康明斯柴油發電機組軸不對中的危害及對策

倪家南 上海鐵路局上海動車客車段

上海動車客車段昆山檢修車間，是上海鐵路局車輛系統檢修發電車柴油發電機組的唯一基地，每年檢修柴油發電機組140多臺次,其中康明斯柴油發電機組(見圖1)占98%以上。

圖1 康明斯柴油發電機組

檢修后的柴油機與發電機主軸聯結的檢測，過去主要采用直尺法、塞尺法或千分表法，容易發生柴油機主軸與發電機主軸聯結后軸對中存在一定的問題。要么是水平方向軸不對中，要么是垂直方向軸不對中，要么是軸角度不對中。而這種種軸不對中的情況，都會引發機組大部分旋轉配件的許多故障。為此，我們專門組織技術骨干進行攻關，在參考同行業的先進做法的基礎上，專門研制了適應解決康明斯柴油發電機組軸不對中問題的激光對中儀。

1 故障情況調查分析

昆山檢修車間售后服務人員2004～2008年分別赴福州、廈門、杭州、阜陽、合肥、南京等單位上門服務199批次，處理康明斯柴油發電機組各類故障325個，其中屬于柴油機部分的故障199個。在199件柴油機故障中，與旋轉主軸密切相關的故障73件，達36%（詳見如圖2）。

圖2 故障分析圖

故障統計情況和現場工程技術人員、技師多年的研究證明，柴油機與發電機主軸聯結后不對中，是產生故障的主要因素。它導致配件提前損壞，使用壽命縮短；機組反復檢修，耗時、耗油、耗力；增加停機時間，加大了發電車正常運用調配的壓力。

2 激光對中儀的研究與運用

2.1 總體結構

該系統主要包括兩個部分。第一部分為激光對中儀器，第二部分為精確調整伺服裝置。其中激光對中儀包括以下幾個主要組成部分：⑴軸對中主機（帶顯示屏的PC或手持設備）；⑵激光發射裝置；⑶激光接收裝置；⑷激光部件安裝固定器、固定桿等連接件。飼服系統是在對中儀檢測后進行自動（或手動）調整的一套機械裝置。

2.2 測量與安裝方法

2.2.1 安裝

伺服機構固定安裝于操作臺上（見圖3），正常使用中不需要移動，測量時僅需要安裝激光對中儀。

圖3 操作臺

柴油發電機組的柴油機與發電機連軸器處裝有防護裝置，無法直接將儀表安裝在連軸器上。因此，系統將儀表安裝于發電機組兩端。具體安裝步驟如下：

（1）將發電機組基本放置到位。

（2）安裝激光發射裝置。在柴油機外端軸外露部分使用固定器與連桿安裝對中儀激光發射裝置，保證激光發射裝置與柴油機軸的剛性連接。

（3）安裝激光接收裝置。打開發電機軸外端的端蓋，在軸上使用固定器與連桿安裝對中儀激光接收裝置，保證激光接收裝置與柴油機軸的剛性連接。

（4）連接設備。使用連接線連接好設備，確保激光發射裝置、接收裝置與主機之間的通訊正常。完成后即可開始進行測量（如圖 4）。

圖4 激光發射設備與接收設備的安裝示意圖

2.2.2 測量

具體測量步驟如下：

（1）用卷尺測量三個機械尺寸并輸入設備;

（2）將軸轉到三個不同的位置，轉角不能過小，否則影響精度;

（3）儀表自動計算出當前對中情況以及校正數據;

（4）記錄并打印測量數據，以獲得校正數據記錄。

2.2.3 調整

使用軸對中工具可進行精確的對中。計算機控制調整機組實際位置達到精度后，顯示裝置可實時顯示需要校正的位置不對中值。使用伺服機構調整機器時，當看到顯示單元上的數字減小到0，說明精確對中了。

通過這種簡單的三步法（即測量－對中－調整），可不需要重新檢驗。在垂直和水平方向分別采用這種方法進行平行和角度對中。

在實際對中操作中，進行縱向角度和平行對中操作時，需要在機組安裝角上適當加些墊片，既當誤差較大時，需要人工輔以伺服機構操作。

3 技術指標

3.1 對中儀

3.1.1 功能

（1）9-12-3時鐘法水平機械對中;

（2）軟腳測試;

（3）熱膨脹值預置;

（4）允差提示;

（5）濾波器:0～99級任選（消除測量環境影響，保證測量數據的重復性）;

（6）可存儲1000組測量數據。

3.1.2 技術指標

（1）測量距離：10m（遠大于需要的有效距離）;

（2）相對濕度：10－95%;

（3）最大顯示誤差：顯示值的1%±1digit（顯示值的1%±最后1位）。

3.2 測量單元

（1）制作材料：鋁合金;

（2）激光器類型：半導體激光器;

（3）激光波長：635～670nm，紅色可見光;

（4）激光安全等級：Class2;

（5）光輸出功率：<1mw;

（6）光束直徑：4mm;

（7）測量精度：0.001mm;

（8）探測器窗口尺寸：10×10mm;

（9）水平儀精度：0.50;

（10）保護：不受周圍環境光線的干擾。

3.3 顯示單元

（1）制作材料：氧化鋁/ABS工程塑料;

（2）顯示器類行：帶背光的圖形點陣液晶;

（3）篩選器：0～30級任選（消除測量環境影響，保證測量數據的重復性）;

（4）顯示屏尺寸：73×73mm;

（5）顯示精度:可選，0.1，0.01，0.001mm，5，0.5，0.005mils/thou;

（6）電池：4節2號電池;

（7）操作時間：24－48h;

（8）輸出接口:RS232接口。

3.4 其它

（1）多功能數字鍵盤;

（2）存儲能力：可存儲1000組測量數據;

（3）設置：可設置日期、時間、測量單位等參數。

4 結論

采用塞尺法和直尺法進行主軸對中，雖然實施起來比較簡單快速，但是不能為被測物提供必須的精度。即便采用千分表測量法，雖然能得到比較準確的測量結果，但需要專業操作人員去完成，耗費時間相當長，且對于列車用柴油發電機組，由于連軸器有保護裝置，故傳統對中校準方法無法實際使用。

采用激光對中儀精確對中的好處顯而易見。首先，它能極大地降低了機組的運轉振動和噪聲；其次，聯軸器上的應力小，過熱和斷裂的危險性少；第三，機組主軸軸承的使用壽命可以更長；第四，由于機組的運轉振動低

，所以密封件磨損小，漏油和污染的危險程度低、工作能耗也隨之降低，機組的使用壽命隨之延長。

本激光對中校準系統，是利用非接觸式精確激光技術來測量旋轉軸對中狀況（平行不對中和角度不對中）。對中需要的修正量可以直接從顯示器上讀出，通過精確伺服系統修正后，實際達到的對中狀況以標準格式顯示出來，達到了簡單、高效、實用的目標。