曲轴的磨损规律、损伤检测和弯曲校正方法
发布时间：2023-11-04 点击：249
技术维修与康明斯知识
柴油发电机曲轴的磨损规律、损伤检测和弯曲校正方法
曲轴在使用中承受着很大的气体的爆发压力、惯性力的冲击和离心力的作用，除了有磨损特点之外，还会出现不正常损伤、轴颈表面产生划痕拉伤、烧伤、裂纹，以及曲轴发生变形、断裂等故障或事故。本文对这些曲轴损伤规律进行了总结，并提出了曲轴损伤后的检测方法和校正，以及颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削方法。
图1-新曲轴实图
一、曲轴损伤的规律
1、曲轴的磨损规律
（1）主轴颈和连杆轴颈径向磨损呈椭圆形，且最大磨损部位相互对应，即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损也是靠近主轴颈一侧。
（2）实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈的磨损严重。这是由于连杆轴颈负荷较大，润滑条件又差的缘故。
（3）连杆轴颈的内侧磨损最大，造成椭圆形。
2、轴的裂纹和折断的规律
柴油发电机曲轴的裂纹多数发生在曲柄臂与轴颈之间的过渡圆角处，以及油孔处。前者多为横向裂纹，严重时将造成柴油发电机曲轴断裂，应重点检查。后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边向轴向发展。其主要原因：
（1）柴油发电机曲轴横向、轴向裂纹主要是应力集中引起的。
（2）轴颈上油孔处的裂纹，主要是因为油道斜置，使油孔处的应力呈不对称分布所致。
二、曲轴损伤的检查
柴油发电机曲轴的检测主要包括裂纹检测、变形和磨损的检测。
1、磨损使用外径千分尺。
2、裂纹的检验
应该用磁力探伤法或浸油敲击法进行裂纹的检验。
（1）渗油敲击法∶将清洗干净的柴油发电机曲轴放在煤油中浸泡，再把柴油发电机曲轴取出擦净，表面撒上白粉，然后用手锤沿轴向敲击柴油发电机曲轴非工作面，白粉中如有明显裂纹状油迹出现，则该处有裂纹。
（2）磁力探伤法∶借助探伤仪将零件磁化，在零件可能产生裂纹处撒些磁粉，当磁力线通过裂纹边缘处时，磁粉将会吸附在裂纹处，从而显现处裂纹的部位和大小。
3、弯曲检查
检验弯曲应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。将第一缸和最后一缸连杆轴颈转到水平位置，用高度尺分别测量第一缸连杆轴颈和最后一缸连杆轴颈至平板的距离。
三、曲轴的校正
通常采用冷压校正法（如图2所示）和表面敲击法（如图3所示）进行柴油发电机曲轴弯曲的校正。柴油发电机曲轴弯曲变形较大时，应分几次校正至合格，以防一次压弯量过大而造成柴油发电机曲轴折断。
（1）表面敲击法
对于弯曲量不大于0.30-0.50mm的柴油发电机曲轴适用此法。可用球形手锤和风动锤进行。
图2-曲轴表面敲击法示图
（2）冷却压校正法
① 用放在压床台面上的两个v形架支承起柴油发电机曲轴两端的主轴颈（与轴颈接触处垫以铜皮）;
② 转动柴油发电机曲轴，使弯曲凸面朝上，并将压头对准中间主轴颈，在v形压具与主轴颈接触处垫支铜皮;
③ 使百分表的触头垂直地抵在两道被压主轴颈的正下方，转动表盘使表针指向"0"刻度;
④ 用压床的压头向下缓慢增压，压弯量为柴油发电机曲轴弯曲量的10~15倍（球墨铸铁柴油发电机曲轴，此值不大于10倍），并保持压力1.5～2mi n，然后检查校正后的弯曲度，直至校正合格;
⑤ 将柴油发电机曲轴加热到573～773k，保温0.5～1h，进行时效处理，以消除冷压校正时产生的内应力，防止弯曲变形返弹。
图3-曲轴冷压校正法示图
四、轴颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削
1、轴颈磨损伤痕的修理
如果柴油发电机曲轴各道轴颈的圆度和圆柱度都未超过规定限度，而仅有轻微的擦伤、起槽、毛糙、疤痕和烧蚀等情况，可用与轴颈宽度相同的细纱布长条缠绕在轴颈上，再用麻绳或布条在纱布上绕两三圈，用手往复拉动绳索的两端，进行光磨。或用特别的磨光夹具进行光磨。轴颈的伤痕磨去后，为了降低轴颈表面粗糙度，可将轴颈和磨夹上的磨料清洗干净，涂上一层润滑油，再进行最后的抛光。
