曲軸的磨損規律、損傷檢測和彎曲校正方法
發布時間：2023-11-04 點擊：297
技術維修與康明斯知識
柴油發電機曲軸的磨損規律、損傷檢測和彎曲校正方法
曲軸在使用中承受著很大的氣體的爆發壓力、慣性力的沖擊和離心力的作用，除了有磨損特點之外，還會出現不正常損傷、軸頸表面產生劃痕拉傷、燒傷、裂紋，以及曲軸發生變形、斷裂等故障或事故。本文對這些曲軸損傷規律進行了總結，并提出了曲軸損傷后的檢測方法和校正，以及頸的磨損、圓度及圓柱度超差的修理和磨削方法。
圖1-新曲軸實圖
一、曲軸損傷的規律
1、曲軸的磨損規律
（1）主軸頸和連桿軸頸徑向磨損呈橢圓形，且最大磨損部位相互對應，即各主軸頸的最大磨損靠近連桿軸頸一側；而連桿軸頸的最大磨損也是靠近主軸頸一側。
（2）實踐表明，連桿軸頸的磨損比主軸頸的磨損嚴重。這是由于連桿軸頸負荷較大，潤滑條件又差的緣故。
（3）連桿軸頸的內側磨損最大，造成橢圓形。
2、軸的裂紋和折斷的規律
柴油發電機曲軸的裂紋多數發生在曲柄臂與軸頸之間的過渡圓角處，以及油孔處。前者多為橫向裂紋，嚴重時將造成柴油發電機曲軸斷裂，應重點檢查。后者多為軸向裂紋，沿斜置油孔的銳邊向軸向發展。其主要原因：
（1）柴油發電機曲軸橫向、軸向裂紋主要是應力集中引起的。
（2）軸頸上油孔處的裂紋，主要是因為油道斜置，使油孔處的應力呈不對稱分布所致。
二、曲軸損傷的檢查
柴油發電機曲軸的檢測主要包括裂紋檢測、變形和磨損的檢測。
1、磨損使用外徑千分尺。
2、裂紋的檢驗
應該用磁力探傷法或浸油敲擊法進行裂紋的檢驗。
（1）滲油敲擊法∶將清洗干凈的柴油發電機曲軸放在煤油中浸泡，再把柴油發電機曲軸取出擦凈，表面撒上白粉，然后用手錘沿軸向敲擊柴油發電機曲軸非工作面，白粉中如有明顯裂紋狀油跡出現，則該處有裂紋。
（2）磁力探傷法∶借助探傷儀將零件磁化，在零件可能產生裂紋處撒些磁粉，當磁力線通過裂紋邊緣處時，磁粉將會吸附在裂紋處，從而顯現處裂紋的部位和大小。
3、彎曲檢查
檢驗彎曲應以兩端主軸頸的公共軸線為基準，檢查中間主軸頸的徑向圓跳動誤差。將第一缸和最后一缸連桿軸頸轉到水平位置，用高度尺分別測量第一缸連桿軸頸和最后一缸連桿軸頸至平板的距離。
三、曲軸的校正
通常采用冷壓校正法（如圖2所示）和表面敲擊法（如圖3所示）進行柴油發電機曲軸彎曲的校正。柴油發電機曲軸彎曲變形較大時，應分幾次校正至合格，以防一次壓彎量過大而造成柴油發電機曲軸折斷。
（1）表面敲擊法
對于彎曲量不大于0.30-0.50mm的柴油發電機曲軸適用此法。可用球形手錘和風動錘進行。
圖2-曲軸表面敲擊法示圖
（2）冷卻壓校正法
① 用放在壓床臺面上的兩個v形架支承起柴油發電機曲軸兩端的主軸頸（與軸頸接觸處墊以銅皮）;
② 轉動柴油發電機曲軸，使彎曲凸面朝上，并將壓頭對準中間主軸頸，在v形壓具與主軸頸接觸處墊支銅皮;
③ 使百分表的觸頭垂直地抵在兩道被壓主軸頸的正下方，轉動表盤使表針指向"0"刻度;
④ 用壓床的壓頭向下緩慢增壓，壓彎量為柴油發電機曲軸彎曲量的10~15倍（球墨鑄鐵柴油發電機曲軸，此值不大于10倍），并保持壓力1.5～2mi n，然后檢查校正后的彎曲度，直至校正合格;
⑤ 將柴油發電機曲軸加熱到573～773k，保溫0.5～1h，進行時效處理，以消除冷壓校正時產生的內應力，防止彎曲變形返彈。
圖3-曲軸冷壓校正法示圖
四、軸頸的磨損、圓度及圓柱度超差的修理和磨削
1、軸頸磨損傷痕的修理
如果柴油發電機曲軸各道軸頸的圓度和圓柱度都未超過規定限度，而僅有輕微的擦傷、起槽、毛糙、疤痕和燒蝕等情況，可用與軸頸寬度相同的細紗布長條纏繞在軸頸上，再用麻繩或布條在紗布上繞兩三圈，用手往復拉動繩索的兩端，進行光磨。或用特別的磨光夾具進行光磨。軸頸的傷痕磨去后，為了降低軸頸表面粗糙度，可將軸頸和磨夾上的磨料清洗干凈，涂上一層潤滑油，再進行最后的拋光。
