新聞主題	柴油發(fā)電機的曲軸徑向和軸向間隙測量方法

 

導讀：曲軸是柴油發(fā)電機的重要機件，它的兩個(gè)重要部位是主軸頸和連桿頸。運轉時(shí)的游隙（稱(chēng)做工作游隙）的大小對軸承的滾動(dòng)疲勞壽命、溫升、噪聲、振動(dòng)等性能有影響，從而影響到柴油發(fā)電機組的動(dòng)力和經(jīng)濟性。因此，為了確定該數據的是否符合要求，應對曲軸的徑向和軸向間隙進(jìn)行有效測量。這兩項指標其實(shí)就是指軸承在未安裝于軸或軸承箱時(shí)，將其內圈或外圈的一方固定，然后便未被固定的一方做徑向或軸向移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量。根據移動(dòng)方向，可分為徑向游隙和軸向游隙。

 

一、曲軸結構與作用

 

      曲軸是柴油機的心臟，如果它的功能無(wú)法準確的執行，那么柴油機的馬力就無(wú)法正常的發(fā)揮。曲軸的各相對角度必須正確，否則點(diǎn)火正時(shí)和氣門(mén)正時(shí)就無(wú)法準確有序的一個(gè)汽缸接著(zhù)一個(gè)汽缸的運作。如果這順序出了問(wèn)題，可以想見(jiàn)這結果就是爆震連連。 曲軸軸承的間隙也是另一個(gè)重點(diǎn)，主軸承和連桿軸承都必須有適當的間隙以使機油能夠流動(dòng)產(chǎn)生潤滑和冷卻效果。如果太小汽缸壁、活塞、氣門(mén)機構....等就無(wú)法獲得充分的潤滑，會(huì )造成機件的磨損。

      如果太大拋出的機油量增加會(huì )使活塞和活塞環(huán)的工作加重，造成燃燒室過(guò)多的機油殘留，導致積碳及相關(guān)后遺癥。 曲軸的平衡是常被大家所提起的，曲軸的先天平衡性在柴油機制定的時(shí)候就已決定，實(shí)際的平衡度則會(huì )由于材質(zhì)及制作精度的不同而有所差異，以市售車(chē)柴油機來(lái)說(shuō)，4000rpm以下尚稱(chēng)平衡，超過(guò)以后則會(huì )隨著(zhù)rpm的提升而使狀況加劇，這種狀況又以國產(chǎn)柴油機嚴重，如果你常以高轉速行車(chē)，或是你的以解除了轉速限制，為了柴油機的長(cháng)治久安，你必須好好合計曲軸平衡。

1、作用

      曲柄連桿機構（如圖1所示）的作用是提供燃燒場(chǎng)所，把燃料燃燒后產(chǎn)生的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉變?yōu)榍S旋轉的轉矩，不斷輸出動(dòng)力。

（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉矩。

（2）將活塞的往復運動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉運動(dòng)。

（3） 把燃燒作用在活塞頂上的力轉變?yōu)榍S的轉矩，以向工作機械輸出機械能力。

      曲軸的作用是將柴油發(fā)電機活塞的往復直線(xiàn)運動(dòng)，轉換為旋轉運動(dòng)并輸出。曲軸軸頸配有瓦片（即滑動(dòng)軸承），其潤滑條件要求很高。曲軸軸頸及軸瓦表面要求光滑、無(wú)損傷；軸瓦間隙是一項重要的裝配參數，柴油發(fā)電機在裝配前要進(jìn)行間隙測量。

2、結構  

       曲軸柴油機的主要旋轉機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動(dòng)變成循環(huán)(旋轉)運動(dòng)。

（1）曲軸由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成（圖1），它有兩個(gè)重要部位：主軸頸和連桿頸。全支撐曲軸連桿軸頸數等于氣缸數，主軸頸數比連桿軸頸多一個(gè)。如一臺四缸柴油發(fā)電機，主軸頸有5道，連桿軸頸有4道。

