曲轴的损伤规律、磨耗检验和弯曲校正方法

　　摘要：曲轴在操作中承受着很大的气体的爆发压力、惯性力的冲击和离心力的功用，除了有损伤特点之外，还会发生不正常磨损、轴颈表面出现划痕拉伤、烧伤、裂痕，以及曲轴出现变形、断裂等故障或事故。本文对这些曲轴磨损规律进行了总结，并提出了曲轴磨损后的检测步骤和校正，以及颈的磨损、圆度及圆柱度超差的修理和磨削对策。

　　      曲轴作为柴油发电机核心零件之一，柴油发电机的全部功率都通过它输出。此外荆门康明斯发电机，它通过装在其自由端的齿轮传动，达到配气定期、供油定期及驱动其它辅助装置，故而说曲轴如果产生了损坏，不能按要点完成作业，柴油发电机也将不能正常工作。以cummins曲轴为例，实物如图1所示，多见伤部位如图2所示。

　　（1）主轴颈和连杆轴颈径向磨损呈椭圆形，且最大损伤部位相互对应，即各曲轴颈的最大损伤靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨耗也是靠近曲轴颈一侧。

　　（2）实践表明，连杆轴颈的磨耗比曲轴颈的磨耗严重。这是由于连杆轴颈负载较大，润滑因素又差的缘故。

　　      柴油发电机曲轴的裂痕多数产生在曲柄臂与轴颈之间的过渡圆角处，以及油孔处。前者多为横向裂纹，严重时将造成柴油发电机主轴断裂，应重点查验。后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边向轴向发展。其主要原因：

　　      曲轴作为柴油发电机的重要零部件，其弯曲变形会对柴油发电机的正常运转发生一系列不利的危害。曲轴弯曲变形的影响条件具体包括以下几个方面：

　　（1）材料及工艺：主轴的材料和加工工艺直接影响其弯曲变形的抵抗能力。优质材料和精密加工工艺可以减少曲轴的弯曲变形，增强其使用年限。

　　（2）外部载荷：柴油发电机在工作步骤中会受到各种外部载荷的功用，如爆震、震动等，这些外部载荷会增加主轴的受力情形，引起曲轴的弯曲变形。

　　（3） 主轴规划：主轴的设计构成也会直接危害其弯曲变形的程度。合理的曲轴设计可以减小其受力不均匀的情况，降低弯曲变形的风险。

　　（4）使用环境：柴油发电机工作的环境因素，如温度、湿度和腐蚀等，也会影响主轴的弯曲变形。恶劣的操作环境会加载主轴的老化和变形。

　　（5）维护保养：良好的维护维保可以增长主轴的使用年限，减少其弯曲变形的出现。及时清洗和润滑是保持曲轴良好状态的重要因素。

　　      柴油发电机曲轴的检修详细包括裂纹检修、变形和磨耗的检测。曲轴磨耗测量途径广泛运用于各种类别的柴油发电机维保维保和故障处理工作中。在按期查验和维护中，可以借助曲轴磨损测量步骤预判是否需要进行主轴的维修或更换；在损坏排除过程中，通过测量主轴的磨损情形判断是否是主轴致使的故障，进而选择相应的修理举措。

　　      主轴损伤测定的意义在于帮助及时领悟曲轴的磨耗情况，为维修、替换或调节提供依据，保证发电机的正常运转。通过测量得到的磨耗数值可以帮助康明斯评估主轴的寿命和性能，并制定合理的修复计划。

　　      查验曲轴损伤最大概的对策之一是使用手指进行触摸。将手指放在曲轴的表面上，并沿着主轴的长度从一个端点滑到另一个端点，观察主轴表面是否平滑。如果主轴表面感觉不平滑或有凹痕，则说明曲轴可能已经损伤。这种举措可以用来快速辨认主轴表面是否需要进行更进一步的查看。