2、軸頸圓度及圓柱度超差的修理
柴油發電機曲軸軸頸和連桿軸頸的圓度及圓柱度超過0.025mm或0.040mm時，即需按次一級的修理尺寸進行磨削修整，或進行振動推焊，鍍鉻后再磨削至規定尺寸。柴油發電機曲軸的磨削一般是在專用的柴油發電機曲軸磨床或用普通車床改制的設備上進行。在一般小型修配單位，有的用細銼刀將軸頸仔細地銼圓，仔細檢驗，反復進行，再用繩索或磨夾按上述方法進行光磨。運用這種方法修理需要有較熟練的鉗工技術，才能保證一定的修理質量。一般修理人員不可效仿。丨
3、軸頸的車磨軸頸的修理尺寸
柴油機有6級，每縮小0.25mm為一級（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），軸頸的最大縮小量不得超過2mm，超過時，應用堆焊、鍍鉻和噴鍍等方法修復。
（1）確定修理尺寸上機磨削
修理尺寸是這樣確定的：柴油發電機曲軸軸頸修理尺寸一磨損最嚴重軸頸的最小直徑一加工余量×2，一般尺寸加工余量為0·05mmo所得之值對照修理尺寸表，看這個數值同哪一級修理尺寸比較近，就選擇哪一級修理尺寸。修理尺寸選擇好后，就在磨床上進行磨削。
（2）注意事項
修理時要以磨損最厲害的軸頸為標準，把各個軸頸車磨成一樣大小。由于主軸頸和連桿軸頸的磨損程度不一樣，所以，它們的修理尺寸不一定是同一級的，而各道主軸頸或連桿軸頸的修理尺寸，在一般情況下應采用同一級的。柴油發電機曲軸的圓根處保留完善，千萬不能磨小圓角的弧度，一般圓角的半徑為4~6mm。
（3）車磨后的要求
其失圓度和錐形度應在規定的范圍內。一般而言，當d<80mm時，主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.015mm和0.02mm；當d>80m，主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.02mm和0.03mm。
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圖1-新曲軸實圖
一、曲軸損傷的規律
1、曲軸的磨損規律
（1）主軸頸和連桿軸頸徑向磨損呈橢圓形，且最大磨損部位相互對應，即各主軸頸的最大磨損靠近連桿軸頸一側；而連桿軸頸的最大磨損也是靠近主軸頸一側。
（2）實踐表明，連桿軸頸的磨損比主軸頸的磨損嚴重。這是由于連桿軸頸負荷較大，潤滑條件又差的緣故。
（3）連桿軸頸的內側磨損最大，造成橢圓形。
2、軸的裂紋和折斷的規律
柴油發電機曲軸的裂紋多數發生在曲柄臂與軸頸之間的過渡圓角處，以及油孔處。前者多為橫向裂紋，嚴重時將造成柴油發電機曲軸斷裂，應重點檢查。后者多為軸向裂紋，沿斜置油孔的銳邊向軸向發展。其主要原因：
（1）柴油發電機曲軸橫向、軸向裂紋主要是應力集中引起的。
（2）軸頸上油孔處的裂紋，主要是因為油道斜置，使油孔處的應力呈不對稱分布所致。
二、曲軸損傷的檢查
柴油發電機曲軸的檢測主要包括裂紋檢測、變形和磨損的檢測。
1、磨損使用外徑千分尺。
2、裂紋的檢驗
應該用磁力探傷法或浸油敲擊法進行裂紋的檢驗。
（1）滲油敲擊法∶將清洗干凈的柴油發電機曲軸放在煤油中浸泡，再把柴油發電機曲軸取出擦凈，表面撒上白粉，然后用手錘沿軸向敲擊柴油發電機曲軸非工作面，白粉中如有明顯裂紋狀油跡出現，則該處有裂紋。
（2）磁力探傷法∶借助探傷儀將零件磁化，在零件可能產生裂紋處撒些磁粉，當磁力線通過裂紋邊緣處時，磁粉將會吸附在裂紋處，從而顯現處裂紋的部位和大小。
3、彎曲檢查
檢驗彎曲應以兩端主軸頸的公共軸線為基準，檢查中間主軸頸的徑向圓跳動誤差。將第一缸和最后一缸連桿軸頸轉到水平位置，用高度尺分別測量第一缸連桿軸頸和最后一缸連桿軸頸至平板的距離。
