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柴油发电机组轴承的选配与检验 |
摘要：柴油发电机主轴承瓦就是曲轴主轴颈上的滑动轴承，其作用是减小轴颈的摩擦阻力及减小轴颈的磨损，安装在机体的主轴承座上，是承受曲轴旋转时轴向窜动的推力，并具有减磨作用。而轴瓦的选配是维修柴油发电机的一项重要工作，选配工作的好坏，将直接影响到柴油发电机的维修质量，因此这项工作不可忽视。轴瓦的选配工作就是根据轴颈的尺寸，选择相应尺寸的轴瓦。若更换的新轴瓦与轴颈的配合间隙过小或接触面不符合技术要求时，则一般可通过刮削的方去来达到正常的配合间隙；如通过试配，发现间隙过大，则可更换加大一级修理尺寸的轴瓦重新试配。
一、旧件的鉴定和新件的质量要求
为了减少摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，即连杆轴承瓦。轴承瓦分上下两个半片，目前多采用钢背轴承瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软、容易保持油膜、磨合性好、摩擦阻力小、不易磨损等特点。
1、轴承瓦的形式结构
常用的轴瓦有整体式和对开式两种结构，基本结构如图1所示。
（1）整体式轴瓦
整体式轴瓦按材料及制法不同，分为整体轴套（如图2a所示）和卷制轴套（如图2b所示）。非金属整体式轴瓦既可以是整体非金属轴套，也可以是在钢套上镶衬非金属材料。
（2）对开式轴瓦
对开式轴瓦有厚壁轴瓦（如图2c所示）和薄壁轴瓦（如图2d所示）之分。厚壁轴瓦用铸造方法制造，内表面可附有轴承衬，常将轴承合金用离心铸造法浇注在铸铁、钢或青铜轴瓦的内表面上。为使轴承合金和轴瓦贴附得好，常在轴瓦内表面上制出各种形式的榫头、凹沟或螺纹。
2、旧轴承瓦的鉴定
若轴承质量良好，尺寸合适，修刮方法正确，使用情况良好，可以在柴油发电机组小修或中修时，如发现轴承有下列情况之一者，则不能继续使用。
（1）轴和轴承的配合间隙过大，且无法调整者。
（2）轴承表面有裂纹，合金脱落或有严重拉痕，甚至烧瓦者。
（3）轴承合金层薄于0.2mm。
（4）弹性显著失效，失圆度超过正常范围者（<0.07mm）。
3、新轴承瓦的质量要求
如果制造轴承瓦的材料符合要求，修理使用过程中又严格遵守操作规程（正确安装、调整、润滑、磨合等），使用寿命可达5000～6000 h。否则属于制造质量不佳，其连杆轴承瓦主要表现在半径高度超差。当半径高度偏低时，轴承瓦在自由状态下弹开量又偏小，会造成轴承瓦在连杆大端内松动（轴承瓦背面与连杆大端内表面贴合不良），发动机工作时产生过热，甚至有敲击声。当半径高度偏高时，紧固连杆螺栓后，两片轴承瓦瓦口处加力受到挤压，轴承瓦内孔形成椭圆，轴承瓦瓦口（对口平面）不平行还会开成锥度，这样会使轴颈及轴承瓦工作面偏磨。因此，康明斯系列连杆轴承瓦的半径高度在制造时应控制在39.009±03mm。
主轴承瓦制造质量不佳主要表现在外圆尺寸过大或过小。当外圆尺寸过大时，轴承瓦往座孔内装人的压力要增大，容易造成止推边裂缝、合金层脱落现象，也会造成轴承瓦孔变形，圆柱度与圆度超差等。当外圆尺寸过小时，轴承瓦在瓦座内松动。所以主轴承瓦的外圆尺寸要控制在直径78±0.045 mm和直径78±0.035 mm范围内，内孔尺寸要在直径70 mm范围内。同时轴承瓦的壁厚尺寸在制造时必须达到要求。
（1）轴承两端应高出轴承座0.05mrn。
（2）轴承没有砂眼、哑声、裂纹及背面毛糙。
（3）定位点定位良好。
（4）轴承油孔尽量对正，其误差不得超过0.5mm。
（5）同一副轴承的两片厚度差不得超过0.05mm。
