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(tǒng)檢修發(fā)電車柴油發(fā)電機組的唯一基地，每年檢修柴油發(fā)電機組140多臺次,其中康明斯柴油發(fā)電機組(見圖1)占98%以上。

圖1 康明斯柴油發(fā)電機組

檢修后的柴油機與發(fā)電機主軸聯(lián)結(jié)的檢測，過去主要采用直尺法、塞尺法或千分表法，容易發(fā)生柴油機主軸與發(fā)電機主軸聯(lián)結(jié)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(fā)機組大部分旋轉(zhuǎn)配件的許多故障。為此，我們專門組織技術(shù)骨干進行攻關(guān)，在參考同行業(yè)的先進做法的基礎上，專門研制了適應解決康明斯柴油發(fā)電機組軸不對中問題的激光對中儀。

1 故障情況調(diào)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(fā)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(zhuǎn)主軸密切相關(guān)的故障73件，達36%（詳見如圖2）。

圖2 故障分析圖

故障統(tǒng)計情況和現(xiàn)場工程技術(shù)人員、技師多年的研究證明，柴油機與發(fā)電機主軸聯(lián)結(jié)后不對中，是產(chǎn)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(fā)電車正常運用調(diào)配的壓力。

2 激光對中儀的研究與運用

2.1 總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)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(diào)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(fā)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(tǒng)是在對中儀檢測后進行自動（或手動）調(diào)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(gòu)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(fā)電機組的柴油機與發(fā)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(tǒng)將儀表安裝于發(fā)電機組兩端。具體安裝步驟如下：

（1）將發(fā)電機組基本放置到位。

（2）安裝激光發(fā)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(fā)射裝置，保證激光發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(zhuǎn)到三個不同的位置，轉(zhuǎn)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(shù)據(jù);

（4）記錄并打印測量數(shù)據(jù)，以獲得校正數(shù)據(jù)記錄。

2.2.3 調(diào)整

使用軸對中工具可進行精確的對中。計算機控制調(diào)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(gòu)調(diào)整機器時，當看到顯示單元上的數(shù)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(diào)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(gòu)操作。

3 技術(shù)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(huán)境影響，保證測量數(shù)據(jù)的重復性）;

（6）可存儲1000組測量數(shù)據(jù)。

3.1.2 技術(shù)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(huán)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(huán)境影響，保證測量數(shù)據(jù)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(jié)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(shù)字鍵盤;

（2）存儲能力：可存儲1000組測量數(shù)據(jù);

（3）設置：可設置日期、時間、測量單位等參數(shù)。

4 結(jié)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(jié)果，但需要專業(yè)操作人員去完成，耗費時間相當長，且對于列車用柴油發(fā)電機組，由于連軸器有保護裝置，故傳統(tǒng)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(zhuǎn)振動和噪聲；其次，聯(lián)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(zhuǎn)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(tǒng)，是利用非接觸式精確激光技術(shù)來測量旋轉(zhuǎn)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(tǒng)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。