[发明专利]大中型柴油机曲轴在机内原位进行修理的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大中型柴油机曲轴修理的工艺方法，尤其指大中型柴油机曲轴在机内原位进行修理的工艺方法。

背景技术

柴油机是一种动力机械，用于将燃油(柴油重燃油)在机内燃烧产生的功能即热能转化为机械能。其用来驱动需要动力功能的机械、设备，例如：推进船舶的螺旋桨、发电机、.....等等。用途极为广泛。

曲轴在柴油机上的职能为：

第一，燃油在柴油机气缸内燃烧发生的热功作用于活塞，活塞做往复运通过单连杆转换成旋转运动，由曲轴来担当功能被吸收和输出；

第二，柴油机工作循环过程的实现有专门的机构动作来完成，由曲轴来担当驱动源；

第三，在柴油机结构布局上一般附设有润滑油泵、冷却水泵、减振机件(平衡重)和减振机构(机械平衡装置、阻尼减振器)....等等辅助机构，由曲轴来担这些辅助机构的驱动。

因此，曲轴在柴油机上所占的是主体、主导地位。

但曲轴在使用中会因腐蚀、磨损和疲劳三因素造成损坏(失效)现象的出现，譬如：

第一，给曲轴轴承的润滑油变质，含水、酸份超标，轴颈表面被“腐蚀”损坏；

第二，润滑系统的失效造成轴颈提早到达“剧烈磨损阶段”出现轴径磨损损坏和相配机件损坏；

第三，曲轴制造的原材料在轴的某部位有隐蔽缺陷的疲劳源，运转到一定时候，就发生曲轴“断裂”等。

而对于第一、第二种所述的曲轴的损坏是被动损坏，它的性质是“非正常损坏”。

曲轴的非正常损坏(失效)的出现形式及其原因：

1.曲柄销轴颈和主轴颈表面磨损。其主要是曲柄销轴颈和主轴颈它们和轴瓦组成一对摩擦副。机器在运转时，按设计其所给予的润滑是“液体动力润滑”，轴和轴瓦相对应的摩擦面被具有一定压力的滑油流体所隔离，所以它们之间的摩擦力是很小的。由此，轴颈的磨损仅是表面粗糙度的轮廓峰，从设计上确定曲柄销轴颈和主轴颈正常情况是不磨损的。这二对摩擦副要磨损的是轴瓦，是软质的表面合金层。但是由于实际运转中，润滑没有完全达到“流体动力润滑”，原因是轴颈的受载交变、大的冲击力和振动，将润滑油膜破坏，从而加大了其与轴瓦摩擦力，不仅轴瓦要磨损，轴颈也要出现较明显的磨损了，其一般发生在曲柄销上，有不少的机型有这一不足而被列为“正常磨损”了。

2.单个曲柄肖轴颈和单个主轴颈表面烧损

1)轴颈的形状精度失真，如椭圆、不平直有台阶等，尤其出现在曲柄肖轴颈上为多，使用者没有按机器说明书的规定进行定期检查，以发现轴颈出现形状精度失真的迹象并寻找原因予以排除。而主轴颈烧损还有是连杆大端轴承轴瓦烧熔的铜铁杂屑，通过油孔进入主轴承而引起主轴瓦烧瓦，从而使主轴颈受损。

2)与相关的摩擦件损坏如连杆及其轴瓦或主轴承及其轴瓦，导致曲柄肖轴颈或主轴颈受损。

3)柴油机“飞车”，运动部件受损而不泛曲柄肖或主轴颈在列。

3.多个主轴颈的表面烧损，其出现原因：

1)润滑系统工作失常，诸如机油压力低；机油老化；过滤器失效等等。

2)主轴瓦“超期服役”。主轴颈和轴瓦间的摩擦“液体摩擦”转变成“边界摩擦”，润滑也成了“边界润滑”。

3)柴油机超负荷运转，如船舶在浅水海域高负荷航行。

4)船舶搁滩，其部位是机舱，造成机器机座的主轴承孔中心偏移，主轴颈和主轴承装配精度失效。

4.曲轴纵向弯曲，曲轴整体的位置精度失真。当一个或以上连续位置的主轴颈烧瓦，当烧瓦瞬间，主轴颈受热温度达到1200摄氏度以上，此时，柴油机还在运转，曲轴受载。由此，一方面主轴颈表面受损(俗称：咬轴)；另一方面，局部轴段弯曲。因为，曲轴装在机座内是一个多支承的n个等跨连续梁(主轴承就是支承，n是曲拐数)，二支承间组成一个梁单元，其受力而使软化的轴发生弯曲，此时，不超过100℃低温的滑油还仍往主轴承里输，从而把软化的轴急速冷却而进行了“淬火”处理，局部轴段弯曲被定形；轴颈表面外层还生成高硬度的“淬火层”，其硬度通常要有500HB以上，严重的高达700HB；同时伴有“淬火裂纹”出现。

5.曲轴热套部位移位，造成曲轴中心线位移。其出现原因：柴油机“飞车”；曲轴输出遇阻其扭矩超过轴颈热套结合力矩；热套部位材质塑性变形；…。

基于曲轴在柴油机上的职能和位置，它是一件特别重要、大型的基本构件，其使用材料特殊、制造工艺复杂、生产周期较长，制造成本颇高(约占整台柴油机制造成本的20％左右)，

因此，它是以“没有预期寿命”来设计的。所以一般情况损坏的曲轴处理是：修理。