（2）主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機構。

（3）曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點(diǎn)的潤滑。

3、曲軸間隙大小的調整

（1） 曲軸軸向間隙的調整

       曲軸軸向間隙的調整方法包括更換不同厚度的襯墊，或使用不同尺寸的曲軸軸承，來(lái)達到調整曲軸軸向間隙的目的。

（2）曲軸徑向間隙的調整

      曲軸徑向間隙的調整方法包括選擇不同尺寸的軸承殼，或更換軸承內環(huán)的不同厚度，以達到調整曲軸徑向間隙的目的。需要注意的是，在進(jìn)行曲軸軸向徑向間隙的調整時(shí)，必須保證各部件配合的精度和質(zhì)量，以免調整過(guò)程中出現誤差，導致發(fā)動(dòng)機工作異常。

 

圖1  柴油機曲柄連桿機構三維圖

圖2  曲軸結構示意圖

 

二、曲軸徑向間隙檢查

 

      徑向間隙是指在曲軸軸向上的任意一個(gè)截面上，曲軸圓柱面和軸承內環(huán)之間的距離，一般為0.02-0.05mm。曲軸軸向徑向間隙的作用是保證曲軸正常工作，減小曲軸與軸承之間的摩擦力和磨損，降低曲軸疲勞強度，延長(cháng)發(fā)動(dòng)機的使用壽命。

1、測量曲軸各主軸頸尺寸

（1）測量前

      應檢查千分尺有無(wú)誤差。其方法是：

① 將校正桿和千分尺的端面擦拭干凈，然后將校正桿放入千分尺兩端之間。

② 旋轉活動(dòng)套管使千分尺的端面與校正桿兩端接近，再旋轉棘輪，使兩端與校正桿端接觸，直至棘輪發(fā)出“咔咔”聲。

③ 查看活動(dòng)套管的前端邊緣是否與固定套管的起始刻度線(xiàn)對齊，活動(dòng)套管的“0”是否與固定套管的基準軸線(xiàn)對齊。若沒(méi)有對齊，應予校正。

（2）測量

① 測量時(shí)，端面和曲軸軸頸表面要清潔，千分尺兩端口的軸線(xiàn)應與曲軸軸線(xiàn)垂直，如圖3所示。

② 當千分尺兩端口接觸到曲軸軸頸表面時(shí)，旋轉棘輪發(fā)出聲響為止。此時(shí)的讀數即為該軸頸被測剖面的直徑。對每一道軸頸要選多個(gè)剖面，并且在每個(gè)剖面上進(jìn)行多點(diǎn)測量。在同一剖面上最大直徑與最小直徑之差的一半，即為該剖面的圓度誤差。

③ 將一道軸頸中各剖面的圓度誤差進(jìn)行比較，最大者即為該軸頸的圓度誤差。

④ 根據計算、對照，確定該曲軸修理尺寸和修理級別。

（3）測量位置圖解       

      在油道孔與兩邊曲柄的中間位置（圖4位置Ⅰ和位置Ⅱ）進(jìn)行測量，兩個(gè)平面A向和B向各測得一個(gè)尺寸，這樣每個(gè)軸頸測得4個(gè)值。

2、測量主軸承孔徑

     將外徑干分尺調定在主軸頸最大值，然后固定于臺虎鉗上，校對內徑量表。內徑量表的安裝、調零方法同氣缸測量相同，不冉贅述。調表的要訣：插表到1，對表到2（這樣便有1mm左右量程）。

3、測量各道軸瓦內徑

      將曲軸主軸承瓦片安裝在缸體與曲軸箱座孔中，以250N·m（以N系列康明斯柴油發(fā)電機為例）的力矩擰緊。用內徑千分尺測量各道軸瓦內徑，如圖5所示。主軸承測量如圖6所示，在Ⅰ和Ⅱ兩個(gè)平面進(jìn)行，每個(gè)平面在A(yíng)、B、C三個(gè)方向測得3個(gè)值，結果每個(gè)主軸承得到6個(gè)測量值。注意：一般帶油槽的主軸瓦片是上瓦片，不帶油槽的瓦片是下瓦片，不得裝錯。