　　      此手段是将手电筒照向曲轴的计划表面，并观察表面的凹痕和划痕等。如果可以观察到明显的凹痕和划痕，说明曲轴表面已经磨耗。

　　      此方案需要使用量仪贴附在主轴的表面上，如图3所示。该仪器将检测主轴上任意位置的高度变化。如果在测量中观察到主轴表面的凹陷或其他形状不当的迹象，则说明曲轴已经损伤。

　　      磁力探伤的原理是使磁力线通过被检零件，如果零件表面有裂纹，在裂纹部位的磁力线将偏散而形成磁极。当在零件表面撒上磁性铁粉，铁粉被磁化并吸附在裂痕处，从而显现出裂痕的部位和形状大小。利用磁力探伤时，必须使磁力线垂直通过裂纹，否则裂痕不易被发现。由于裂纹平行于磁场时，磁力线偏散很小，于是在探伤时，要估计裂痕可能发生的位置和方向，而选取相应的磁化途径。即横向裂痕要对零件纵向磁化，纵向裂痕要对零件横向磁化（亦称环形磁化）。

　　② 根据被查看零件的形状采用传感器。马蹄形传感器实用于检修异形表面。如销孔四周的表面、锻造面及铸钢件表面的裂纹。环形探头用于检查半轴、转向节、横拉杆等轴类零件的纵向裂纹。

　　③ 探伤仪使用前的准备。首先接好电源线和传感器线银川康明斯发电机，开启“电源开关”，根据被检验零件尺寸的大小，将“磁场控制”开关置于“强、中、弱”的所需要位置。然后打开传感器的电源开关，探头通电出现磁场，此时应立即探伤。

　　④ 马蹄形传感器的操作。探头电源开启后，手持探头的一臂，使传感器吸附干磁粉，再把传感器放到零件表面上，并在零件表面上徐徐移动探头。此时，零件如有缺陷，就会在短处处（各种裂纹、砂眼等）产生漏磁场，磁粉就会聚集在弊端处，显示出弊端的位置和形状。为使探头移动灵活不被吸附，在连续移动探头时，可将探头的一个臂抬起10~20mm，如向右移动抬起左侧触臂，向左移动则抬起右侧触臂。

　　      如图4所示，检验弯曲应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检验中间主轴颈的径向圆跳动误差。将第一缸和最后一缸连杆轴颈转到水平位置，用高度尺分别测定第一缸连杆轴颈和最后一缸连杆轴颈至平板的距离。

　　      需要维修的曲轴均存在不同程度的弯曲变形。一般来说，曲轴变形都是小范围的塑性变形。即使如此，也必须进行曲轴的矫直解决。曲轴的矫直应满足主轴的同轴度和允许跳动量达到规定要求；主轴的弯曲率不宜超过1.5mm/m。主轴弯曲变形较大时，应分几次调校至合格，以防一次压弯量过量而造成柴油发电机曲轴折断。

　　      对于弯曲量不大于0.30-0.50mm的曲轴，可以选取“表面敲击”法进行校正。可根据曲轴弯曲的方向和程度，用球形手锤或气锤沿主轴臂部的左右侧进行敲击，如图5所示。具体为了使曲轴臂部变形南昌康明斯发电机，从而使曲轴轴线出现位移，达到调校主轴的目的。

　　      把汽缸体倒放在作业平台上，在前后两轴承座上仍装上旧轴承（瓦），中间轴承则拿掉。在轴承上加注少许润滑油，然后将曲轴放上，在机体边沿装置百分表。用手轻轻转动主轴，在中间轴颈测出弯曲的最大位置，用粉笔做上记号，再将轴承盖衬垫软铝或其他软质物品垫实，卡住轴颈，慢慢扭紧主轴轴承盖螺栓。等大约1h的时间，把螺栓松开，用百分表测验是否校正，如．未达到允许标准，继续再校，直至符合要求为止。

　　      在弯曲处的曲柄臂之间加一顶压螺栓，按直线度数值的大小，向弯曲的相反方向顶压，具体顶弯多大，应由实际经验而定。然后在顶压螺栓两旁曲柄臂上，用喷灯均匀加热至300℃左右，待主轴冷却后，拆卸顶压螺栓，查验主轴直线度。如此反复进行，直到将主轴校直为止。上述加热其目的是加载变形，稳定校直效果，减小残余变形，从而减小了弹性回复。

