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康明斯柴油发电机主轴承的常规安装方法 |
摘要：柴油机主轴承的作用是支撑曲轴，保证曲轴正常运转和动力输出。轴承是由两个半圆环组成，上半部装在机体上，下半部由轴承盖固定在机体上，同时也称为滑动片。主轴承总成结构一般包括主轴承座、主轴承盖和主轴瓦，其中，主轴承座安装在柴油发电机的机架上，主轴承盖通过螺栓和螺母连接在主轴承座上。由于轴承是柴油机零件中的易损件，因此，在柴油发电机大修时必须更换。
一、曲轴轴承选配方法
曲轴各轴颈选定修理级别并进行修磨后，需选配相应级别的轴承与其相配，安装位置如图1所示。轴承规格有加厚0.25mm、0.50mm、0.75mm和1.00mm四个级别。必须对轴承进行严格地选配，其技术要求如下：
1、根据轴颈选配轴承
根据曲轴的磨削尺寸（曲轴外观结构如图2所示），选用同一级别的轴承。即标准轴颈第一次修磨，磨削去0.25mm，则应选用加厚0.25mm的轴承，依此类推。
2、轴承的长度应符合规定
将新轴承的瓦片装入轴承座内，其长度应使瓦片的两端高出轴承座剖切平面0.03～0.05mm。这样，安装后可使轴承与座孔紧密贴合。检查轴承长度的经验作法是：将瓦片安装进轴承座后，扣上轴承盖，按规定力矩拧紧轴承座上一侧的紧固螺栓，将厚度为0.05mm的厚薄规插入没有拧紧螺栓一侧的座与盖的接合面间，然后将该端紧固螺栓拧紧，当拧紧力矩达到10～20N.m时，试将垫片抽出。若不能抽出，说明轴承长度合适。若能抽出，说明轴承超长，可用锉刀将瓦片无定位突榫的一侧锉低。若尚未拧到上述力矩，厚薄规即不能抽出，说明轴承长度不足，需重新选配轴承。
3、背面光滑、突榫完好
轴承钢带的背面，应无斑点、毛刺、小凹坑等缺陷，其表面粗糙度不得低于Ra=0.8μm。钢带上的凸榫起定位作用，可防止轴承在轴承座内作横向移动和周向旋动，故要求突榫不能过低。如果突榫过低，可用铳子冲出一个合理的高度。若突榫损坏，应选配新轴承。
4、弹力合适、无沙哑声
将轴承的新瓦片放入轴承座后，要求轴承的曲率半径大于座孔的曲率半径。这样，当轴承装好后，可借自身的弹力与轴承座紧密贴合，以利于热的传导和扩散。在安装轴承前，应检查瓦片上的合金层与钢背结合得是否牢固，除用眼睛观察合金层有无起泡和脱层之处外，可通过敲击钢背背面发出的声音进行判断。若发出沙哑音，说明合金层与钢背结合不够牢固，应重新选配。
5、轴承与轴颈的配合间隙要适当
（1）仪表测量法
选配轴承时，必须对其配合间隙进行检查。可用仪表进行测量，方法是：用分厘卡量出轴颈尺寸，将轴承洗净装好并按规定力矩拧紧轴承螺栓后，用量缸表量其内径，用轴承内径尺寸减去轴颈尺寸的差值即为二者的配合间隙。
（2）经验法测量
对于主轴承来说，检查方法与连杆轴承基本相同，在各轴颈和轴承表面涂上机油，装上曲轴，由中间主轴颈向两边逐道按规定力矩拧紧主轴承螺栓，每拧紧一道，转动一次曲轴，转动应轻便、省力，无任何卡滞现象。当拧紧最后一道主轴承螺栓时，双手用力扳动曲轴任一曲柄，曲轴旋转不得小于1/2圈。达到上述要求，即可认定主轴承间隙适当。
6、同轴度符合标准
各道主轴承的中心线应在同一条轴线上，否则，曲轴受力不匀，不仅旋转阻力增大，还容易产生断曲轴等重大故障。主轴承的同轴度检查方法是：在检查各道主轴承间隙后，再转动曲轴数圈，然后拆下各道主轴承盖，抬下曲轴，擦去机油，察看各道主轴承与轴颈的接触印迹。如各道轴承接触不一致但相差不大时，可通过修刮轴承合金层来进行调整。若相差过大，甚至一侧接触过重，另一侧稍有接触或不接触，则须重新选配主轴承，必要时需检查主轴承座孔的同轴度和曲轴有无变形。一定要查明原因，不可马虎从事，以免留下隐患。
