對主機曲柄銷和主軸承座修理的分析

(江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇江陰 214400)

柴油機的曲軸由主軸頸、曲柄臂、曲柄銷組成，曲柄銷是組成曲軸的主要部件之一，是連桿大端連接曲軸的部分。柴油主機主軸承座的作用就是支承曲軸，一般采用滑動軸承，軸承是柴油機的易耗件，在大修時一般要作更換。因此在修理過程中經(jīng)常會遇到主、輔柴油機曲柄銷和主軸承座的修理工作。其修理質(zhì)量與修理方法有著密切的關(guān)系，本文對此進行了探討。

1 曲柄銷修理

1.1 修理前的狀態(tài)分析

通常曲柄銷磨損有兩種情況，一是曲柄銷圓柱度超差，但沒有局部的過量磨損；二是銷頸除圓柱度超差外，還存在局部的過量磨損。例某曲柄銷磨損情況分析，見圖1“A”處位置，即曲柄處在死點位置,在銷頸的下部有大面積的局部磨損。嚴重者深度可達2 mm以上。原因是曲柄由下死點向上運動時，活塞連桿組向下的慣性力對曲柄向上運動產(chǎn)生較大沖擊，出現(xiàn)過快磨損?；钊竭_上死點時，情況沒有那么嚴重，因為活塞頂上的氣體壓力總是存在(對增壓柴油機而言)，抵消了活塞連桿組向上的部分慣性力，故沖擊較小，磨損較小。這種偏磨，都出現(xiàn)在上下死點轉(zhuǎn)換瞬間，對于非增壓柴油機而言上死點的慣性沖擊力要大于下死點。磨損量的大小與它們之間實際間隙、機器負荷與運行時間有關(guān)(尤其是主機在航行中遇風浪，不能停車檢修且要求繼續(xù)航行時)。由于上述原因，便出現(xiàn)局部偏磨。[1]

圖1 曲柄銷

1.2 修理原則

要保持壓縮比基本不變，就要將銷頸左右及上方余量磨去并修圓，使圓柱度、表面粗糙度達到規(guī)范要求。

1.3 修理方法

1.3．1方法一

用硬模(又稱拂套見圖2)為檢測工具，用風磨機、細齒銼刀作為修理工具。硬模做成哈夫型，結(jié)合面配置一定量銅薄片，用螺釘連接。使用時，將硬模內(nèi)表面涂上色油，裝配至銷頸上，增減墊片使硬模與銷頸之間配合松緊適度。用手來回轉(zhuǎn)動硬模數(shù)次，再拆下硬模，用微型風磨機小磨頭拂磨硬點。反復(fù)多次直至色油在銷頸圓柱面上分布均勻，基本達標。[2]

圖2 拂套1.對開套 2.扳手 3.螺栓 4定位銷

將活塞連桿組裝進氣缸，檢查銷頸圓柱度是否符合規(guī)范要求。裝前在軸瓦內(nèi)表面涂上色油，轉(zhuǎn)動曲軸1～2轉(zhuǎn)，取出活塞連桿組，檢查色油在銷頸表面是否均勻達標，否則重復(fù)上述拂磨方法，直至色點分布規(guī)范。用細齒銼刀精修銷頸表面并用砂皮作拋光處理，使粗糙度達標。按照規(guī)范或機器說明書規(guī)定的配合間隙，配置新軸瓦(專業(yè)生產(chǎn)廠家)。試車檢查運轉(zhuǎn)工況是否正常，否則重新修正。

1.3.2方法二

先用1.3.1方法一，使銷頸圓柱度基本達標，完成粗磨工作。用硬模加研磨砂為修理工具，用半塊硬模為檢測工具，完成精磨工作。具體做法為，在硬模內(nèi)表面軸向(縱向)相隔30～50 mm間距銑出深度與寬度為1～1.5 mm的溝槽(用鋼鋸鋸槽也可)，然后再在內(nèi)表面均勻涂上粗質(zhì)研磨砂，把它裝在表面已涂好機油的銷頸上，也用薄銅片調(diào)整配合松緊至適度。用繩索繞在硬模外面，來回拉牽繩索，使硬模來回轉(zhuǎn)動，用時均勻盤動曲軸(目的是模擬機床工況)，拉磨時可聽到“砂砂”聲響，經(jīng)拉磨幾分鐘后拆下硬模工具。用已經(jīng)準備好的半塊硬模(不開槽)，在它的內(nèi)表面涂上色油，檢查銷頸色點。用微型風磨機小磨頭拂磨其硬點。更換硬模研磨砂(先粗后細的原則)重復(fù)上述工序，經(jīng)過數(shù)次這樣的操作，使色點達標，完成精磨。在精磨過程中，仍用活塞連桿組檢查銷頸圓柱度，用翻調(diào)硬模左右方向的辦法，進行校正，使銷頸圓柱度、表面粗糙度達到規(guī)范要求。在硬模內(nèi)表面軸向開槽，涂上研磨砂，就相當于在溝槽中裝上了許多的微型油石，可以加快磨削速度，提高圓柱度、表面粗糙度。[3]

