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新闻主题	柴油发电机的轴类零件质量的检验方法

 

摘要：柴油发电机组的曲轴、凸轮轴和水泵轴等均属于轴类零件，柴油机轴类零件在工作中的常见故障有弯曲、磨损及断裂等。康明斯公司本文分享的柴油发电机常用轴类零件技术测量的内容、步骤和注意事项，除了寄望能够促使维修工程师公正、准确、客观地测量工件，还能教导维修工正确使用常用的测量工具准确测量工件的尺寸和形位误差，判断轴类工件是否合格。

 

一、轴类零件弯曲的检验

 

      柴油发电机组上较贵重的曲轴和凸轮轴产生弯曲后，一般要在“v”形铁架上，用千分表进行测量。测量方法如下：先将曲轴擦洗干净，然后把曲轴的第一、四和第七道主轴颈放置在v形铁上，使千分表测量触头分别与其余各道主轴颈接触，然后慢慢转动曲轴一周，这时千分表上最大和最小读数之差即为该曲轴径向圆跳动误差，也说明曲轴弯曲变形的程度。对于长度较短而又不贵重的轴，如水泵轴，可直接放在平台上采用滚动的方法进行检验。

1、曲轴检测

      柴油机工作时，曲轴受到很大的气体压力和惯性力的作用，传递很大扭矩，同时曲轴受到拉、压、弯、扭等周期性交变载荷的作用，因此这对曲轴的加工精度和装配精度提出了很高的要求。其中曲轴主轴颈圆度及曲轴的同轴度精度是非常重要的加工精度之一，同时曲轴又装配在柴油机缸体上的轴承孔内，曲轴主轴颈圆度影响与轴承孔的装配的间隙，曲轴的同轴度精度则影响整个柴油机运行的平稳性。通常曲轴主轴颈的同轴度误差应不大于0.05mm，误差较大称之为曲轴弯曲。

      当曲轴同轴度超过误差值，将加剧活塞连杆组和气缸的磨损，同时影响润滑油膜的间隙，进而加剧曲轴主轴颈与缸体上轴承孔的磨损，严重时会使曲轴疲劳折断，造成柴油机报废。因此在研发试制阶段或是批量生产阶段(即曲轴装配前)有必要对每一根柴油机曲轴主轴颈圆度误差和曲轴同轴度误差进行检测，保证合格后才能进行后续与缸体上的轴承孔装配。检测装置如图1所示。

2、凸轮轴检测

      凸轮轴弯曲度的检查方法如图2所示。以两端轴颈为支承点，放在v型支架上，或者把凸轮轴放在车床的两个顶针间，然后用千分尺的测头抵住轴颈，再慢慢地转动凸轮轴，观察表读数，记录表针跳动的最大值和最小值，两者之差即是弯曲度，如大于0.025mm，则应（冷态）校直或更换。

 

图1 曲轴检测装置示意图

图2  凸轮轴检测装置示意图

 

二、轴类零件磨损量的检查

 

      零部件磨损量的检验，一般使用外径千分尺进行测量。若轴的磨损较均匀时，可以只检查轴的外径就可，但对于从外部表面看似不均匀的轴，还应检查失圆和锥形度的程度。在轴的同一截面上测量出最大和最小的直径，两者之差称为失圆度；在同一纵截面上测量出最大直径和最小直径，两者之差即是轴的锥形度。对于普通检测工具存在不够准确的精度问题，可以采用以下精度更高的专业自动检测装置来完成。

1、检测原则

（1）为了克服传统测量方法的不足，实现自动检测，对常用的测量方法改进如下：以曲轴的回转中心为定位线，即以曲轴在磨削过程中的定位孔为中心，从而实现了加工基准与测量基准的统一。

（2）实现同时检测多个参数项目。

（3）为了能够自动得到曲轴的检测结果，需要设置被测曲轴的检测标准。

2、实现方法

（1）检测标准的设置

      检测标准的设置主要用于被测曲轴检测标准的设置及标准轴基本尺寸的设置和显示，如检测点数，尺寸公差等。

（2）标准轴的测试

      标准轴的测试主要完成标准轴有关项目的检测，同时用于各种传感器的标定，并将标准值记录下来，与被测曲轴进行比较得到被测轴的基本尺寸。

（3）工件的测量

      工件的测量主要完成被测曲轴有关数据的测量，包括被测轴的基本尺寸（直径）以及被测轴的圆度误差和径向圆跳动误差的测量。测量被测轴的基本尺寸时，可以将被测轴测量时的电压与标准轴基本尺寸测量时的电压值相比较，并换算成相应的毫米值，从而得到被测轴的基本尺寸。被测轴的径向圆跳动误差的测量，可以得到被测轴整个圆周有限点的测量数值（例如24点），并从每组的测量数据中找到最大值和最小值，求出工件的跳动量，根据标准测量的基本尺寸对应的电压值转换成相应的毫米数值，从而计算出被测曲轴的径向圆跳动误差值。圆度的测量也是通过多点测量，应用最小二乘法找出最小二乘圆的圆心与轴心的偏移来确定圆度。

3、曲轴主轴颈的检测装置

      曲轴主轴颈检测装置主要用来检测曲轴主轴颈的基本尺寸（直径d）和径向圆跳动误差。主轴颈每转1周，通过位移传感器的测头1测量1周上若干点的数据，通过PCI1817U型数据采集卡将检测数据上传至工控机，通过软件程序进行计算处理和结果的存储。主轴颈测量装置如图3所示。