4、間隙計算

      測得軸頸尺寸和軸瓦尺寸后，以軸頸最大值來(lái)計算軸承間隙，同時(shí)記錄其值。檢測出的軸瓦間隙最小值應大于下限值；最大值應小于上限值。如康明斯柴油發(fā)電機主軸承標準間隙值為0.095～0.163mm，如果測得間隙最小值小于0.095mm，或間隙最大值大于0.163mm，則都需要維修（換瓦片或修磨曲軸）。

 

圖3 外徑千分尺測量曲軸主軸頸尺寸	圖4 曲軸主軸頸測量位置示意圖
圖5 用內徑千分尺測量各道軸瓦內徑	圖6 主軸承平面測量位置示意圖

 

三、曲軸軸向間隙檢查

 

      曲軸軸向間隙是指曲軸在軸向方向上的移動(dòng)距離，它對發(fā)動(dòng)機的正常運行具有重要意義。間隙過(guò)大或過(guò)小都會(huì )對發(fā)動(dòng)機的性能產(chǎn)生不良影響。因此，定期檢查和調整曲軸軸向間隙是必要的。

1、用塞尺測量曲軸軸向間隙

      用塞尺直接測量曲軸止推軸承與間隙，測量時(shí)用撬棍前后撥動(dòng)曲軸曲柄臂，塞尺所能塞進(jìn)曲軸止推瓦片與曲軸止片之間的厚度即為曲軸軸向間隙。

2、用百分表測量曲軸軸向間隙

      用百分表測量曲軸從一個(gè)極限位置移動(dòng)到另一個(gè)極限位置的距離。

① 若要測量曲軸的軸向間隙準確數據，應在油底殼法蘭上安裝千分表，如圖7所示。

② 如圖8所示，將千分表的尖端放在曲軸平衡重上，向缸體后部推動(dòng)曲軸。

③ 將千分表歸零 (0)，如圖9所示。如果軸向間隙小于 0.10 mm [0.004 in]，將所有主軸承螺釘向外旋轉一圈。向缸體前端推動(dòng)曲軸，然后再向缸體后端推動(dòng)。

④ 如圖10所示，如果曲軸軸向間隙大于 0.50 mm [0.020 in]，必須拆下發(fā)動(dòng)機才能更換曲軸。

 

圖7  柴油機曲軸軸向間隙測量工具安裝	圖8  曲軸的軸向間隙測量步驟（向后撬動(dòng)）
圖9  曲軸的軸向間隙測量千分表指針歸零	圖10  曲軸軸向間隙過(guò)大示例

 

總結：

      曲軸在工作時(shí)，會(huì )因為溫度的上升而發(fā)生膨脹，有一定的軸向移動(dòng)，預留的間隙是為保證其膨脹后仍能正常運轉。測量曲軸的徑向跳動(dòng)量目的主要是為了檢測曲軸各主軸頸的同軸度；而曲軸軸向間隙的作用是防止曲軸及軸承發(fā)熱卡住而留的。這個(gè)間隙如果太小，會(huì )增加曲軸及軸承受熱后的運動(dòng)阻力，太大會(huì )使曲軸軸向竄動(dòng)，引起活塞偏缸、連桿彎曲。對于發(fā)動(dòng)機試裝過(guò)程中的曲軸間隙測量，則僅依靠塞尺等原始工具進(jìn)行手工測量，測試精度往往無(wú)法滿(mǎn)足試驗機型的需求，導致問(wèn)題發(fā)動(dòng)機無(wú)法被正確測量，從而影響相關(guān)的試驗數據，并導致試驗失敗。因此，在柴油發(fā)電機維修過(guò)程中，使用專(zhuān)業(yè)工具能提高柴油機零件精度的測量能力。

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