倪家南 上海铁路局上海动车客车段

上海动车客车段昆山检修车间，是上海铁路局车辆系统检修发电车柴油发电机组的唯一基地，每年检修柴油发电机组140多台次,其中康明斯柴油发电机组(见图1)占98%以上。

图1 康明斯柴油发电机组

检修后的柴油机与发电机主轴联结的检测，过去主要采用直尺法、塞尺法或千分表法，容易发生柴油机主轴与发电机主轴联结后轴对中存在一定的问题。要么是水平方向轴不对中，要么是垂直方向轴不对中，要么是轴角度不对中。而这种种轴不对中的情况，都会引发机组大部分旋转配件的许多故障。为此，我们专门组织技术骨干进行攻关，在参考同行业的先进做法的基础上，专门研制了适应解决康明斯柴油发电机组轴不对中问题的激光对中仪。

1 故障情况调查分析

昆山检修车间售后服务人员2004～2008年分别赴福州、厦门、杭州、阜阳、合肥、南京等单位上门服务199批次，处理康明斯柴油发电机组各类故障325个，其中属于柴油机部分的故障199个。在199件柴油机故障中，与旋转主轴密切相关的故障73件，达36%（详见如图2）。

图2 故障分析图

故障统计情况和现场工程技术人员、技师多年的研究证明，柴油机与发电机主轴联结后不对中，是产生故障的主要因素。它导致配件提前损坏，使用寿命缩短；机组反复检修，耗时、耗油、耗力；增加停机时间，加大了发电车正常运用调配的压力。

2 激光对中仪的研究与运用

2.1 总体结构

该系统主要包括两个部分。第一部分为激光对中仪器，第二部分为精确调整伺服装置。其中激光对中仪包括以下几个主要组成部分：⑴轴对中主机（带显示屏的PC或手持设备）；⑵激光发射装置；⑶激光接收装置；⑷激光部件安装固定器、固定杆等连接件。饲服系统是在对中仪检测后进行自动（或手动）调整的一套机械装置。

2.2 测量与安装方法

2.2.1 安装

伺服机构固定安装于操作台上（见图3），正常使用中不需要移动，测量时仅需要安装激光对中仪。

图3 操作台

柴油发电机组的柴油机与发电机连轴器处装有防护装置，无法直接将仪表安装在连轴器上。因此，系统将仪表安装于发电机组两端。具体安装步骤如下：

（1）将发电机组基本放置到位。

（2）安装激光发射装置。在柴油机外端轴外露部分使用固定器与连杆安装对中仪激光发射装置，保证激光发射装置与柴油机轴的刚性连接。

（3）安装激光接收装置。打开发电机轴外端的端盖，在轴上使用固定器与连杆安装对中仪激光接收装置，保证激光接收装置与柴油机轴的刚性连接。

（4）连接设备。使用连接线连接好设备，确保激光发射装置、接收装置与主机之间的通讯正常。完成后即可开始进行测量（如图 4）。

图4 激光发射设备与接收设备的安装示意图

2.2.2 测量

具体测量步骤如下：

（1）用卷尺测量三个机械尺寸并输入设备;

（2）将轴转到三个不同的位置，转角不能过小，否则影响精度;

（3）仪表自动计算出当前对中情况以及校正数据;

（4）记录并打印测量数据，以获得校正数据记录。

2.2.3 调整

使用轴对中工具可进行精确的对中。计算机控制调整机组实际位置达到精度后，显示装置可实时显示需要校正的位置不对中值。使用伺服机构调整机器时，当看到显示单元上的数字减小到0，说明精确对中了。

通过这种简单的三步法（即测量－对中－调整），可不需要重新检验。在垂直和水平方向分别采用这种方法进行平行和角度对中。

在实际对中操作中，进行纵向角度和平行对中操作时，需要在机组安装角上适当加些垫片，既当误差较大时，需要人工辅以伺服机构操作。

3 技术指标

3.1 对中仪

3.1.1 功能

（1）9-12-3时钟法水平机械对中;

（2）软脚测试;

（3）热膨胀值预置;

（4）允差提示;

（5）滤波器:0～99级任选（消除测量环境影响，保证测量数据的重复性）;

（6）可存储1000组测量数据。

3.1.2 技术指标

（1）测量距离：10m（远大于需要的有效距离）;

（2）相对湿度：10－95%;

（3）最大显示误差：显示值的1%±1digit（显示值的1%±最后1位）。

3.2 测量单元

（1）制作材料：铝合金;

（2）激光器类型：半导体激光器;

（3）激光波长：635～670nm，红色可见光;

（4）激光安全等级：Class2;

（5）光输出功率：<1mw;

（6）光束直径：4mm;

（7）测量精度：0.001mm;

（8）探测器窗口尺寸：10×10mm;

（9）水平仪精度：0.50;

（10）保护：不受周围环境光线的干扰。

3.3 显示单元

（1）制作材料：氧化铝/ABS工程塑料;

（2）显示器类行：带背光的图形点阵液晶;

（3）筛选器：0～30级任选（消除测量环境影响，保证测量数据的重复性）;

（4）显示屏尺寸：73×73mm;

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

（6）电池：4节2号电池;

（7）操作时间：24－48h;

（8）输出接口:RS232接口。

3.4 其它

（1）多功能数字键盘;

（2）存储能力：可存储1000组测量数据;

（3）设置：可设置日期、时间、测量单位等参数。

4 结论

采用塞尺法和直尺法进行主轴对中，虽然实施起来比较简单快速，但是不能为被测物提供必须的精度。即便采用千分表测量法，虽然能得到比较准确的测量结果，但需要专业操作人员去完成，耗费时间相当长，且对于列车用柴油发电机组，由于连轴器有保护装置，故传统对中校准方法无法实际使用。

采用激光对中仪精确对中的好处显而易见。首先，它能极大地降低了机组的运转振动和噪声；其次，联轴器上的应力小，过热和断裂的危险性少；第三，机组主轴轴承的使用寿命可以更长；第四，由于机组的运转振动低

，所以密封件磨损小，漏油和污染的危险程度低、工作能耗也随之降低，机组的使用寿命随之延长。

本激光对中校准系统，是利用非接触式精确激光技术来测量旋转轴对中状况（平行不对中和角度不对中）。对中需要的修正量可以直接从显示器上读出，通过精确伺服系统修正后，实际达到的对中状况以标准格式显示出来，达到了简单、高效、实用的目标。