軸類零件的檢查與維修

王錦翠

(運(yùn)城職業(yè)技術(shù)大學(xué)，山西 運(yùn)城 044000)

0 引言

組成機(jī)器的典型零部件主要包括軸、軸承、齒輪、鍵等。其中，軸是支撐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等)的傳動(dòng)零件，在工作過(guò)程中主要承受彎矩和扭矩。在設(shè)備維修時(shí)，對(duì)于軸類零件的檢查和維修，必不可少。

1 軸類零件的檢查

軸類零件的失效形式主要有軸頸磨損、表面拉傷、軸裂紋、圓度誤差、同軸度誤差、彎曲變形等。零件的檢驗(yàn)分修前檢驗(yàn)、修后檢驗(yàn)和裝配檢驗(yàn)。在對(duì)軸做檢查前，必須對(duì)軸做好清洗，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在軸維修后也必須再次檢查測(cè)量，區(qū)分修理后零件的質(zhì)量是否達(dá)到規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以判定哪類零件是成品、廢品、返修品[1]。

1.1 軸頸磨損與表面拉傷檢查

軸頸磨損與表面拉傷其主要表現(xiàn)在表面粗糙度的變化上。檢查方式有目測(cè)和測(cè)量器具檢查兩種。目測(cè)主要針對(duì)損傷嚴(yán)重的情形下使用。測(cè)量器具一般有粗糙度比較塊和粗糙度測(cè)量?jī)x。測(cè)量出軸頸或表面的粗糙度與原設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比較，確定目前軸頸或軸的表面狀況[2]。

1.2 軸裂紋檢查

軸產(chǎn)生裂紋后，將會(huì)影響軸的剛度和強(qiáng)度，不能及時(shí)得到維修會(huì)影響設(shè)備的使用壽命，更嚴(yán)重的出現(xiàn)軸的斷裂造成人員傷害。對(duì)于軸上裂紋檢查通常使用的方法是磁粉探傷和超聲波探傷[3]。

1.3 圓度誤差檢查

圓度的檢查通常采用頂尖測(cè)量法(圖1a)、V形鐵測(cè)量法(圖1b)、游標(biāo)卡尺和千分尺測(cè)量法。主要檢查軸頸的磨損。用頂尖和千分表檢查，將軸放置在車床上，軸支撐在兩個(gè)同軸頂尖之間；用V形鐵和千分表測(cè)量法，將軸放置在同標(biāo)高的V形鐵上；用游標(biāo)卡尺或千分尺測(cè)量，將軸放置在平臺(tái)托架上。

圖1 圓度誤差檢查

1.4 同軸度檢查

檢查軸徑的同軸度時(shí)，使用專用的檢具(圖2)進(jìn)行測(cè)量。通常將軸的后端裝入堵頭，堵頭內(nèi)頂鋼球靠緊支承板，同時(shí)借助V形架將軸支撐在檢驗(yàn)平臺(tái)上，千分表測(cè)頭分別觸及各段軸徑表面，回轉(zhuǎn)主軸的同時(shí)，讀取各千分表指針的擺動(dòng)差即為同軸度誤差。

1.5 彎曲變形檢查

軸彎曲變形通常出現(xiàn)在細(xì)長(zhǎng)軸件上。階梯軸彎曲變形通常發(fā)生在軸的細(xì)長(zhǎng)段上。對(duì)于軸彎曲變形的檢查實(shí)質(zhì)上是軸段中心線直線度的檢查。軸直線度檢查可以利用車床兩頂尖或?qū)Ｓ猛屑埽箖奢S端中心等高(圖2)。用千分尺在軸段全長(zhǎng)從一端向另一端推動(dòng)，通過(guò)千分尺指針在表盤上的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差判定直線度值。通常在自然放置狀態(tài)下測(cè)定的直線度是軸彎曲變形的最大狀態(tài)。

1.支承板;2.鋼球;3.堵頭;4.V形架; 5.主軸;6.檢驗(yàn)平臺(tái)圖2 軸各軸徑同軸度檢查

2 軸類零件的維修

2.1 軸頸磨損與表面拉傷維修

軸頸磨損與表面拉傷根據(jù)是否有配合精度要求和損傷量大小情況進(jìn)行處理。

(1)對(duì)于無(wú)配合精度要求或損傷量較小的軸頸，采用細(xì)挫和砂布配合的手工修復(fù)法，恢復(fù)軸頸的圓度和圓柱度，手動(dòng)修復(fù)磨損量一般不大于0.2 mm。