1.3.3兩種修理方法的對比

方法一修理速度快、周期短；方法二修理質(zhì)量高，圓柱度、表面粗糙度可接近磨床水平。

2 軸承座的修理

2.1 主軸承的結(jié)構(gòu)

按其安裝形式可分正置式和倒掛式兩種(參考圖3)。正置式按其緊固形式又可分為螺栓收緊式和撐柱緊固式兩種，現(xiàn)在分別敘述它們在修理時的方法與特點。倒掛式軸承機型其機架接受較為結(jié)實，剛性好，軸承座孔不易變形，故在本文不作修理方法的敘述。[4]

圖3 主軸承座示意圖

2.2 螺栓收緊式正置軸承座變形后的修理方法

2.2.1采用工具

假軸、微型風磨機、風動拋光機等。

2.2.2修理方法

采用假軸檢查法，將假軸涂上色油放進座孔，蓋上主軸承上蓋，裝好螺栓，轉(zhuǎn)動假軸1～2轉(zhuǎn)。拆下軸承上蓋，取出假軸，檢查座孔色點狀態(tài)，用微型風磨機小磨頭拂磨下座硬點，反復(fù)幾次。使座孔內(nèi)圓面色點面積達到75%以上。用風動拋光機對座孔進行拋光處理。此時，經(jīng)修磨后的主軸承座孔內(nèi)圓尺寸一般上下方向大于左右方向。為使座孔圓柱度達標，保證軸承正常的裝配間隙，還須進行軸承座孔的測量并采用拂磨軸承上蓋哈夫面的方法進行調(diào)正。達到要求后配置新軸瓦，再組裝機器和試車試驗。

2.3 撐柱緊固式正置軸承變形后的修理方法

采用工具與螺栓收緊式正置軸承修理工具相同。但修理方法有兩種，且修理結(jié)果明顯不同。

2.3.1原修理方法(以下簡稱原方法)

機架吊去，同樣用假軸檢查法修理。當假軸放入軸承下座時，發(fā)現(xiàn)該機型(撐柱緊固式正置軸承)的座孔變形嚴重，即水平方向內(nèi)有向內(nèi)收攏現(xiàn)象，以至假軸底面與軸承下座內(nèi)圓弧之間有較大的間隙(3～5 mm)。此時對座孔修正，使圓柱度、表面粗糙度達標。將機架修復(fù)，測量座孔尺寸，發(fā)現(xiàn)軸承下座孔左右方向尺寸明顯變大，裝上軸瓦時，左右方向安裝間隙超差，導(dǎo)致機器試車時發(fā)生滑油壓力偏低的不良現(xiàn)象。

由此可認為對于撐柱緊固式軸承座的修理方法是不完善的。就此對該方法進行分析并查出原因，以作出改進并提高。[5]

2.3.2改進后修理方法(以下簡稱新方法)

從“原方法”中得知，機架安裝前后的軸承座孔水平方向尺寸會有明顯變異，則機架拆去后座孔有收攏現(xiàn)象。筆者認為發(fā)生此現(xiàn)象的原因是該機型的主軸承座除了承受常規(guī)機型同樣的曲軸重量、活塞重量、機器作功時的爆炸壓力之外，還必須承受撐柱螺栓的撐力。因此，機器工作時，軸承座增加承受了較大的附加力而導(dǎo)致座孔存在向下彎曲、向內(nèi)收攏的應(yīng)力，當機架拆卸后，機座軸承孔座就會產(chǎn)生上述的變形。

2.4 兩種方法的區(qū)別

新方法與原方法采用相同的修理工具，相同的假軸檢查法。所不同的是將機架安裝到位后再按假軸修理法的全部工序進行，以避免軸承座修理后機器總裝時發(fā)生變形。[6]

3 結(jié) 語

無論何種機型，在采用假軸法修理軸承座孔時，假軸的外徑加工尺寸務(wù)必確定適度負公差，否則有可能將座孔內(nèi)徑尺寸拂磨超差。在修理主軸承座孔時，對于撐桿螺栓緊固式主軸承座的修理，應(yīng)在裝妥機架的條件下進行。主軸座孔發(fā)生異變不單單是撐柱附加力所致，其因素完全有可能與其機座、機架的強度及剛性有關(guān)。因此，在進行大修時，軸承孔座是否會發(fā)生上述的變異，需具體問題具體分析，以免出錯。

曲柄銷和主軸承座現(xiàn)場手工修理與整機拆卸機械加工修理相比，周期短、成本低，很容易被船東接受，但質(zhì)量略低于機械加工。雖然如此，手工修理還是必不可少的。為了保證質(zhì)量，關(guān)鍵是不斷創(chuàng)新修理工具、修理方法以提高操作技能。