通用GEVO16柴油機碾瓦修復工藝

XIAOZHONGMING

來源： 南車戚墅堰機車有限公司  作者：路亞光

　　1. 柴油機碾瓦的危害

　　柴油機碾瓦，又稱燒瓦，是柴油機試驗和工作過程常見的質量故障。一旦發生碾瓦故障，首先，輕者需要在機車上更換軸瓦，工作量及工作難度較大，且返修質量也得不到相應的保證；重者時還需將柴油機吊離機車進行解體修理，如果軸瓦燒損、曲軸軸頸拉傷和過熱變色變形、機體主軸承孔過熱變色變形，返工量就更大，需更換軸瓦、曲軸和機體，且修理周期長，檢修成本高。其次，柴油機是內燃機車的心臟和牽引動力，若機車在運行中發生柴油機碾瓦，還會造成機破事故，不僅給生產企業帶來較大的經濟損失和名譽損失，也直接影響鐵路運輸的暢通和安全。

　　為預防柴油機碾瓦，各內燃機車制造企業針對可能造成柴油機碾瓦的主要因素逐條查找分析，制定和采取一系列預防及整改措施，但是由于引起柴油機碾瓦原因的復雜性，柴油機碾瓦還是很難避免和徹底解決的。為減少由于柴油機碾瓦造成的經濟損失，筆者就柴油機碾瓦后，受損機體如何修復進行探析。

　　2. 柴油機主軸承的結構及機體精度分析


　　機體是柴油機的骨架，機體主軸承孔由主軸承座和與其裝配的主軸承蓋通過主軸承螺栓和橫拉螺栓聯接而成。當機體主軸承孔內安裝了主軸瓦和曲軸后形成柴油機主軸承。柴油機主軸承為開合式滑動軸承，由上下兩塊半圓形合金瓦組成，潤滑方式為壓力潤滑，并形成潤滑油膜產生承載能力，而使柴油機正常工作。

　　機體為整鑄合金球墨鑄鐵，主軸承孔的精度要求很高，也是凸輪孔、氣缸孔及其他關鍵要素的組裝和加工基準。公司生產的一種大功率、低排放、低油耗的新型柴油機，其機體精度要求高，該機體由9擋主軸承孔組成，主軸承孔直徑265+0.0320mm，圓柱度0.025mm；各孔相鄰直線度0.03mm；全長直線度0.10mm。為確保機體的主軸承孔的加工精度，主軸承孔加工由龍門加工中心來完成，并經嚴格的精度檢測來控制加工精度，一般采用準直儀與橋距及三坐標測量機對加工精度進行檢測，必須滿足圖樣設計要求。

　　3. 柴油機碾瓦后機體主軸承孔的狀態


　　柴油機曲軸在機體主軸承孔內工作時，如果由于某種原因使油膜的最小厚度小于零件表面的微觀不平度，則油膜將被破壞而失去承載能力，使曲軸主軸頸和安裝在機體主軸承孔內軸瓦表面直接接觸，進入半干摩擦和干摩擦狀態。如果在這種狀態下運轉，就會導致軸瓦很快磨損和發熱，軸瓦的合金層被高溫全部熔化，造成曲軸碾瓦。因此柴油機碾瓦后受損嚴重的是曲軸、軸瓦和機體。經對多臺碾瓦柴油機機體的三坐標測量表明，機體碾瓦后主軸承孔孔徑變小失圓以致其圓柱度超差，主軸承孔相鄰及全長直線度超差，嚴重時造成軸瓦粘連在曲軸上，軸旋轉使主軸承孔表面拉傷。

　　4. 碾瓦后機體的修復方法


　　由于主軸承孔是機體上其他重要孔和面的基準，其精度要求較高，因此主軸承孔的修復最為重要和關鍵之處，是必須保證主軸承孔中心位置不變。因為一旦主軸承孔中心位置發生改變，左右凸輪孔至主軸承孔中心距和平行度，左右氣缸孔至主軸承孔尺寸和位置精度，齒輪孔及水泵孔中心距等均將發生改變而超差。此時，即使主軸孔精度修復合格了，由于相關重要尺寸與精度的不合格而致機體仍無法重新使用。如何保證機體主軸承孔中心不變又能對主軸孔進行修復呢？最為有效而簡易的方法是更換主軸承蓋，并對換蓋后的主軸承孔重新加工。因為在主軸承蓋和主軸承座組成的主軸承孔中，主軸承蓋是較為薄弱的部件；同時也是柴油機工作中受力最為嚴重的部件。柴油機工作時主軸承蓋在下面，同時還需承受零件重力作用。因此柴油機碾瓦后主軸承蓋最易發生變形而造成主軸承孔圓柱度超差，引起直線度超差。因此更換半成品主軸承蓋后重新上加工中心進行校正加工對機體進行修復的方法是可行的。下面介紹碾瓦機體修復工藝流程和方法：

