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柴油發(fā)電機(jī)曲軸裂紋和變形的檢驗方法
柴油發(fā)電機(jī)在工作中,曲軸由于受力和工作條件復(fù)雜,各摩擦表面滑動速度很高,散熱條件又差,因此,曲軸不僅軸頸容易磨損,而且還會出現(xiàn)彎曲和扭曲變形,甚至產(chǎn)生裂紋或折斷等。所以在解體清洗后,應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)檢查,根據(jù)查出的損傷部位和損傷程度,采取相應(yīng)的修理方式。
1、 曲軸軸頸磨損的檢驗與處理方法
磨損部位。曲軸的主軸頸和連桿軸頸在工作中不可避免地要產(chǎn)生磨損,而且磨損是不均勻的,其主要表現(xiàn)為軸頸出現(xiàn)圓度、圓柱度超過標(biāo)準(zhǔn)值和拉傷。連桿軸頸磨損的 部位,一般在各軸頸的內(nèi)側(cè)面上,即靠曲軸中心線一側(cè),使軸頸失圓;而磨損成錐形的部位,一般在潤滑油道雜質(zhì)附著的一側(cè)和受力大的部位上。曲軸主軸頸 _的磨損部位,按發(fā)動機(jī)的強(qiáng)化程度、氣缸數(shù)、曲軸長度和平衡塊的配重不同而各異,而且相對于連桿軸頸磨損要均勻些。實踐表明,連桿軸頸的磨損比主軸頸磨損要快,但是,主軸頸磨損比連桿軸頸磨損所造成的后果要嚴(yán)重。
檢驗與處理方法:根據(jù)各軸頸磨損規(guī)律查找出磨損部位,可用外徑測微器測量其圓度和圓柱度以便確定曲軸的修理級別和磨削尺寸。其具體方法是;先在潤滑油道孔兩側(cè)測量,再轉(zhuǎn)90°測量,其測量的 值與小值之差值即為軸頸的圓柱度。在軸頸縱向測量出的 值與小值之差,即為軸頸的圓柱度。當(dāng)軸頸圓度大于0.050mm,錐度大于0.013mm,或者發(fā)現(xiàn)軸頸有拉傷、燒蝕等損傷時,都應(yīng)進(jìn)行修理。軸頸磨損量超過極限需要修理時,應(yīng)從磨損 的的軸頸開始,按曲軸分級修理尺寸(每級相差0.25mm),在專用的曲軸磨床上進(jìn)行磨削,并進(jìn)行拋光處理。修磨后要求軸頸圓度不得大于0.005mm,錐度不得大于0.005mm,表面粗糙度Ra不得大于0.80~0.40um,各軸頸的徑向跳動不大于0.05mm,否則,為不合格。
2、曲軸裂紋的檢驗與處理方法
裂紋多發(fā)部位“曲軸的疲勞裂紋多發(fā)生于軸頸與曲柄臂相連的過渡圓角處以及軸頸中間油孔處。前一種裂紋為橫向裂紋,是曲軸斷裂的先兆,即從出現(xiàn)微細(xì)裂紋,逐漸延伸, 在特定條件下發(fā)生斷裂,后一種裂紋為縱向裂紋,由油孔處往軸向展開。
檢驗與處理方法:曲軸裂紋微細(xì),用肉眼不易看出,可用磁力探傷儀進(jìn)行檢查。在條件不具備的情況下,簡易的檢查方法是浸油錘擊法:先將曲軸浸入煤油中片刻,取出擦凈后,撒上 ,然后用手錘分段在曲軸臂上敲擊,由于震動,裂紋內(nèi)的煤油滲出,使 顯出油跡呈現(xiàn)黃色線痕,據(jù)此即可判定裂紋位置和長度。
軸頸有橫向裂紋的曲軸,不宜繼續(xù)使用,但是,橫向裂紋細(xì)小,經(jīng)磨削后在修理尺寸范圍內(nèi)能的,尚可使用,否則,必須予以更換,軸頸有縱向裂紋,也應(yīng)磨削,在磨削條件不具備的情況下曲軸繼續(xù)使用的原則是:裂紋未過兩端圓角處或油孔邊緣處時,尚可繼續(xù)使用,但不可在超負(fù)荷下工作,不能猛轟油門,并在使用中加強(qiáng)檢查,以防裂紋延伸而折斷。
3、曲軸變形的檢驗與處理方法
曲軸變形是指曲軸彎曲和扭轉(zhuǎn)。曲軸彎曲變形反映較明顯的部位是中間主軸頸處。曲軸彎曲變形后若繼續(xù)使用,將加速曲軸連桿機(jī)構(gòu)的磨損,甚至使曲軸產(chǎn)生裂紋和斷裂。因此,在發(fā)動機(jī)修理中,必須對此進(jìn)行檢驗。檢驗時,應(yīng)將曲軸兩端支撐在平臺上的V_形架上,用百分表觸頭抵在中間主軸頸避開油孔處,慢慢轉(zhuǎn)動曲軸一周,觀察百分表上所指的 數(shù)值與小數(shù)值,兩值之差的二分之一即為曲軸的直線度。若曲軸有偏磨時,應(yīng)減去偏磨量。直線度在0.05~0.10mm范圍內(nèi)時,可結(jié)合軸頸磨削矯正。
