實(shí)船柴油機(jī)曲軸臂距差的測量與分析

福建 方小明

曲軸是船舶柴油機(jī)極為的重要零件之一，其重量占整臺柴油機(jī)重量的7%～15%，造價占柴油機(jī)造價的10%～20%。曲軸的技術(shù)狀態(tài)直接影響柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、船舶的安全航行和經(jīng)濟(jì)性。但曲軸形狀復(fù)雜、剛性差，柴油機(jī)在長時間運(yùn)轉(zhuǎn)中，各道主軸承因柴油機(jī)各缸功率、軸承負(fù)荷及軸承間隙、潤滑等的不同，使下瓦產(chǎn)生不均勻磨損，即各道主軸承中心不等高，落坐其上的曲軸其軸線發(fā)生彎曲變形，引起曲軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，嚴(yán)重時會引起曲軸材料疲勞以致產(chǎn)生裂紋和折斷，所以應(yīng)加強(qiáng)曲軸的維護(hù)保養(yǎng)，減少曲軸的磨損，控制曲軸的變形和防止曲軸斷裂。

1 曲柄臂距差的概念

在曲柄上，兩個曲柄臂之間的距離稱為臂距，其值用L表示，俗稱拐檔值。那么在曲軸回轉(zhuǎn)一周中，曲柄分別在上止點(diǎn)、下止點(diǎn)位置或左平、右平位置時，曲柄的臂距值之差就稱為臂距差，俗稱拐檔差，用符號Δ表示。曲柄臂距差的計算公式：

Δ⊥＝L上—L下Δ－＝L左—L右

式中：Δ⊥為垂直平面內(nèi)臂距差，即上下臂距差。單位：mm

Δ－為水平平面內(nèi)臂距差，即左右臂距差。單位：mm

式中：L上為曲柄銷在上止點(diǎn)位置時的臂距值，L下為曲柄銷在下止點(diǎn)位置時的臂距值。單位：mm，L左為曲柄銷在左水平位置時的臂距值，L右為曲柄銷在右水平位置時的臂距值。單位：mm。

柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中曲軸會因各主軸承高低不等而產(chǎn)生整體變形。曲軸回轉(zhuǎn)一周每個曲柄都會隨之產(chǎn)生微量變形，且曲柄銷所處的轉(zhuǎn)角位置不同，曲柄臂距也不同。曲軸整體彎曲變形越嚴(yán)重，曲柄的微量變形就越大，曲柄臂距值變化就越大。所以可通過測量曲柄臂距的微量變化來了解曲軸整體的軸線狀態(tài)。

當(dāng)臂距差為（＋）值時，表示Δ⊥＝L上—L下＞0即Δ⊥＝（＋）值，說明曲柄銷在上止點(diǎn)時兩曲柄臂距值要比曲柄銷在下止點(diǎn)時的曲柄臂距值大，所以＞0為正值。

當(dāng)臂距差為（－）值時，表示Δ⊥＝L上— L下＜0，即Δ⊥＝（－）值，說明曲柄銷在上止點(diǎn)時兩曲柄臂距值要比曲柄銷在下止點(diǎn)時的曲柄臂距值小，所以＜0，為負(fù)值。

2 曲軸量表的使用方法

曲軸量表由百分表、接桿、可換量頭、滾花鎖緊螺母、重錘等組成。重錘的作用，是在曲柄銷處于不同位置時,可以使百分表表面始終朝上，便于讀數(shù)。旋轉(zhuǎn)可換測頭可使曲軸量表兩測頭的距離增大或減小。

①檢查曲軸量表的靈敏度。用手指按動曲軸量表一端的頂尖（即活動測頭），看表上的指針擺動是否靈活，放松后指針能否回到原來的位置。檢查無誤后，根據(jù)曲柄臂距的大小選擇并調(diào)整曲軸量表測量桿的長度，使之比標(biāo)準(zhǔn)臂距大于1mm～2mm。

②將曲軸量表兩端的頂尖（測頭）壓裝入兩曲柄臂的沖孔之后，轉(zhuǎn)動表盤將表指針調(diào)到“0”位，然后將整個表用手慢慢來回擺動2～3次,觀察表指針應(yīng)無擺動。