2、轴颈圆度及圆柱度超差的修理
柴油发电机曲轴轴颈和连杆轴颈的圆度及圆柱度超过0.025mm或0.040mm时，即需按次一级的修理尺寸进行磨削修整，或进行振动推焊，镀铬后再磨削至规定尺寸。柴油发电机曲轴的磨削一般是在专用的柴油发电机曲轴磨床或用普通车床改制的设备上进行。在一般小型修配单位，有的用细锉刀将轴颈仔细地锉圆，仔细检验，反复进行，再用绳索或磨夹按上述方法进行光磨。运用这种方法修理需要有较熟练的钳工技术，才能保证一定的修理质量。一般修理人员不可效仿。丨
3、轴颈的车磨轴颈的修理尺寸
柴油机有6级，每缩小0.25mm为一级（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），轴颈的最大缩小量不得超过2mm，超过时，应用堆焊、镀铬和喷镀等方法修复。
（1）确定修理尺寸上机磨削
修理尺寸是这样确定的：柴油发电机曲轴轴颈修理尺寸一磨损最严重轴颈的最小直径一加工余量×2，一般尺寸加工余量为0·05mmo所得之值对照修理尺寸表，看这个数值同哪一级修理尺寸比较近，就选择哪一级修理尺寸。修理尺寸选择好后，就在磨床上进行磨削。
（2）注意事项
修理时要以磨损最厉害的轴颈为标准，把各个轴颈车磨成一样大小。由于主轴颈和连杆轴颈的磨损程度不一样，所以，它们的修理尺寸不一定是同一级的，而各道主轴颈或连杆轴颈的修理尺寸，在一般情况下应采用同一级的。柴油发电机曲轴的圆根处保留完善，千万不能磨小圆角的弧度，一般圆角的半径为4~6mm。
（3）车磨后的要求
其失圆度和锥形度应在规定的范围内。一般而言，当d<80mm时，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.015mm和0.02mm；当d>80m，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.02mm和0.03mm。
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曲轴在使用中承受着很大的气体的爆发压力、惯性力的冲击和离心力的作用，除了有磨损特点之外，还会出现不正常损伤、轴颈表面产生划痕拉伤、烧伤、裂纹，以及曲轴发生变形、断裂等故障或事故。本文对这些曲轴损伤规律进行了总结，并提出了曲轴损伤后的检测方法和校正，以及颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削方法。
图1-新曲轴实图
一、曲轴损伤的规律
1、曲轴的磨损规律
（1）主轴颈和连杆轴颈径向磨损呈椭圆形，且最大磨损部位相互对应，即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损也是靠近主轴颈一侧。
（2）实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈的磨损严重。这是由于连杆轴颈负荷较大，润滑条件又差的缘故。
（3）连杆轴颈的内侧磨损最大，造成椭圆形。
2、轴的裂纹和折断的规律
柴油发电机曲轴的裂纹多数发生在曲柄臂与轴颈之间的过渡圆角处，以及油孔处。前者多为横向裂纹，严重时将造成柴油发电机曲轴断裂，应重点检查。后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边向轴向发展。其主要原因：
（1）柴油发电机曲轴横向、轴向裂纹主要是应力集中引起的。
（2）轴颈上油孔处的裂纹，主要是因为油道斜置，使油孔处的应力呈不对称分布所致。
二、曲轴损伤的检查
柴油发电机曲轴的检测主要包括裂纹检测、变形和磨损的检测。
1、磨损使用外径千分尺。
2、裂纹的检验
应该用磁力探伤法或浸油敲击法进行裂纹的检验。
（1）渗油敲击法∶将清洗干净的柴油发电机曲轴放在煤油中浸泡，再把柴油发电机曲轴取出擦净，表面撒上白粉，然后用手锤沿轴向敲击柴油发电机曲轴非工作面，白粉中如有明显裂纹状油迹出现，则该处有裂纹。