(2)對(duì)于有配合精度要求的軸頸采用機(jī)械加工方法恢復(fù)軸頸的圓度和圓柱度，然后按軸頸的實(shí)際尺寸選配新軸襯，這種方法簡(jiǎn)稱鑲套法，在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常使用。

(3)重要軸的軸頸磨損量較小時(shí)，采用涂鍍、電鍍或噴涂等方式修復(fù)軸頸后，經(jīng)機(jī)械加工后恢復(fù)到原軸頸的精度；磨損量較大時(shí)，需先采用機(jī)械加工法恢復(fù)軸頸的圓度和圓柱度，但車銷量不超過(guò)原直徑的5%，以保證其強(qiáng)度不降低。機(jī)械加工完成后可以選擇在配合處重新設(shè)計(jì)配合方式和性質(zhì)，或可采用涂鍍、電鍍或噴涂工藝修復(fù)軸徑，在強(qiáng)度許可的條件下也可采用鑲套法處理[4]。

2.2 軸裂紋維修

軸出現(xiàn)裂紋后若不及時(shí)修復(fù)，就有折斷的危險(xiǎn)。根據(jù)軸裂紋的大小和深度不同，可以采用不同的維修方式。對(duì)于不受沖擊載荷、輕微裂紋的次要軸，根據(jù)軸用材料的不同，可采用粘接或焊接方法修復(fù)，待固化后進(jìn)行機(jī)械加工恢復(fù)軸的幾何尺寸，為提高焊后使用壽命，可在焊前預(yù)熱，焊后熱處理以消除焊接應(yīng)力。當(dāng)載荷大或重要的軸出現(xiàn)折斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)換，避免出現(xiàn)由于軸斷裂而引起的其他零部件損壞。

2.3 圓度誤差與同軸度誤差處理

使用后的軸造成圓度誤差的原因主要有磨損、碰撞，可能引起同軸度誤差的原因主要有軸徑的偏磨。對(duì)于有配合精度要求的軸段，這兩種誤差通常都需要先在該軸段位置采用堆焊、涂鍍、電鍍或噴涂等方式修復(fù)軸段，然后采用機(jī)械加工方法恢復(fù)軸段的幾何精度。同時(shí)，要注意軸段內(nèi)應(yīng)力的消除處理。對(duì)于無(wú)配合精度要求的軸段，在強(qiáng)度條件滿足的情況下，對(duì)軸段進(jìn)行機(jī)械加工恢復(fù)軸段圓度即可。

2.4 彎曲的矯直

無(wú)論是在拆卸、裝配還是保管過(guò)程中，軸都有可能發(fā)生彎曲變形。對(duì)于彎曲軸的矯直方法有冷矯直和熱矯直兩種。

冷矯直常見(jiàn)的有V形鐵與千斤頂矯直、V形鐵與壓力機(jī)矯直，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)軸還可以使用專用矯直機(jī)矯直。在冷矯直時(shí)要注意對(duì)軸件的保護(hù)。通常在軸件與V形鐵、壓力機(jī)的接觸位置墊銅皮或硬紙板等軟質(zhì)物料進(jìn)行保護(hù)。

熱矯直是利用軸材料熱脹冷縮的性能進(jìn)行矯直。熱矯直時(shí)需在軸彎曲的最高點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行加熱。為了避免因局部加熱引起的變形和應(yīng)力集中，根據(jù)軸變形程度不同，在加熱時(shí)應(yīng)合理加熱區(qū)域的形狀，如條狀(均勻變形使用)、蛇形(變形面積大，變形嚴(yán)重)、圓點(diǎn)狀(精加工的細(xì)長(zhǎng)軸)等。在熱矯直時(shí)，由于局部加熱會(huì)引起軸材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的變化，影響軸使用壽命。因此，在熱矯直后，應(yīng)采用軸原廠要求的熱處理方式盡快進(jìn)行熱處理，恢復(fù)軸的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。

軸類零件是機(jī)械中不可缺少的重要零件，也是維修工作中經(jīng)常要處理的主要零件之一。對(duì)于軸類零件的檢查是確定軸類零件當(dāng)前狀態(tài)必不可少的過(guò)程，維修則是恢復(fù)軸類零件正常使用的唯一方式。應(yīng)通過(guò)合理的維修技術(shù)確保軸類零件良好使用狀態(tài)，提高機(jī)械產(chǎn)品工作可靠性。

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