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图1 柴油机轴承瓦的结构图 |
图2 柴油机轴承瓦常见形式 |
二、轴承瓦的选配方法
当机器使用一定时间后，轴颈与轴承瓦产生了磨损，配合间隙被破坏，造成机器转速降低，功率下降，工作时有敲击声，此时要进行检修。首先把发动机拆开，取下曲轴用外径千分尺测量各个轴颈尺寸。如果轴颈尺寸未超限，则要重新更换与轴颈原配合尺寸相应的轴承瓦；如果轴颈尺寸超限，曲轴就要进行磨削修理，采用加大一个规格的轴承瓦（轴承瓦厚度加厚）。但有的用户对修理技术不明白，磨曲轴时不磨削到修理规格尺寸（每一修理规格轴颈尺寸为减小0.25 mm，轴承瓦加厚0.25mm），只是把轴颈磨损痕迹消除，这样做给选配轴承瓦带来很大麻烦。
另外，当购不到与曲轴规格相匹配的轴承瓦时，可选用规格大一号的轴承瓦进行镗削改制（但有的规格不可改制）。因康明斯型柴油机轴承瓦从0~0.25 mm，0.50~0.75mm……，每两个规格的瓦系采用相同厚度的钢背，只是合金加厚了。
1、轴承瓦选配的基本要求
轴承瓦的选配应根据柴油机的使用情况、性能要求和技术标准等多种因素综合考虑。具体来说，应满足以下基本要求：
（1）应根据柴油机品牌、型号选用相应的轴承瓦。
（2）应根据柴油机的使用情况和功率要求选择适当材料的轴承瓦。
（3）应按照精度等级进行选配，以确保轴承瓦与主轴的配合精度。
（4）应对轴承瓦的表面进行处理，以增强耐磨性和耐腐蚀性。
（5）应对轴承瓦的尺寸进行精确测量和选择，确保轴承瓦的配合间隙符合标准要求。
2、轴承瓦选配的材料要求
轴承瓦通常采用高强度铸铁、铜铅合金、铝锡合金等材料制成。选择材料时需要考虑以下因素：
（1）要具有良好的机械强度和硬度，以保证使用寿命和稳定性。
（2）要有较好的抗磨损性和疲劳强度，以抵御高温和高压环境下的动摩擦。
康明斯系列柴油机轴承瓦制造时根据主轴承瓦及连杆瓦的规格，选择不同厚度、长度、宽度的双金属条。双金属条的底板为08号钢，工作层为20%高锡铝合金经轧制复合组成，不允许有分层、脱壳、夹杂等现象，必须粘合牢固。
3、轴承瓦选配的尺寸要求
经检查确定要更换新轴承时，应首先将主轴颈以及连杆轴颈的表面、失圆度和锥形度等恢复正常，然后按曲轴轴颈和连杆轴颈的实有尺寸来选用与之相适应的新轴承。一般曲轴主轴颈和连杆轴颈的修理尺寸有标准的和缩小尺寸的。柴油机有六级：0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50，每缩小0.25为一级。所以，在更换新轴瓦时，要按主轴颈和连杆轴颈的现有尺寸来选配相应的轴瓦，即轴颈是标准尺寸的，就要选用标准尺寸的轴瓦，轴颈是缩小的，就应根据轴颈的修理尺寸选用同级的轴瓦。
轴承瓦的尺寸选配应根据柴油机的使用情况和技术要求进行测量和选择。
（1）满足标准尺寸的配合要求，即轴承瓦与主轴的配合间隙要符合标准范围，切勿过大或过小。
（2）精确测量轴承瓦的尺寸和形状，确保轴承瓦制造符合标准。
4、轴承瓦表面处理要求
轴承瓦的表面处理是保证轴承瓦性能的重要一环，通常采用以下几种方式：
（1）磨削处理：通过磨削提高轴承瓦的表面光洁度和平整度。
（2）涂层处理：将特殊的高温涂层涂在轴承瓦表面，增加轴承瓦的硬度和耐磨性。
（3）表面喷涂：在轴承瓦表面喷涂特殊材料，形成特殊的耐磨层，提高轴承瓦的耐磨性和寿命。
三、轴承瓦的检验与装配
1、外观检查
（1）合金层烧熔，应报废。
（2）表面磨损起线严重，发生咬伤者，应报废。
（3）铅青铜合金有剥落现象，应报废；若白合金层中有小片剥落，则可焊补修复。