（2）磁力探伤法∶借助探伤仪将零件磁化，在零件可能产生裂纹处撒些磁粉，当磁力线通过裂纹边缘处时，磁粉将会吸附在裂纹处，从而显现处裂纹的部位和大小。
3、弯曲检查
检验弯曲应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。将第一缸和最后一缸连杆轴颈转到水平位置，用高度尺分别测量第一缸连杆轴颈和最后一缸连杆轴颈至平板的距离。
三、曲轴的校正
通常采用冷压校正法（如图2所示）和表面敲击法（如图3所示）进行柴油发电机曲轴弯曲的校正。柴油发电机曲轴弯曲变形较大时，应分几次校正至合格，以防一次压弯量过大而造成柴油发电机曲轴折断。
（1）表面敲击法
对于弯曲量不大于0.30-0.50mm的柴油发电机曲轴适用此法。可用球形手锤和风动锤进行。
图2-曲轴表面敲击法示图
（2）冷却压校正法
① 用放在压床台面上的两个v形架支承起柴油发电机曲轴两端的主轴颈（与轴颈接触处垫以铜皮）;
② 转动柴油发电机曲轴，使弯曲凸面朝上，并将压头对准中间主轴颈，在v形压具与主轴颈接触处垫支铜皮;
③ 使百分表的触头垂直地抵在两道被压主轴颈的正下方，转动表盘使表针指向"0"刻度;
④ 用压床的压头向下缓慢增压，压弯量为柴油发电机曲轴弯曲量的10~15倍（球墨铸铁柴油发电机曲轴，此值不大于10倍），并保持压力1.5～2mi n，然后检查校正后的弯曲度，直至校正合格;
⑤ 将柴油发电机曲轴加热到573～773k，保温0.5～1h，进行时效处理，以消除冷压校正时产生的内应力，防止弯曲变形返弹。
图3-曲轴冷压校正法示图
四、轴颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削
1、轴颈磨损伤痕的修理
如果柴油发电机曲轴各道轴颈的圆度和圆柱度都未超过规定限度，而仅有轻微的擦伤、起槽、毛糙、疤痕和烧蚀等情况，可用与轴颈宽度相同的细纱布长条缠绕在轴颈上，再用麻绳或布条在纱布上绕两三圈，用手往复拉动绳索的两端，进行光磨。或用特别的磨光夹具进行光磨。轴颈的伤痕磨去后，为了降低轴颈表面粗糙度，可将轴颈和磨夹上的磨料清洗干净，涂上一层润滑油，再进行最后的抛光。
2、轴颈圆度及圆柱度超差的修理
柴油发电机曲轴轴颈和连杆轴颈的圆度及圆柱度超过0.025mm或0.040mm时，即需按次一级的修理尺寸进行磨削修整，或进行振动推焊，镀铬后再磨削至规定尺寸。柴油发电机曲轴的磨削一般是在专用的柴油发电机曲轴磨床或用普通车床改制的设备上进行。在一般小型修配单位，有的用细锉刀将轴颈仔细地锉圆，仔细检验，反复进行，再用绳索或磨夹按上述方法进行光磨。运用这种方法修理需要有较熟练的钳工技术，才能保证一定的修理质量。一般修理人员不可效仿。丨
3、轴颈的车磨轴颈的修理尺寸
柴油机有6级，每缩小0.25mm为一级（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），轴颈的最大缩小量不得超过2mm，超过时，应用堆焊、镀铬和喷镀等方法修复。
（1）确定修理尺寸上机磨削
修理尺寸是这样确定的：柴油发电机曲轴轴颈修理尺寸一磨损最严重轴颈的最小直径一加工余量×2，一般尺寸加工余量为0·05mmo所得之值对照修理尺寸表，看这个数值同哪一级修理尺寸比较近，就选择哪一级修理尺寸。修理尺寸选择好后，就在磨床上进行磨削。
（2）注意事项
修理时要以磨损最厉害的轴颈为标准，把各个轴颈车磨成一样大小。由于主轴颈和连杆轴颈的磨损程度不一样，所以，它们的修理尺寸不一定是同一级的，而各道主轴颈或连杆轴颈的修理尺寸，在一般情况下应采用同一级的。柴油发电机曲轴的圆根处保留完善，千万不能磨小圆角的弧度，一般圆角的半径为4~6mm。
（3）车磨后的要求
其失圆度和锥形度应在规定的范围内。一般而言，当d<80mm时，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.015mm和0.02mm；当d>80m，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.02mm和0.03mm。
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