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图1 主轴承安装装置示意图 |
图2 柴油发电机曲轴示意图 |
二、主轴承常规安装方法
1、主轴承盖安装
首先将主轴承盖固定在主轴承座上，轴承座上开有纵向螺纹孔，主轴承盖上对应设置纵向螺纹孔，主轴承螺栓贯穿轴承座和轴承盖上的纵向螺纹孔，将主轴承座与主轴承盖之间连接，并通过液压拉伸器，上紧螺母。
（1）主轴承盖的连接配合面只能使用Loctite™518螺纹密封胶。其它密封胶可能变硬、变脆，从而使机和碎屑进入到主轴承/缸体接合处，从而造成发动机损坏。
（2）每道密封胶宽度必须在3至5 mm[0.12至0.20 in]之间，并且不得进入到主轴瓦内径中。主轴承中的密封胶可能损坏发动机。
（3）如图3所示，在每个主轴承盖上的2个主轴承盖表面涂上一层Loctite™518螺纹密封胶。
（4）使用清洁的15W-40发动机机油润滑螺钉螺纹和平垫圈（如果没有使用垫圈，也可润滑螺钉端头的下面）。
（5）如图4所示，安装前，排出螺钉中多余的机油。主轴承盖上标记有“V”字样。使“V”标记指向发动机的前面。定位不正确会导致发动机严重损坏。
2、主轴承轴瓦安装
（1）主轴承（包括连杆轴承）由上、下两片轴瓦制有润滑曲轴的油槽和油孔。康明斯6BT型柴油发电机第二、四和六道上轴瓦（由发动机自由端算起）是相同的。第七道上轴瓦的油槽不在轴瓦中央，装配时较宽一侧应放在机体的飞轮端。每个轴瓦都有一个装定位圈的槽，装配时此槽应靠紧机体的定位圈止口孔。主轴承用螺钉紧固在机体的轴承座孔内。
（2） 主轴瓦的安装位置的序号，是从气缸体的额前端考试计为第一号。康明斯KTA型柴油发电机的轴瓦是从一至七号。 KTA型柴油发电机窄的轴瓦安装是缸套上第一和第九轴承座孔。其余做空安装宽的轴瓦。上轴瓦上有油孔，下轴瓦上没有油孔。两种轴瓦的瓦背上都有记号，以指明是标准的（STD）或是加大的尺寸（OS)。
（3）轴瓦是自由弹势的，轴瓦在自由状态时，并非呈真正平圆形，其曲率半径略大于座孔的半径，即R1>R2，此增大值称为只有弹势或弹片量（一般为0.38～0.63mm）。这样，轴瓦装入做空后便产生外张弹力，能自动卡在做空中正确就位，便于维修、装配并能精密地和座孔结合。
（4）瓦背与座孔间贴合面上的摩擦力，是通过轴瓦和座孔间配合的过盈量来保证的。也就是轴瓦外径周长稍长，当轴瓦压入做空并用一定压力压紧后，轴瓦稍高于座孔平面，高出量为h。
（5）主轴承（含连杆轴承）螺栓紧固后，使上、下轴瓦压紧，并将周围高出部分全部压入做空内后，轴瓦的圆周过盈就变成径向过盈，并对轴承座孔产生径向压紧力，保证工作时轴瓦与座孔相对固定，使轴瓦工作时不转、不移、不振并有利于散热。过盈量可在专门量具上测量，也可以报轴瓦放入座孔后，按规定力矩紧固螺钉，然后松开一侧螺钉，用塞尺测量分界面处的间隙。一般连杆0轴瓦此间隙为0.05～0.10mm，主轴承为0.08～0.10Mm，主轴承为0.08～0.15mm。
安装时，要保证机体上各主轴承孔同轴度的前提下，要注意轴瓦与轴颈配合间隙，主轴颈与主轴瓦间隙0.041~0.119，修理磨损极限0.20。连杆颈与轴瓦间隙0.038~0.116，修理磨损极限0.20。
