柴油发电机曲轴的工作条件及常见故障
曲轴作为柴油发动机的核心部件之一,基本上通过它输出柴油机的所有动力。此外,通过安装在其自由端的齿轮传动,到达气门正时、供油正时并驱动其他辅助装置。因此,如果曲轴出现故障,就不能按要求完成工作,柴油发电机组就不能正常工作。
一、曲轴的工作条件
(1)承受燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转质量的离心力;
(2)燃烧气体的压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和旋转质量的离心力产生的力矩;
(3)油膜脉动的挤压应力;
(4)旋转运动速度高;
(5)润滑条件较好,但受到较多杂质的冲刷作用。
二、曲轴的常见故障
1、轴颈和轴瓦配合间隙大
可能是机油过少,机油中有硬磨料,含有酸性物质的机油变质,轴颈与轴瓦配合间隙过大或过小,使油膜难以发展变化,干摩擦会导致早期磨损。柴油发电机曲轴转动时,在离心力的作用下,机油中的机械杂质趋向油孔一侧,成为磨料,造成轴颈、锥度等磨损不均匀。
曲轴磨损及轴向间隙检测图
2、曲轴轴颈表面擦伤或变形
油底壳中的润滑油没有按时更换,导致润滑油中的大金属等磨粒混入轴瓦和轴颈之间的间隙,划伤和拉伤摩擦表层。空气滤清器保养不到位,气缸套、活塞、活塞环磨损间隙增大,带砂、杂质的磨料随空气体吸入气缸燃烧,然后冲向油底壳,循环进入轴颈与轴承的配合间隙。
3、曲轴变形
柴油发电机曲轴的变形一般为弯曲变形和扭转变形。柴油发电机曲轴过度变形会影响自身及连接部位,加剧磨损和疲劳,包括柴油发电机曲轴断裂和机械振动过大。
4、曲轴断裂
柴油发电机曲轴断裂也代表着发动机的损坏。最常遇到的断裂位置是曲柄臂,轴颈的两个相邻圆角相交的地方,连杆轴颈的油孔等。
二、曲轴弯扭的原因、检验与校正
1、曲轴弯、扭的原因
① 柴油发电机工作不平稳,各轴颈受力不均衡;
② 柴油发电机突然超负荷工作,使柴油发电机曲轴过分受振;
③ 柴油发电机经常发生“突爆”燃烧;
④ 柴油发电机曲轴轴承和连杆轴承间隙过大,工作时受到冲击;
⑤ 柴油发电机曲轴轴承松紧不一,中心线不在一直线上;
⑥ 各缸活塞重量不一致;
⑦ 柴油发电机曲轴端隙过大,运转时前后移动。
当柴油发电机曲轴弯、扭超过一定值后,将加速柴油发电机曲轴和轴承的磨损,严重时会使柴油发电机曲轴出现裂纹甚至折断,同时还会加速活塞连杆组和汽缸的磨损。
2、曲轴弯、扭的检验
① 曲轴弯曲的检验
将柴油发电机曲轴的两端放在检验平板上的“v”形架上,以前后端未发生磨损部分为基面(前端以正时齿轮轴颈,后端以装飞轮的突缘)校对中心水平后,用百分表进行测量。测量时,百分表的量头对准柴油发电机曲轴中间的一道(被检验柴油发电机曲轴的主轴颈个数为单数时)或两道(被检验柴油发电机曲轴的主轴颈个数为双数时)柴油发电机曲轴轴颈,用手慢慢转动柴油发电机曲轴一圈后,百分表上所指的最大和最小的两个读数之差的1/2,即为柴油发电机曲轴的弯曲度。
测量时,不可将百分表的量头放在轴颈的中间,而应放在曲颈的一端,否则,由于轴颈不同圆,而对柴油发电机曲轴的弯曲量作出不正确的结论。必须指出,这样测出的结果,因为牵涉到两端轴颈失圆所增加的误差,故为一近似值。因为失圆和弯曲的方向往往并不重合。
弯曲度多用弯曲摆差来表示,弯曲摆差为弯曲度的两倍,其摆差一般不应超过0.10mm。柴油发电机曲轴中间轴颈中心弯曲,如不超过0.05mm时,可不加修整;如超过0.05~0.10mm时,可以结合轴颈磨削一并予以修正;如超过0.10mm时,则需加以校正。
② 曲轴扭转的检验
柴油发电机曲轴弯曲检验以后,将连杆轴颈(如1、6或2、5或3、4)转到水平位置,用百分表测出相对应的两个连杆轴颈的高度差,即为扭转度,柴油发电机曲轴的扭转度一般较小,可在修磨柴油发电机曲轴轴颈时予以修正。
曲轴精度与变形检测装置
三、预防曲轴损坏的措施
(1)保证润滑油的质量;
(2)修理安装配置时,确保轴颈和轴瓦之间的配合间隙良好;
(3)防止发动机长时间过载。
(4)抛光曲轴时,应保持轴颈与曲轴连接处的过渡圆角,切不可磨成锐角,否则会造成较大的应力集中,造成曲轴断裂。
(5)注意曲轴、飞轮和离合器的平衡。离合器总成安装在飞轮上时,固定螺栓应配有无抖动的垫片,以防止曲轴工况恶化。定期保持轴承、飞轮等固定螺栓的预紧力。
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