曲軸扭轉(zhuǎn)角的檢驗方法是:將曲軸水平支撐在平臺上,使同位連桿兩軸頸位于上止點(如六缸曲軸的1、6缸連桿軸頸,四缸曲軸的1、4缸連桿軸頸),再用百表測量前、后兩連桿軸頸在其 點的高度差,差值越大,說明扭轉(zhuǎn)角越大。
曲軸的主要損傷是軸勁磨損、曲軸裂紋和斷裂。
裂紋從油孔處產(chǎn)生,沿與軸線成45°~55°方向發(fā)展,造成主軸勁與連桿勁斷裂;裂紋由圓角處產(chǎn)生,向曲柄臂發(fā)展造成曲柄臂斷裂,常發(fā)生在曲軸全長2/3的部位上。除上述以外,曲柄還會產(chǎn)生彎曲和扭曲變形。
4、用磁力探傷器檢查曲軸是否有裂紋和損傷
經(jīng)磁力探傷器檢查,曲軸油下列情況就不能繼續(xù)使用:
1)在曲軸的圓角處或圖所示的應(yīng)去有損傷。
2)在45°的交叉線跨越油孔處或進(jìn)入有孔的倒角處有裂紋或損傷。
3)出現(xiàn)長達(dá)6mm以上的裂紋。
4)在一個軸勁上有多余4處以上的裂紋。
表層下部的顯示欠款如圖所示,若有下列欠款曲軸就不能使用。
1)在曲軸圓角處或在圖的陰影區(qū)域內(nèi)有圓周方向的裂紋與損壞。
2)在圓周方向有長達(dá)25mm以上的裂紋。
3)在軸線方向有長達(dá)9.5mm的裂紋。
4)有在離有孔倒角距離近于1.5mm的裂紋。
5)有45°的交叉線跨越油孔的裂紋。
請注意:經(jīng)磁力探傷的曲軸,必須完全地退磁和池底地清洗,才能使用。
5、曲軸磨損部位的測量
測量曲軸主軸軸頸和連桿軸頸的圓度誤差和圓柱誤差。如果圓度誤差大于0.05mm或圓柱度誤差大于0.013mm,則需要磨削曲軸軸頸。
6、曲軸彎曲度的測量
曲軸彎曲度是指:當(dāng)曲軸用其兩端軸勁支撐時,在中間主軸勁所測得的千分表總讀數(shù)的一半就是彎曲度或全長的不同心度。
軸頸的跳動量是指:當(dāng)主軸勁沿著一個共同的軸線轉(zhuǎn)動時,一個主軸機(jī)的千分表總讀數(shù)和另一個相鄰的軸頸的千分表總讀數(shù)之間的差值,即為相鄰軸頸的跳動量。
彎曲量得測量:將曲軸的兩端軸頸支撐在V形鐵上,如圖2-76所示,將千分表的量桿放在軸頸中心線處,并使觸頭觸到被測軸勁,轉(zhuǎn)動曲軸,測量每個軸頸,并作記錄,把所測中間主軸勁的千分表讀數(shù)除以2,即為彎曲度。曲軸 彎曲度:K38型柴油機(jī)為0.267mm;K50型柴油機(jī)為0.356mm。
7、曲軸的修理
1)清洗曲軸中的油道。其方法是:卸下所有孔塞;用一根釬子和擦布及清洗溶液清洗所以曲軸中的油道;用清潔的SAE20或30W號機(jī)油潤滑油孔,裝回孔塞。
2)曲軸軸頸磨損后,可用磨削方法修理。
磨曲軸時,在曲軸前端的曲臂上打記號以標(biāo)明需安裝的主軸瓦或連桿軸瓦的準(zhǔn)確尺寸,在后端的曲柄臂上打上需裝加厚止推環(huán)的尺寸和位置。
在磨削曲軸前,檢查它的彎曲度是否在規(guī)定的范圍內(nèi),如果不在規(guī)定的范圍內(nèi),就必須報廢。對不進(jìn)行圓角出來的曲軸,則可以進(jìn)行較直。
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造成柴油發(fā)電機(jī)組燒瓦和軸瓦失效現(xiàn)象的原因