三、曲軸的校正
通常采用冷壓校正法（如圖2所示）和表面敲擊法（如圖3所示）進行柴油發電機曲軸彎曲的校正。柴油發電機曲軸彎曲變形較大時，應分幾次校正至合格，以防一次壓彎量過大而造成柴油發電機曲軸折斷。
（1）表面敲擊法
對于彎曲量不大于0.30-0.50mm的柴油發電機曲軸適用此法。可用球形手錘和風動錘進行。
圖2-曲軸表面敲擊法示圖
（2）冷卻壓校正法
① 用放在壓床臺面上的兩個v形架支承起柴油發電機曲軸兩端的主軸頸（與軸頸接觸處墊以銅皮）;
② 轉動柴油發電機曲軸，使彎曲凸面朝上，并將壓頭對準中間主軸頸，在v形壓具與主軸頸接觸處墊支銅皮;
③ 使百分表的觸頭垂直地抵在兩道被壓主軸頸的正下方，轉動表盤使表針指向"0"刻度;
④ 用壓床的壓頭向下緩慢增壓，壓彎量為柴油發電機曲軸彎曲量的10~15倍（球墨鑄鐵柴油發電機曲軸，此值不大于10倍），并保持壓力1.5～2mi n，然后檢查校正后的彎曲度，直至校正合格;
⑤ 將柴油發電機曲軸加熱到573～773k，保溫0.5～1h，進行時效處理，以消除冷壓校正時產生的內應力，防止彎曲變形返彈。
圖3-曲軸冷壓校正法示圖
四、軸頸的磨損、圓度及圓柱度超差的修理和磨削
1、軸頸磨損傷痕的修理
如果柴油發電機曲軸各道軸頸的圓度和圓柱度都未超過規定限度，而僅有輕微的擦傷、起槽、毛糙、疤痕和燒蝕等情況，可用與軸頸寬度相同的細紗布長條纏繞在軸頸上，再用麻繩或布條在紗布上繞兩三圈，用手往復拉動繩索的兩端，進行光磨。或用特別的磨光夾具進行光磨。軸頸的傷痕磨去后，為了降低軸頸表面粗糙度，可將軸頸和磨夾上的磨料清洗干凈，涂上一層潤滑油，再進行最后的拋光。
2、軸頸圓度及圓柱度超差的修理
柴油發電機曲軸軸頸和連桿軸頸的圓度及圓柱度超過0.025mm或0.040mm時，即需按次一級的修理尺寸進行磨削修整，或進行振動推焊，鍍鉻后再磨削至規定尺寸。柴油發電機曲軸的磨削一般是在專用的柴油發電機曲軸磨床或用普通車床改制的設備上進行。在一般小型修配單位，有的用細銼刀將軸頸仔細地銼圓，仔細檢驗，反復進行，再用繩索或磨夾按上述方法進行光磨。運用這種方法修理需要有較熟練的鉗工技術，才能保證一定的修理質量。一般修理人員不可效仿。丨
3、軸頸的車磨軸頸的修理尺寸
柴油機有6級，每縮小0.25mm為一級（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），軸頸的最大縮小量不得超過2mm，超過時，應用堆焊、鍍鉻和噴鍍等方法修復。
（1）確定修理尺寸上機磨削
修理尺寸是這樣確定的：柴油發電機曲軸軸頸修理尺寸一磨損最嚴重軸頸的最小直徑一加工余量×2，一般尺寸加工余量為0·05mmo所得之值對照修理尺寸表，看這個數值同哪一級修理尺寸比較近，就選擇哪一級修理尺寸。修理尺寸選擇好后，就在磨床上進行磨削。
（2）注意事項
修理時要以磨損最厲害的軸頸為標準，把各個軸頸車磨成一樣大小。由于主軸頸和連桿軸頸的磨損程度不一樣，所以，它們的修理尺寸不一定是同一級的，而各道主軸頸或連桿軸頸的修理尺寸，在一般情況下應采用同一級的。柴油發電機曲軸的圓根處保留完善，千萬不能磨小圓角的弧度，一般圓角的半徑為4~6mm。
（3）車磨后的要求
其失圓度和錐形度應在規定的范圍內。一般而言，當d<80mm時，主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.015mm和0.02mm；當d>80m，主軸頸和連桿軸頸的失圓度和錐形度允許范圍分別為0.02mm和0.03mm。
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