③讀取曲軸量表的值。當(dāng)將曲軸量表的觸頭（測頭）向表內(nèi)壓入時表盤上的讀數(shù)應(yīng)減少，在記錄此數(shù)據(jù)時可直接讀作“負(fù)”值，用“－”號表示。當(dāng)曲軸量表的觸頭外伸時，表盤上的讀數(shù)應(yīng)增大，在記錄此數(shù)據(jù)時可直接讀作“正”值，用“＋”號表示。即縮小為“－”增大為“＋”。

3 曲柄臂距差的記錄方法

按曲柄銷所在位置記錄讀數(shù)的方法。曲軸上帶有活塞連桿裝置的記錄形式，按曲柄銷轉(zhuǎn)到五個不同的測量位置來記錄讀數(shù)。

臂距差計算：如果按曲柄銷所在位置進(jìn)行記錄，那么臂距差Δ⊥＝L上－L下，Δ－＝L左－L右把圖中所記錄數(shù)值帶進(jìn)去計算即可。

4 臂距差測量步驟

①組配好曲軸量表。

②按所測量機(jī)型的正車轉(zhuǎn)向做好臂距差測量記錄表，如表1所示。

③打開曲軸箱兩側(cè)道門（或蓋板）。將需測量臂距差的曲柄銷轉(zhuǎn)到195°左右的位置。尋找并仔細(xì)清潔兩曲柄臂的沖孔，沖孔應(yīng)在距曲柄銷軸線為：（S+D）/2處（S為活塞行程mm；D為主軸直徑mm），除去孔中油污和雜物以免引起誤差。正確安裝曲軸量表，安裝時特別要注意連桿和連桿螺栓會不會碰到曲軸量表。安裝表的方法：先將曲軸量表的一尖端（活動測頭）放入一曲軸臂沖孔中。表的另一尖端（可換測頭）對準(zhǔn)另一曲柄臂的沖孔。用手向外旋轉(zhuǎn)可換測頭使測頭尖端進(jìn)入沖孔并壓縮（即預(yù)緊）約1 mm～2mm（看表面小指針偏轉(zhuǎn)1～2格），然后用滾花螺母將可換測頭鎖緊。

④將已安裝好的曲軸量表的表盤大指針調(diào)至“0”位，然后用手撥轉(zhuǎn)曲軸量表2～3轉(zhuǎn)，看表指針是否還指在“0”位，指在“0”位是正確的，否則應(yīng)重新檢查調(diào)“0”。

⑤確定盤車方向（即柴油機(jī)的正車轉(zhuǎn)向）、起始測量點(diǎn)（下止點(diǎn)后15°）后，曲柄銷自 195°位置開始，經(jīng) 270°、0°、90°、及 165°五個位置測量和記錄。

⑥取下曲軸量表，進(jìn)行下一缸測量。

將每次測量的臂距值填入臂距差測量記錄表1。

表1 臂距差測量記錄

5 繪制曲軸軸線狀態(tài)圖,作圖步驟如下

①畫出橫坐標(biāo)，并在其上等距畫出各缸中心線（即曲柄中心線）Ⅰ.Ⅱ.……Ⅵ和各道主軸承中心線1.2.……7.

②畫出縱坐標(biāo)令其表示臂距差值Δ⊥ 且在原點(diǎn)0以上為負(fù)值（根據(jù)臂距差為負(fù)值則主軸承偏高，因此把負(fù)臂距差值取在橫軸之上），原點(diǎn)0以下為正值（根據(jù)臂距差為正值則主軸承偏低，因此把正臂距差值取在橫軸之下）。

③將各缸的曲柄臂距差值Δ⊥ 分別標(biāo)于各缸中心線上。

④把各缸曲柄的臂距差值確定的點(diǎn)Ⅰ.Ⅱ.……Ⅵ連接起來，所得折線即為曲軸軸線狀態(tài)圖。折線上對應(yīng)于各主軸承位置點(diǎn)的縱坐標(biāo)，則表示各主軸承的相對高度。