　　      对直线 mm的曲轴，通常在主轴的修磨步骤中进行校直。

　　① 用放在压床台面上的两个V形架支承起柴油发电机主轴两端的曲轴颈（与轴颈接触处垫以铜皮），如图6所示；

　　② 转动柴油发电机曲轴，使弯曲凸面朝上，并将压头对准中间曲轴颈，在V形压具与曲轴颈接触处垫支铜皮；

　　④ 用压床的压头向下缓慢增压，压弯量为柴油发电机曲轴弯曲量的10~15倍（球墨铸铁柴油发电机曲轴，此值不大于10倍），并保持压力1.5～2mi n，然后查验调校后的弯曲度，直至校正合格；

　　⑤ 将柴油发电机主轴加热到573～773K，保温0.5～1h，进行时效处理，以处理冷压校正时产生的内应力，防止弯曲变形返弹。

　　      如果柴油发电机曲轴各道轴颈的圆度和圆柱度都未超过规定限度，而仅有轻微的擦伤、起槽、毛糙、疤痕和烧蚀等状况，可用与轴颈宽度相同的细纱布长条缠绕在轴颈上，再用麻绳或布条在纱布上绕两三圈，用手往复拉动绳索的两端，进行光磨。或用特别的磨光夹具进行光磨。轴颈的伤痕磨去后，为了降低轴颈表面粗糙度，可将轴颈和磨夹上的磨料清洁干净，涂上一层润滑油，再进行最后的抛光。

　　      柴油发电机主轴轴颈和连杆轴颈的圆度及圆柱度超过0.025mm或0.040mm时，即需按次一级的修复尺寸进行磨削修整，或进行震动推焊，镀铬后再磨削至规定尺寸。柴油发电机曲轴的磨削一般是在专用的柴油发电机主轴磨床或用普通车床改制的设备上进行。在通常小型修配单位，有的用细锉刀将轴颈仔细地锉圆，仔细检查，反复进行，再用绳索或磨夹按上述措施进行光磨。应用这种途径修理需要有较熟练的钳工技术，才能保证一定的维修品质。通常修理人员不可效仿。丨

　　      柴油发电机有6级，每缩小0.25mm为一级（0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50），轴颈的最大缩小量不得超过2mm，超过时，运用堆焊、镀铬和喷镀等途径维修。

　　      维修尺寸是这样确定的：柴油发电机曲轴轴颈修理尺寸一损伤最严重轴颈的最小直径一加工余量×2，通常尺寸加工余量为0·05mmo所得之值对照修复尺寸表，看这个数值同哪一级修复尺寸比较近，就选择哪一级修理尺寸。修理尺寸采用好后，就在磨床上进行磨削。

　　      修复时要以损伤最厉害的轴颈为标准，把各个轴颈车磨成一样大小。因为主轴颈和连杆轴颈的损伤程度不同，所以，它们的维修尺寸不一定是同一级的，而各道曲轴颈或连杆轴颈的维修尺寸，在通常状况下应选择同一级的。柴油发电机曲轴的圆根处保留完善，千万不能磨小圆角的弧度，一般圆角的半径为4~6mm。

　　      主轴其失圆度和锥形度应在规定的范围内。通常而言，当D80mm时，主轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.015mm和0.02mm；当D80m，曲轴颈和连杆轴颈的失圆度和锥形度允许范围分别为0.02mm和0.03mm。

　　      上述内容详细探讨了曲轴损伤、变形、裂痕测定方法的选用与实施，无论使用哪种办法，检修曲轴时需要非常小心再小心，以免不当的方案可能导致更严重的后果。选取合适的测量策略对于保证柴油发电机的正常运行和增长曲轴寿命非常重要。合理操作曲轴磨损测量方法，可以及时了解曲轴的磨耗情形，并选择相应的修理措施，减轻损坏的发生概率，增强柴油发电机的可靠性和使用年限。

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