　　（1）對碾瓦柴油機拆解，拆除機體上安裝的所有附件，并對機體進行清洗，使待修機體處于較為清潔的狀態。

　　（2）機體按機加工組裝要求重新組裝各擋主軸承蓋。

　　（3）機體的三坐標精度檢測，測量各擋主軸承孔的尺寸、坐標及形位精度。

　　（4）對超差嚴重的擋位（一般為碾瓦擋）更換半成品主軸承蓋（半圓預留2.0mm加工預余量）并將所有主軸蓋擋位重新組裝一遍。

　　（5）機床進行校正加工，這是機體修復的關鍵。一是校正第1、第9擋主軸承孔中心；二是校正換蓋擋相鄰孔中心；三是校正換蓋擋主軸承座半圓中心。校正誤差必須控制在0.01mm以內；四是加工時必須控制主軸孔徑尺寸，不致將孔徑鏜大。若更換第9擋主軸承蓋，則在加工過程中必須將止推擋兩端锪平，確保兩面對主軸承公共軸線A-B垂直度0.03mm。

　　（6）機體的人工檢測和三坐標精度檢測。

　　（7）拆各擋主軸承蓋，清理去毛刺飛邊，機體的除銹和除油污。

　　 5. 機體修復后的檢查


　　機體修復后的精度檢查是非常關鍵的工作，首先應檢查機體修復部位的精度狀態，同時有必要復測非修復關鍵部位的精度狀態如凸輪軸孔、氣缸孔的精度，因為這些部位的精度直接影響機體的使用性能。機體主軸承孔的檢查內容主要包括以下幾點：

　　（1）人工檢查。用內徑千分尺從孔徑的左、中、右三個位置（30°間隔）分別測量孔徑尺寸；檢查孔加工表面粗糙度。

　　（2）三坐標測量。三坐標測量機體上各主軸承孔孔徑、圓柱度、Y/Z坐標、相鄰及全長直線度；凸輪軸孔、氣缸孔相應的精度。

　　（3）壓瓦檢查。孔徑尺寸檢測和三坐標測量，是采點方式的檢查，應屬于宏觀檢查；由于主軸承座孔已為成品尺寸，加工時基本接觸不到。但是碾瓦引起的微觀變形是很難測量的，如何衡量基微觀變形呢？按組裝使用要求，方法是進行主軸承孔的壓瓦檢查，并要求孔徑表面與瓦背表面的接觸≥80%。

　　壓瓦檢查方法：將主軸承蓋拆開，分別把主軸承座與主軸承蓋孔表面擦洗干凈；同時將軸瓦背面擦洗干凈，在瓦背面表面均勻涂一層紅丹粉；將軸瓦分別裝入主軸承座和主軸承蓋半圓孔中，將主軸承蓋裝入主軸承座，按主軸承蓋裝配要求拉伸擰緊主軸承螺栓后松開，拆開主軸承蓋分別檢查瓦背與主軸承座和主軸承蓋半圓孔表面紅丹粉壓痕情況。若壓瓦檢查接觸面達不到要求，須經鉗工拋修及涂鍍方式修復。

　　6. 結語


　　對碾瓦機體的修復，關鍵是要確保其中心位置不變。更換主軸承蓋是最為有效且簡單易行的方法。對于柴油機碾瓦嚴重，主軸承孔變形較大，主軸承座拉傷變形，換蓋加工后仍不能恢復主軸承孔精度的，需采取涂鍍修復工藝對主軸承孔進行修復，但涂鍍量一般應控制在0.1mm之內；對于局部受損嚴重，無法涂鍍時可采取局部焊修的方法，但焊補前應進行預熱，焊補過程應輕輕敲擊，焊后應保溫，讓應力釋放、控制變形和防止產生裂紋，并時效一段時間后再進行加工。經對10多只碾瓦機體修復后重新組裝使用情況看，均滿足使用要求。

　　值得注意的是，修復后的碾瓦機體在組裝使用前，應十分重視內表面清理除銹工作；同時確保機體各油道和配合面的清潔度；另外檢查機體各孔及面的表面質量情況，如有無磕碰傷、拉傷以及各主軸座定位銷情況，因為主軸承孔碾瓦后對定位銷會產生沖擊，易使原為過盈配合的定位銷變為間隙配合，使主軸承蓋定位不準或因松動脫落。