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轴颈表面的损伤是不均匀的,损伤后的轴颈发生圆度和圆柱度误差。曲轴颈与连杆轴颈的最大磨损部位相互对应,即各曲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靠近主轴颈一侧。另外,轴颈还有沿轴向的锥形磨耗。轴颈的椭圆形磨耗是由于作用于轴颈上的力沿圆周方向分布不均匀致使的。发电机组工作时,连杆轴颈所受的综合作用力始终功用在连杆轴颈的内侧,方向沿曲柄半径向外,造成连杆轴颈内侧损伤最大,形成椭圆形。连杆轴颈产生锥形磨损的原因是由于通向连杆轴颈的油道是倾斜的,当曲轴回转时,在离心力的功能下,润滑油中的机械杂质聚集在连杆轴颈的一侧,使该侧轴颈损伤加快,致使损伤呈锥形。此外,连杆弯曲、气缸中心线与主轴中心线不垂直等原由都会使轴颈沿轴向受力不均而使磨损偏斜。曲轴颈的磨损主要是因为受到连杆、连杆轴颈及曲柄臂离心力的影响,使靠近连杆轴颈的一侧与轴承出现的相对磨耗较大。
主轴轴颈的磨损可用外径千分尺测量,在每个轴颈上取两个截面,在每个截面上取和主轴平行及其垂直的两个方向。然后计算轴颈的磨耗量、圆度和圆柱度误差。
当主轴的弯曲度超过0.1mm(有的为0.2mm)时,应进行校正。测量时将主轴曲轴颈放置在检验平板上两个等高V型铁上。将千分表的表盘定在“0”位置并将其触头触及中间主轴颈表面,缓慢转动曲轴,千分表最大示值的一半即为曲轴的弯曲度。
扭曲检修时,曲轴的放置与弯曲检验相同。检修时,将曲柄臂置于水平位置,用千分表测量同一平面内第一缸和最后一缸的连杆轴颈高度,其差值即为主轴的扭曲度。
由于应力集中在轴颈圆角部位和油孔周围易产生裂痕,裂纹的存在会引起曲轴的断裂。因此,要用探伤仪(如磁粉探伤仪、超声波探伤仪等)来检修是否存在裂痕。若有环形裂纹或裂纹长度超过20mm的纵向裂痕,应用凿子或气割枪吹掉,经电弧焊补后再采取相应的步骤。
此外,轴颈表面还可能发生擦伤与烧伤。擦伤主要是由于机油不清洗导致的。烧伤是因为润滑不足、机油过稀或油路阻塞等因由造成烧瓦引起的。
一般来说,轴颈直径在80mm以下圆度及圆柱度误差超过0.025mm,或直径在80mm以上圆度及圆柱度误差超过0.040mm的曲轴,均应按规定尺寸(维修尺寸)进行修磨。当轴颈磨耗严重,采用修理尺寸法不能达到修复效果时,应采用涂层技术修理后再磨削至规定的尺寸或维修尺寸。
维修尺寸法是修理配合副零件磨损的一种主用方法,他是将待修配合副中的一个零件利用机械加工的方法使其恢复准确形状并获得新的修理尺寸,然后选配具有相应尺寸的另一个零件与之相配,恢复配合性质的一种维修方案。对于磨损量不大的曲轴,可采用磨削的方案使其达到修复尺寸。
对具有弯曲变形的曲轴,在磨削前,必须领先行调校。主轴的磨削通常在主轴磨床上进行的。主轴的磨削除了轴颈表面尺寸精度和表面粗糙度符合技术要求外,还必须达到形位公差的要求:磨削主轴时必须保证主轴颈和连杆轴颈各轴心线的同轴度以及两轴心线间的平行度,限制曲柄半径误差并保证连杆轴颈相互位置夹角的精度。
对于连杆轴颈可采用偏心磨削法和同心磨削法。同心磨削法就是磨削后保持连杆轴颈的轴线位置不变,即曲柄半径和分配角不变。发电机组主轴磨削时常采用同心法。偏心磨削法是按磨损后的连杆轴颈表面来定位磨削的。这时轴颈的中心线位置和曲柄半径均发生了变化,通常磨削后曲柄半径大于原曲柄半径,使压缩比增大,而且各缸变化不均匀,同时使整个主轴的品质中心不处于曲轴曲轴颈中心线上,致使主轴不平衡,造成转动时的附加动载荷。因此,在连杆轴颈磨削时,应尽量减小曲柄半径的增加量,保证同位连杆轴颈轴心线mm,以保证曲轴运转中的平衡。
堆焊是在金属材料或零件表面熔焊上耐磨、耐蚀等特殊合金层的一种工艺方案。当曲轴轴颈磨耗超限,不能按最后一级维修尺寸磨削修理时,可采用震动堆焊的方案增补磨损表面后再磨削。堆焊修复主轴前,对待维修曲轴轴颈表面进行清洗、检查、磨削和预热等准备作业,可极大地提升修理品质。
用煤油、柴油或碱液煮洗,然后用砂布打磨待修理轴颈以除去油污和锈迹,必要时可采用火焰烘烤主轴以去除渗入到主轴内部的油污。
磨削详细是用以去除轴颈表层变质金属以避免堆焊层发生裂痕和气孔。另外磨削可将偏磨部分磨圆以保证堆焊层厚度均匀。
主轴堆焊前,适当的预热可避免跨焊道的纵向裂纹和堆焊层气孔的产生,改善堆焊层与基体金属的熔合。预热时垂直吊放曲轴以免产生变形。预热温度一般为150℃~350℃。
选购φ1.6mm的50CrVA、30CrMnSiA或高碳钢丝,在NU—300震动堆焊装置上按以下工艺数据进行堆焊:堆焊速。