4、连杆轴颈的检测装置

      针对连杆轴颈不易测量的特点，专门设计了一种测量其圆度误差和基本尺寸的测量装置，其结构示意图如图4所示。检测过程如下：

      曲轴两端固定后，连杆轴颈位置也就确定，且连杆轴颈在检测过程中不能旋转，利用此检测装置检测连杆轴颈就需要将每个测头进行120°旋转，这样就能得到连杆轴颈1周的检测数据，再通过数据采集卡将数据进行处理和存储。

 

图3  柴油机曲轴主轴颈测量装置

图4  柴油机连杆轴颈测量装置结构图

 

三、轴类零件裂纹和断裂的检查

 

      当零部件出现的较大裂纹或断裂时，一般用目视法就可查出；当出现用肉眼难以观察的较小裂纹或断裂时，可用锤击法、粉渍法或磁力探伤法进行检测。以曲轴为例，曲轴裂纹多发生在连杆轴颈端部或曲轴臂与曲轴轴颈的结合处，其检查方法如下。

1、磁力探伤法

      曲轴裂纹检测原理如图5所示。用磁力探伤器进行检查，先把曲轴用磁力探伤器磁化，再用铁粉末撒在需要检查的部位，同时用小手锤轻轻敲击曲轴这时注意观察，如有裂纹，在铁粉末聚积的中间就会发现有清楚的裂纹线线条。磁化电源主电路采用目前通用的可控硅无级调压电路，用隔离主变压器以低电压大电流输出，对工件进行周、纵向(双线圈)交流复合磁化，从而一次性磁化探伤可检查出工件表面和近表面因锻压、淬火、研磨、疲劳而引起的裂痕及夹渣等细微缺陷。

2、锤击法

      检查方法如图6所示。先清除黏附在曲轴表面上的油污，再用煤油或柴油浸洗整个曲轴，取出抹拭干净，然后将曲轴的两端支撑在木架上，用小手锤轻轻敲击每道曲轴臂。如发出“锵、锵”（连贯的尖锐金属声），则表示无裂纹；如发出“波、波”（不连贯，短促的哑金属声），则表示有裂纹。然后在这附近容易产生裂纹的部位，用眼看或用放大镜仔细观察，如发现油渍冒出或成一黑线的地方，就是裂纹之所在。

3、粉渍法

      将曲轴用煤油或柴油洗净抹干后，在曲轴表面均匀涂上一层滑石粉，然后用小手锤轻敲曲轴臂，曲轴如有裂纹，油渍就山裂纹内部渗出而使曲轴表面的滑石粉变成黄褐色。石灰乳法：将曲轴洗净浸在热油（机油）中约2h，让油进入裂缝，取出抹干后，川喷枪把“石灰乳液”喷到曲轴上使其干燥，石灰乳液是清洁的白垩和酒精的混合液，其比例为（1：10）～（1：12）上或用气焊火焰将曲轴上的喷层加热至70、80℃。这时，白垩便吸收储存在裂缝中的油液，这部分白垩变成暗色，显示出裂纹的形状。

 

图5  曲轴磁力探伤法检测原理图

图6  曲轴锤击法检测示意图

 

四、滚动轴承质量的检验方法

 

      滚珠轴承和滚柱轴承统称为滚动轴承。它由外圈、内圈、滚动体（滚柱或滚珠）和保持架组成。滚动轴承中的滚动体与滚道由于经常处在高速、重载和交变载荷的情况下工作而易产生严重磨损、破裂、金属剥落和烧蚀等故障现象。滚动轴承的检验一般采用外观检查、空转试验和间隙测量等方法进行检验。

1、外观检查

      在目视检查中若发现轴承变色或有凹痕、擦伤、裂纹、金属剥落、大量黑点，保持架有裂纹、折断、缺少铆钉、铆钉松动、严重磨损或滚轮体自行掉出等现象时，应更换新轴承。若发现轴承上有少量腐蚀性黑斑点，保持架有轻微缺陷且不影响轴承转动时，可继续使用。

2、空转试验

      用手插入轴承内圈，然后再用另一只手拨动轴承外圈使之旋转。若在旋转过程中有卡滞现象、噪声较大和旷动量过大时，应更换新轴承；若旋转灵活、均匀且无噪声时，则说明轴承工作良好。        

3、间隙测量

      滚动轴承若磨损较严重时，可使用百分表检测其径向间隙和轴向间隙。检测轴承的径向间隙时，首先要找一个平台，然后将轴承放在平台上，一只手压紧轴承内圈，另一只手往复推动内圈，这时指计所指示的最大值与最小值之差，即为轴承的径向间隙。在一般情况下，轴承的径向间隙应在0.10～0.15mm之间。检测轴承的轴向间隙时，首先要将轴承外圈放置在两个大、小相等的垫块上，并使轴承的内圈处于悬空位置，然后在轴承内圈上放置一块平板，再将百分表的测量头抵在平板的中央位置，上、下移动轴承内圈，这时，百分表所指示的最大值与最小值之间的差，即为轴承的轴向间隙。在一般情况下，轴承的轴向间隙应在0.25～0.30mm范围内。

 

总结：

      柴油发电机零件的技术要求包括几何形状、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、强度、硬度等，根据康明斯公司的维修标准，测量基准应尽量与设计基准、工艺基准重合，要选用精度高、能保证测量时稳定可靠的部位作为检验的基准。因此，测量柴油发电机轴类零件以中心孔为基准，测量同轴度、圆跳动和套类零件以内孔为基准，测量垂直度应以大面为基准，测量辊类零件的圆跳动以两端轴头下轴承的台阶为基准。

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