（4）轴瓦表面有裂纹，且裂纹较深较宽者，应报废。
（5）轴瓦定位块或定位销与孔有损伤者，不能使用。
（6）轴瓦外圆磨损，或用锉刀锉过应报废。
2、测量轴瓦
测量轴瓦主要是测量合金层的厚度，如图3所示。柴油发电机组轴瓦有两种类型：厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。厚壁轴瓦浇铸的合金层厚度为5~10mm，薄壁轴瓦又有两种：壁厚为0.90、2.30mm的，浇铸的合金层厚度为0.4~1.0mm；壁厚为1.0~3.0mm的，浇铸的合金层厚度为0.6~1.5mm。一般轴瓦的浇铸厚度各机型说明书都有具体说明。测量合金层厚度的方法有两种。
（1）新旧比较法：新旧两轴瓦厚度之差，就是磨损量。（合金层的）标准尺寸一磨损量=合金层的厚度。
（2）在全套轴瓦中找出磨损后最薄的一片，先测出总厚度，再测出底板厚度，二者之差即为合金层厚度。
柴油发电机组大修时，无论是主轴瓦或连杆轴瓦，若其中有一片因磨损过薄或损坏而不能继续使用时，应予以成套更换；小修和中修时则允许更换个别轴瓦。
3、轴瓦座孔的失圆度和锥形度
（1）技术要求：生产厂或大修时，失圆度和锥形度均不超过0.02mm；使用时，柴油发电机组不超过0.07mm。
（2）轴瓦座孔的失圆度和锥形度超过允许值的后果：使轴瓦座与瓦片贴合不严，造成轴承散热不良，瓦背漏油，轴瓦变形。
（3）检查方法：按规定力矩上好瓦盖，然后用量缸表测量其失圆度及锥形度。
（4）瓦片装入座孔时，瓦片的两端应高出座孔平面0.05mm。
如果过高，则拧足扭力时会引起瓦片变形。解决的办法是：在无定位块的一端锉去少许。
如果过低，则瓦片在座孔内窜动。解决的办法是：在瓦的背面垫一张与瓦片尺寸相等的薄铜皮，但应保证刮配后有一定的合金层，同时还要注意留出油孔，绝不允许在瓦的背面垫纸和导热不良的物质，以免影响轴承散热。并且这种方法只能在小修和中修时使用，大修时绝对不允许。当拧足扭力后，瓦片不得在座内有任何窜动，同时，瓦的背面与座孔接触面积不应少于75％，否则，同样会造成润滑与散热不良等后果。
4、轴承瓦的装配
装配轴承瓦之前，首先对轴承瓦的外观进行检查，看有无明显缺陷，如划痕、夹渣、气孔、合金脱层等。轴承瓦规格（瓦背上有标记）是否与磨修的曲轴规格相符，如图4所示。若无问题则可对轴承瓦进行认真清洗，除掉防锈油及污物。同时对曲轴的油道、过滤塞、瓦座、主轴承盖及机体油道进行清洗，除净毛刺，然后用内径量表检查座孔圆柱度、圆度及座孔尺寸是否超差。如在允许范围内则将座孔涂上少许清洁机油，将主轴承瓦轻轻地压入座孔内（如留有镗削量的瓦，这时镗削至规格尺寸），并检查轴承瓦内孔尺寸（此尺寸应与匹配的曲轴主轴颈具有标准间隙），装上曲轴，并撬动曲轴以无卡滞、转动灵活为准。再用上述大致相同的方法组装连杆轴承瓦。
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图3 柴油机轴瓦测量数据示意图 |
图4 柴油机轴瓦装配图 |
总结：
柴油发电机组使用一定时间后，轴颈与轴承瓦都要磨损，配合间隙被破坏，会产生故障，此时需进行检修。如轴颈尺寸没有超限，则要重新更换与轴颈原配合尺寸的轴承瓦，如果轴颈尺寸超限，曲轴需进行磨削修理。轴承瓦是柴油机内部重要的零部件，正确选配轴承瓦可以有效延长柴油机使用寿命。轴承瓦的选配应根据多种因素综合考虑，包括材料、尺寸、表面处理等方面。本文介绍了轴承瓦选配的要求，希望对相关人员有所帮助。
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