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柴油發(fā)電機(jī)組是社會生產(chǎn)生活的重要動力源,在船舶、核電、化工、交通等多領(lǐng)域廣泛使用。柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激勵源多,長期受不平衡慣性力、爆燃沖擊力作用,其運(yùn)動件、易損件故障頻發(fā)。當(dāng)前柴油斷齒故障、曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障研究成果很多但研究方法較為傳統(tǒng),缺乏對其它關(guān)聯(lián)零部件原因?qū)е碌墓收线M(jìn)行分析的方法,因此常出現(xiàn)故障不能一次性徹底解決的問題。柴油機(jī)故障輕則停機(jī)維修造成企業(yè)和社會巨大經(jīng)濟(jì)損失,重則引起機(jī)組失控危及人身影響企業(yè)聲譽(yù)。因此提高柴油機(jī)故障分析診治水平,發(fā)展柴油機(jī)故障在線監(jiān)測診斷技術(shù)實現(xiàn)故障預(yù)警,降低惡性故障發(fā)生概率減小故障損失極具社會和經(jīng)濟(jì)價值。本文針對柴油機(jī)實際運(yùn)行中齒輪系與曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障頻發(fā),嚴(yán)重危害機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的問題,考慮到實際故障數(shù)據(jù)缺乏,部分故障進(jìn)行故障模擬實驗難度大、風(fēng)險高、成本昂貴的現(xiàn)狀,采用計算機(jī)建模仿真技術(shù),結(jié)合實驗與實踐驗證的方式,開展柴油機(jī)齒輪系與曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障機(jī)理與監(jiān)測研究。
(1)現(xiàn)象與判斷
1)燒瓦。燒瓦是指曲軸的主軸頸與主軸瓦之間或連桿軸頸與連桿軸瓦之間因缺少潤滑油潤滑而咬死。
柴油發(fā)電機(jī)工作時,如果突然在曲軸箱聽到一種“唧、唧”的響聲,好像在缺乏潤滑油的情況下用大鉆頭在材質(zhì)堅硬的鋼件上鉆孔時所發(fā)出的聲音,這一般是缺油而發(fā)生燒瓦的前兆。同時出現(xiàn)以下三種情況時,一般可判斷柴油發(fā)電機(jī)的軸瓦已燒壞;潤滑油溫度急劇升高達(dá)90℃以上、潤滑油壓力原來正常后又突然大幅度下降、拆開機(jī)油濾清器或清洗油底殼時發(fā)現(xiàn)許多軸瓦合金碎末。
燒瓦常常與“所軸”同時出現(xiàn)。軸瓦在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了不應(yīng)有的剝離、龜裂、燒損、粘結(jié)和嚴(yán)重拉傷等現(xiàn)象,輕者需要更換軸瓦及連桿活塞組,重者會使柴油發(fā)電機(jī)曲軸頸嚴(yán)重拉傷,甚至還會使曲軸、機(jī)體報廢。造成柴油發(fā)電機(jī)燒瓦抱軸的原因雖然是多方面的,但歸根到底是其潤滑條件被破壞,引起摩擦性質(zhì)改變成粘附磨損。
2)疲勞剝落。疲勞剝落是由于交變負(fù)荷及其作用周次超過材料本身所能承受的極限而發(fā)生的損壞現(xiàn)象。
出現(xiàn)疲勞剝落的軸瓦工作表面出現(xiàn)微裂紋,進(jìn)而向縱深和橫向護(hù)展,裂紋相互連通時,軸瓦表面層剝落形成不規(guī)則的剝落坑。實際使用中,若瓦背墊有異物,造成局部應(yīng)力集中,也是引起疲勞剝落的原因。合金脫落會導(dǎo)致軸頸和軸瓦配合間隙增大、潤滑油壓力下降和出現(xiàn)響聲(敲擊聲)。
3)劃痕。劃痕是指軸瓦表面沿圓周方向出現(xiàn)連續(xù)或斷續(xù)的溝線,輕微的劃痕并不影響柴油發(fā)電機(jī)正常工作,嚴(yán)重的劃痕使軸瓦承載面積顯著減少。
4)異物嵌入。所謂異物嵌入是指外來顆粒全部或部分嵌入合金層。異物混入潤滑油后,在工作負(fù)荷作用下被壓入合金層。細(xì)小顆粒全部嵌入合金層時,通常不會使軸瓦失效,但大于0.3mm的顆粒將不能被合金層全部嵌藏。