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主轴承盖表面涂上螺纹密封胶 |
主轴承盖螺钉螺纹润滑图示 |
三、主轴承盖螺栓安装
一般来说，为减小把合螺栓预紧力不均匀，正确拧紧螺栓时正确的操作方式是：按照螺栓把合分步角度将螺栓把合分为120°的几组依次拧紧。先确定一个把合孔的螺栓为0°，实施预紧至预紧力的50%，再分别按照顺时针120°的第二颗螺栓预紧至第一颗螺栓把合孔的同样的预紧力，然后预紧第三颗，下一组重复第一组的所有步骤。直到所有把合螺栓均预紧完毕。重新回到第一次0点的螺栓，重复把合将预紧力剩余的50%按上述步骤用力矩扳手把合至图纸要求扭力值，再按第一步的方法依次把合紧操作完成。
1、螺栓安装步骤
（1）如图5所示，主轴承盖的螺钉孔对正缸体的孔，确保下轴瓦固定到位。
（2）如图6所示，将螺钉穿过主轴承盖安装到缸体中。为了避免出现孔尺寸、间隙或同时出现上述两种问题，必须在涂上Loctite™518螺纹密封胶后15分钟内拧紧主轴承螺钉。
（3）要先确保轴瓦不会移动。然后充分拧紧螺钉，用一根撬棒将轴承盖对正。
（4）如图7所示，将主轴承盖上的两个螺钉拧紧到203 N•m[150 ft-lb]。
（5）完全松开两个螺钉。建议使用气动冲击扳手和套筒（工具号分别为 3163059 和 3163060）将螺钉再转动 180 度。
（6）使用扭矩加角度法，按图8所示顺序拧紧主轴承螺钉。
2、安装后复检
（1）在支撑螺栓上紧后，由于上、下主轴承半块的垫片受压而略有变化，就会引起它们之间的间隙亦略会变化，为此，必须复测一下它们的间隙值。可用长塞尺测量检查主轴颈上部的间隙，其值应符合技术标准或说明书的规定。
（2）为了适应发动机机件正常工作的需要，曲轴必须留有一定的轴向间隙。间隙过大，会给活塞连杆组的机件带来不正常的磨损；间隙过小，则会使机件因受热膨胀而卡死。因此，在主轴承修配好后应检查和调整曲轴的轴向间隙，检查方法是将带有正时齿轮和止推垫圈的曲轴装上，按规定扭矩拧紧轴承盖螺栓，用压紧装置将正时齿轮压紧，把百分表的触针抵在曲轴前部或与曲轴轴线垂直的平面上，前后撬动曲轴，表针的摆差即为轴向间隙。间隙过大或过小时，应用更换或修刮止推垫圈的方法进行调整。
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图5 主轴承盖的螺钉孔对正 |
图6 主轴承螺钉拧紧步骤 |
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图7 主轴承盖上的螺钉拧紧力矩 |
图8 柴油机主轴承盖螺钉紧固顺序 |
总结：
轴承的损坏形式是磨损、疲劳和腐蚀。柴油机启动和停车过程中，机油供应不足造成轴和轴承的干摩擦，硬质颗粒进入轴承副形成磨粒磨损是造成轴承磨损的主要原因，相邻轴承不均匀磨损会形成轴承之间的磨损阶梯度。轴承的疲劳损坏是由于交变的油膜压力造成的。机油的氧化变质产生有机酸，对轴承合金造成腐蚀而损坏。在柴油机正常运转情况下，轴承磨损是不可避免的。但是，当我们了解它们的工作状况，正确地掌握使用与维护方法，可以大大地减少轴承的磨损，延长其使用寿命。反之，因使用与维护不当，往往能使轴承在数秒内损坏，以致造成柴油发电机组重大事故。
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