新聞主題	柴油發(fā)電機(jī)的曲軸徑向和軸向間隙測(cè)量方法

 

導(dǎo)讀：曲軸是柴油發(fā)電機(jī)的重要機(jī)件，它的兩個(gè)重要部位是主軸頸和連桿頸。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的游隙（稱做工作游隙）的大小對(duì)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(jī)組的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性。因此，為了確定該數(shù)據(jù)的是否符合要求，應(yīng)對(duì)曲軸的徑向和軸向間隙進(jìn)行有效測(cè)量。這兩項(xiàng)指標(biāo)其實(shí)就是指軸承在未安裝于軸或軸承箱時(shí)，將其內(nèi)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(jù)移動(dòng)方向，可分為徑向游隙和軸向游隙。

 

一、曲軸結(jié)構(gòu)與作用

 

      曲軸是柴油機(jī)的心臟，如果它的功能無法準(zhǔn)確的執(zhí)行，那么柴油機(jī)的馬力就無法正常的發(fā)揮。曲軸的各相對(duì)角度必須正確，否則點(diǎn)火正時(shí)和氣門正時(shí)就無法準(zhǔn)確有序的一個(gè)汽缸接著一個(gè)汽缸的運(yùn)作。如果這順序出了問題，可以想見這結(jié)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(dāng)?shù)拈g隙以使機(jī)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、氣門機(jī)構(gòu)....等就無法獲得充分的潤滑，會(huì)造成機(jī)件的磨損。

      如果太大拋出的機(jī)油量增加會(huì)使活塞和活塞環(huán)的工作加重，造成燃燒室過多的機(jī)油殘留，導(dǎo)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(jī)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，以市售車柴油機(jī)來說，4000rpm以下尚稱平衡，超過以后則會(huì)隨著rpm的提升而使?fàn)顩r加劇，這種狀況又以國產(chǎn)柴油機(jī)嚴(yán)重，如果你常以高轉(zhuǎn)速行車，或是你的以解除了轉(zhuǎn)速限制，為了柴油機(jī)的長治久安，你必須好好合計(jì)曲軸平衡。

1、作用

      曲柄連桿機(jī)構(gòu)（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(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，不斷輸出動(dòng)力。

（1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。

（2）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

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

      曲軸的作用是將柴油發(fā)電機(jī)活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)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、無損傷；軸瓦間隙是一項(xiàng)重要的裝配參數(shù)，柴油發(fā)電機(jī)在裝配前要進(jìn)行間隙測(cè)量。

2、結(jié)構(gòu)  

       曲軸柴油機(jī)的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)變成循環(huán)(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)。

（1）曲軸由碳素結(jié)構(gòu)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(shù)等于氣缸數(shù)，主軸頸數(shù)比連桿軸頸多一個(gè)。如一臺(tái)四缸柴油發(fā)電機(jī)，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(jī)構(gòu)。

（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(diào)整

（1） 曲軸軸向間隙的調(diào)整

       曲軸軸向間隙的調(diào)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，來達(dá)到調(diào)整曲軸軸向間隙的目的。

（2）曲軸徑向間隙的調(diào)整

      曲軸徑向間隙的調(diào)整方法包括選擇不同尺寸的軸承殼，或更換軸承內(nèi)環(huán)的不同厚度，以達(dá)到調(diào)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(diào)整時(shí)，必須保證各部件配合的精度和質(zhì)量，以免調(diào)整過程中出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常。

 

圖1  柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)三維圖

圖2  曲軸結(jié)構(gòu)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(nèi)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(qiáng)度，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

1、測(cè)量曲軸各主軸頸尺寸

（1）測(cè)量前

      應(yīng)檢查千分尺有無誤差。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(zhuǎn)活動(dòng)套管使千分尺的端面與校正桿兩端接近，再旋轉(zhuǎn)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對(duì)齊，活動(dòng)套管的“0”是否與固定套管的基準(zhǔn)軸線對(duì)齊。若沒有對(duì)齊，應(yīng)予校正。

（2）測(cè)量

① 測(cè)量時(shí)，端面和曲軸軸頸表面要清潔，千分尺兩端口的軸線應(yīng)與曲軸軸線垂直，如圖3所示。

② 當(dāng)千分尺兩端口接觸到曲軸軸頸表面時(shí)，旋轉(zhuǎn)棘輪發(fā)出聲響為止。此時(shí)的讀數(shù)即為該軸頸被測(cè)剖面的直徑。對(duì)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(cè)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(jù)計(jì)算、對(duì)照，確定該曲軸修理尺寸和修理級(jí)別。

（3）測(cè)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(cè)量，兩個(gè)平面A向和B向各測(cè)得一個(gè)尺寸，這樣每個(gè)軸頸測(cè)得4個(gè)值。

2、測(cè)量主軸承孔徑

     將外徑干分尺調(diào)定在主軸頸最大值，然后固定于臺(tái)虎鉗上，校對(duì)內(nèi)徑量表。內(nèi)徑量表的安裝、調(diào)零方法同氣缸測(cè)量相同，不冉贅述。調(diào)表的要訣：插表到1，對(duì)表到2（這樣便有1mm左右量程）。

3、測(cè)量各道軸瓦內(nèi)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(jī)為例）的力矩?cái)Q緊。用內(nèi)徑千分尺測(cè)量各道軸瓦內(nèi)徑，如圖5所示。主軸承測(cè)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、B、C三個(gè)方向測(cè)得3個(gè)值，結(jié)果每個(gè)主軸承得到6個(gè)測(cè)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(cuò)。

4、間隙計(jì)算

      測(cè)得軸頸尺寸和軸瓦尺寸后，以軸頸最大值來計(jì)算軸承間隙，同時(shí)記錄其值。檢測(cè)出的軸瓦間隙最小值應(yīng)大于下限值；最大值應(yīng)小于上限值。如康明斯柴油發(fā)電機(jī)主軸承標(biāo)準(zhǔn)間隙值為0.095～0.163mm，如果測(cè)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(cè)量曲軸主軸頸尺寸	圖4 曲軸主軸頸測(cè)量位置示意圖
圖5 用內(nèi)徑千分尺測(cè)量各道軸瓦內(nèi)徑	圖6 主軸承平面測(cè)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行具有重要意義。間隙過大或過小都會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生不良影響。因此，定期檢查和調(diào)整曲軸軸向間隙是必要的。

1、用塞尺測(cè)量曲軸軸向間隙

      用塞尺直接測(cè)量曲軸止推軸承與間隙，測(cè)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(cè)量曲軸軸向間隙

      用百分表測(cè)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(cè)量曲軸的軸向間隙準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，應(yīng)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(zhuǎn)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(jī)才能更換曲軸。

 

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

 

總結(jié)：

      曲軸在工作時(shí)，會(huì)因?yàn)闇囟鹊纳仙l(fā)生膨脹，有一定的軸向移動(dòng)，預(yù)留的間隙是為保證其膨脹后仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。測(cè)量曲軸的徑向跳動(dòng)量目的主要是為了檢測(cè)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(yùn)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)試裝過程中的曲軸間隙測(cè)量，則僅依靠塞尺等原始工具進(jìn)行手工測(cè)量，測(cè)試精度往往無法滿足試驗(yàn)機(jī)型的需求，導(dǎo)致問題發(fā)動(dòng)機(jī)無法被正確測(cè)量，從而影響相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。因此，在柴油發(fā)電機(jī)維修過程中，使用專業(yè)工具能提高柴油機(jī)零件精度的測(cè)量能力。

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