5)軸瓦穴蝕。軸瓦穴蝕是因潤滑油中形成大量細(xì)小的潤滑油蒸氣泡被擠壓破裂而產(chǎn)生很大的 力,沖擊軸瓦表面形成凹坑。蒸氣泡的形成是由于軸瓦承受的載荷發(fā)生波動或波動幅度增加及油中含水或夾帶空氣所致。
6)擦傷。擦傷是因瞬時缺潤滑油,油膜破裂面造成軸瓦工作表面與軸頸表面直接接觸,而導(dǎo)致的一種熱損壞,其特征為軸瓦和軸頸表面出現(xiàn)擦傷的斑痕,屬較為嚴(yán)重的粘著磨損。
(2)軸瓦失效的原因
1)油底殼內(nèi)潤滑油量不足或機(jī)油油路不暢通,機(jī)油泵不能正常供油或潤滑油壓力過低,導(dǎo)致潤滑不良。
2)潤滑油的等級不符合要求,潤滑油變質(zhì)、過臟;氣缸套防水橡皮密封圈失效,導(dǎo)致冷卻水滲漏到油底殼。
3)軸頸和軸瓦的間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)。該間隙影響潤滑油膜的形成;間隙過小,則潤滑油不易進(jìn)入軸頸和軸瓦的摩擦表面,無法形成潤滑油膜;間隙過大,軸頸與軸瓦間的振動和撞擊增大,導(dǎo)致潤滑油膜破裂。
4)柴油發(fā)電機(jī)剛起動,特別是冬季,潤滑油尚沒有進(jìn)行充分潤滑時,應(yīng)以很高的速度并滿負(fù)荷工作,或頻繁起動,長時間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)等。
5)柴油發(fā)電機(jī)長時間超負(fù)荷、超轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn):機(jī)體溫度高,潤滑油粘度下降,不易形成正常的潤滑油膜;交變載荷及作用周次超過了軸瓦材料極限;載荷波動或波動幅度增加,使?jié)櫥蜌馀萜屏选?
6)使用維護(hù)和裝配不當(dāng),軸頸表面有飛邊,以及裝配時未清洗干凈。
在排除機(jī)件本身故障的同時,還要特別注意查找、分析引起故障的原因,如軸瓦失效是由于潤滑油壓力低、缺潤滑油,還是油道有臟堵、油流不暢等原因所致,只有查找到引發(fā)故障的終原因并排除后,才能保證柴油發(fā)電機(jī)可靠工作,以免更換軸瓦后,再次發(fā)生同類故障。
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柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油泵裝入機(jī)體時應(yīng)注意以下幾點 機(jī)油泵的裝配與試驗
(1)機(jī)油泵的裝配
①在泵軸上涂以適量機(jī)油,將主動齒輪裝在泵軸上,然后再裝被動齒輪。主被動齒輪裝好后,轉(zhuǎn)動泵軸時,它們應(yīng)能靈活地嚙合旋轉(zhuǎn)。
②裝泵蓋時,必須注意調(diào)整其間隙,若泵蓋已經(jīng)過研磨,則更要重視墊片厚度的調(diào)整,保證其間隙適當(dāng)。
③將傳動齒輪裝在軸上后,一定要確實將橫銷鉚好。
④裝好后,應(yīng)檢查各種螺釘是否上緊,并將限壓閥裝好。
(2)機(jī)油泵的試驗
其試驗方法是:將進(jìn)、出油孔都浸入機(jī)油盆中,待灌滿機(jī)油后,用拇指堵住出油孔,另一手轉(zhuǎn)動齒輪,以拇指感到有一定壓力為好。否則,應(yīng)查明原因,重新修配。
(3)裝入機(jī)體
機(jī)油泵裝入機(jī)體時,應(yīng)注意以下幾點:
①裝機(jī)前,將機(jī)油泵灌滿機(jī)油,以防泵內(nèi)有空氣,使機(jī)油泵不泵油而燒瓦。
②油泵與機(jī)體間的墊片應(yīng)墊好,以防漏油。
③柴油機(jī)機(jī)油泵與分電器有傳動關(guān)系時,應(yīng)正常嚙合,以免點火時間錯亂。
④進(jìn)行壓力試驗及調(diào)整。
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