柴油機曲軸、凸輪軸修理配套工藝實施與分析

金興林

（江陰天江藥業(yè)有限公司，江蘇 江陰 214400）

為保證船舶航行安全，作為動力的主柴油機和發(fā)電的輔柴油機在運行一段時間后，都要進行不同程度的維護保養(yǎng)工作，海事和船檢等部門對此還作了相應的規(guī)定。根據(jù)維修程度的不同，修理廠家對此工程細分為小修、中修和大修項目，在修船實務中對各個項目都有相應的檢修要求。只要涉及對機體的拆解及曲軸等部件的維修就視為大修項目，由于涉及運動部件的拆解，因此必須嚴格按照船檢的規(guī)定完成各個項目的維修，保證各項數(shù)據(jù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并通過試航運行及時發(fā)現(xiàn)問題。

1 故障原因及修理對策

某輪船柴油發(fā)動機是六缸立式、四沖程、水冷、直流噴射、可逆轉帶增壓的柴油機。缸徑Φ240 mm，因3號氣缸燒缸，3號缸缸頭、活塞、連桿、缸套、曲軸曲柄銷軸頸等部位燒損嚴重，導致整機不能工作，亟需修理。

鑒于以上存在的問題，經(jīng)技術分析，決定采取將曲軸、凸輪軸和3號缸缸頭、缸套、活塞、活塞環(huán)、連桿、主軸瓦、曲柄銷軸瓦等零部件換新的方案，并對其他5只氣缸進行常規(guī)檢修，確保修理后發(fā)動機能夠正常運轉。對此，根據(jù)該發(fā)動機的拆卸、修理、安裝過程的配套加工需要，先后配置了必需的工具裝備，并對部分零部件進行機械加工[1-2]。

2 加工工藝過程

2.1 拆卸缸頭、吊起機架

進艙拆卸燃油、潤滑及冷卻管等零部件，并分類標識，在起重工的配合下，吊起氣缸頭與機架分離，吊出活塞連桿組。為了安全可靠地吊出機架，筆者加工了2只專用工具，如圖1所示。并車出Φ60 mm×150 mm的套管8只，裝于機架兩端的1缸和6缸處，利用4根缸頭貫穿螺栓緊固于機架上，然后吊出機架[3]。

圖1 吊機架專用工具

2.2 拉出缸套

加工拉缸專用工具1套，如圖2所示。底板Φ278 mm，δ=40 mm，車出后按要求加工對稱面，對邊各180 mm，便于鉗工裝于缸套下部。取用材料為Q235-A的雙頭螺栓M36×100 mm×1根，加工后裝于底板與橫梁之間，穿心油泵或2只千斤頂拉出缸套[4]。

圖2 拉缸套工具裝配示意圖

2.3 拆吊曲軸

拆去曲軸與馬達考必令螺栓、推力布司、主軸承壓蓋、傳動齒輪、凸輪軸等零部件，吊起曲軸并駁運到車間檢修，與新曲軸對比測量，報驗尺寸數(shù)據(jù)。

2.4 氣缸頭進、排氣閥頭、閥座加工研磨并泵壓

將氣缸頭吊進車間內(nèi)場，進行清潔檢查，拆除氣門桿彈簧、油頭等零部件后。機加工車出氣門閥頭上的錐度線，以及鏜缸頭閥座上的錐度閥線，裝配符合要求，如圖3所示[5]。注意機加工后要進行泵壓試驗，配置紫銅悶頭和腰形悶版泵壓至6 kg/cm2，驗收后確保不漏。

圖3 氣門閥桿及閥座加工示意圖

2.5 檢修主軸承座孔

為了檢查曲軸7道主軸承座孔的同心度。新制工藝假軸，如圖4所示。外圓與座孔之間留0.05 mm～0.08 mm的間隙，各檔鐵套長出主軸承長度單邊10 mm，確保上藍油后，各檔座孔內(nèi)表面有藍油，從而判斷出各檔軸瓦背殼的高低和左右偏移程度，為鉗工拂刮提供依據(jù)[6]。

圖4 拂曲軸主軸瓦背殼孔工藝假軸

2.6 新、舊曲軸對比檢測

對換新后的曲軸進行測量，要求證實與舊曲軸各檔尺寸相同，適于配合?？梢詫⑶S放在磨床上檢測曲臂的拐檔差以及7道主軸頸的同心度和跳動量，鑒于曲軸兩端中心孔在拆裝過程中有可能損傷，故新配了工藝悶頭，如圖5所示。悶頭內(nèi)孔與背面60°的中心孔要保證尺寸加工到位，同心度不大于0.01 mm，這樣就便于磨床裝夾和頂緊[7]。

圖5 柴油機曲軸上磨床用工藝悶板示意圖

2.7 機架水腔泵壓試驗

技術人員進入現(xiàn)場，測量水腔進出水管螺紋悶蓋和水腔紫銅悶頭的尺寸，加工制作內(nèi)螺紋悶頭M39×3和錐度紫銅悶頭Φ28 mm×Φ23.5 mm×45 mm，封閉水腔，進行泵壓試驗。

2.8 凸輪軸配定工作相位

為了保證新凸輪軸工作相位與老凸輪軸一致，將新、舊凸輪軸上劃線平臺，用“V”形鐵支撐至等高，把百分表支在凸輪漸開線工作表面，并劃線以確定一端離合器卡爪圓周方向的基準，如圖6所示。新加工Φ30 mm×30 mm的卡爪1只，銑寬12 mm×深18 mm的凹槽一個，按劃線確定的方向位置敲裝入新凸輪軸輸入端。另一端加工Φ19 mm×20 mm的悶頭一只過盈裝入Φ19 mm的孔內(nèi)。在新凸輪軸上加工2—M5 mm的螺紋孔，裝入騎縫螺絲，防止離合塊和悶頭松動。這樣，新凸輪軸就具備了安裝條件。

圖6 凸輪軸示意圖

2.9 連桿檢修

將連桿上鏜床，以小頭銷孔為基準校調(diào)大頭孔軸線與小頭孔軸線的平行度，檢查連桿變形彎曲量。將變形量控制在標準規(guī)定的范圍內(nèi)后，連桿至下一道工序，變形量超差的用備件補齊。鉗工檢查連桿大頭軸承孔，發(fā)現(xiàn)大頭孔圓度超差，初步判定原因在于大頭軸瓦背殼孔失圓，因此加工配制了假軸孔，如圖7所示。擦上藍油檢查連桿大頭軸瓦背殼孔，拂刮內(nèi)孔，直至內(nèi)孔圓度符合要求[8]。

圖7 拂假軸示意圖

2.10 密封床墊的加工

缸頭與機架密封床墊及排氣管零部件夾心床墊加工，加工車制缸頭與機架密封床墊6只待裝。并通過鈑金加工排氣管夾心床墊，內(nèi)襯耐高溫紙板，外包紫銅皮，鉆孔備用[9]。

2.11 研磨程序

研磨機架與缸套的接觸平面，加工磨平面示意，如圖8所示，研磨該接觸平面，以達到密封要求[10]。

圖8 研磨機架與缸套接觸平面

3 結束語

經(jīng)過換新曲軸、凸輪軸等零部件后該柴油機得到了修復。在試航運行中各項數(shù)據(jù)檢測均在規(guī)定范圍內(nèi)，主、輔柴油機配套加工工藝的正確，是保證主、輔柴油機能夠拆裝維修并暢通無阻的關鍵。以上的工藝和過程滿足了這一要求，為其他柴油發(fā)動機的修理提供了工藝參考。