为指针在表刻度盘上的角位移，由指针在表刻度盘上指示出读数的检测工具，结构示例如图5所示。其可示值总误差为在活动测量头作业行程范围内，由正行程方向测得的示值误差曲线上，高点与低点的差值。技术要求详细包含以下方面：

（6）主轴量表指针尖端应盖过表盘上短刻线）主轴量表指针尖端与表刻度盘之间的距离应不大于0.7mm。

（8）主轴量表的钢制测量头，其检测表面的粗糙度Ra值为0.16μm。对于硬质合金的测量头，其检测面的表面粗糙度Ra值为0.32μm。

      主轴弯曲的检查可在曲轴磨床上或在平台上用“V”型铁将主轴架起，用百分表测量检验，如图6所示。

      检测弯曲时，将百分表触针放在中间一道曲轴颈上，并使指针对正表盘零线。然后将曲轴慢慢转动一周，则百分表上指针摆动的一半即为主轴的不直度。曲轴的不直度不应大于0.05

      检验主轴的扭曲时，同样需要把主轴置于“V”型铁上或装配在机床顶尖上。使同位连杆两轴颈（如6个汽缸主轴的I、VI缸连杆轴颈；4个气缸曲轴的I、VI缸连杆轴颈）位于上止点，再用高度百分尺测量同一水平面内两连杆轴颈的高度，其高度之差即为曲轴的扭曲量。差值越大，说明扭转角越大。如扭转角大于30°，要进行校正。当主轴扭曲轻微时，可以通过轴颈表面光磨予以解决。如扭曲量大，则必须另行校正。

      将曲轴用V型铁架住主轴颐，从弯曲相反方向加压，在压头与曲轴颈之间垫一铜块。由于曲轴富有弹性，压弯量应为曲轴弯曲量的10~15倍，并保持2min，再撤除压力。如果弯曲量较大（超过1mm），则应分数次校正，以免一次加压过度而引起反向变形。

      对弯曲度不大的主轴，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主轴臂部的左右侧进行敲击，使主轴臂部变形，从而使曲轴轴线发生位移，达到校正主轴的目的。主轴调校前状态如图7所示，校正后状态如图8所示。

      把气缸体倒放在工作平台上，在前后两轴承座上仍装上旧轴承（瓦），中间轴承则拿掉。在轴承上加注少许润滑油，然后将曲轴放上，在机体边沿系统百分表。用手轻轻转动曲轴，在中间轴颈测出弯曲的较大位置，用粉笔做上记号，再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，用百分表测验是合校正，如未达到允许标准，继续再校，直至符合要求为止。

      在弯曲处的曲柄臂之间加一顶压螺栓，按直线度数值的大小，向弯曲的相反方向顶压，详细顶弯多大，应由实际经验而定。然后在顶压螺栓两旁曲柄臂上，用喷灯均匀加热至300℃左右，待主轴冷却后，拆卸顶压螺栓，检修曲轴直线度。如此反复进行，直到将曲轴校直为止。上述加热其目的是加载变形，稳定校直效果，减小残余变形，从而减小了弹性回复。

      对直线mm的主轴，一般在曲轴的修磨流程中进行校直。

      以上几种校直曲轴的方法，仅适用于整体式主轴，而不适用于组合式主轴。

      曲轴颈是主轴的重要部位，是整个主轴加工的基准，曲轴颈加工品质决定了曲轴的加工品质，主轴弯曲情形正确检查参数是指导曲轴机械加工程序和操作的重要依据。主轴加工图样只对曲轴颈弯曲状况有偏差要求，但对使用何种检查途径无标准要求。错位的检修办法，会引起检修出的主轴颈弯曲结果不同，区别较大，使曲轴颈弯曲情形无法得到准确反映，从而影响主轴的加工品质。因此，以上所述的检修和校正对策应使用精度良好的工具进行，预防产生因精度偏差而引起主轴加工成不符合技术指标的产品。