（实训项目六） 柴油机曲柄臂距差的测量

1、实训项目六 柴油机曲柄臂距差的测量一、项目实训教学目标1、掌握柴油机曲柄臂距差的测量与计算；2、会安装拐档表对曲轴臂距差测量；3、会画柴油机曲轴中心线状态图；4、分析柴油机主轴承的高、低状态。二、背景知识1、曲轴与其中心线。曲轴是船舶柴油机重要的运动部件之一。曲轴是个结构复杂、刚性差的重要零件，容易产生弯曲变形，即使自重也会产生弯曲变形。新建造的柴油机曲轴安放在机座主轴承上，因各道主轴承孔中心在同一直线上，安装于主轴承上的曲轴中心线也呈直线状态。但经长时间运转，各道主轴承下瓦产生不同程度的磨损，各道主轴承不等高，安装其上的曲轴其轴线发生弯曲变形，引起曲轴产生附加弯曲应力。在曲轴安装与运行管理中

2、，曲轴与轴系的轴线的较中质量、曲轴与轴系的轴线状态，对保证船舶柴油机安全运行至关重要，若曲轴与轴系的轴线不正，偏差过大将会导致曲轴不均匀磨损，导致疲劳裂纹甚至断裂。2、曲轴中心线的状态判断。在大、中型柴油机检修中，经常用测量臂距差的办法来检查曲轴轴线的状态和主轴承的磨损情况。臂距差反映了曲轴与轴系的的轴线状态。轮机员可以通过分析臂距差的变化情况，来了解曲轴与轴系的轴线工作状态，从而保证柴油机安全可靠运行，避免轴系事故的发生。3、测量曲轴臂距差的目的。是为了了解和控制曲轴的变形和主轴承的磨损状况，以防止曲轴的疲劳破坏。所以，轮机管理中轮机员应重视主、副柴油机曲轴臂距差的变化，按照要求定期检测、分

3、析，使臂距差值控制在说明书或规范的极限值以内，也就是把曲轴变形控制在弹性变形范围之内，切勿产生塑性变形。三、工具的正确使用测量曲轴臂距差值是采用专用的量表臂距表，也叫拐档表。如下图所示。曲柄的两个曲柄臂之间的距离大小称为臂距值，用L表示，俗称拐档值。曲轴回转一周中，曲柄销分别在上、下止点位置或左、右平位置时，曲柄的臂距值之差称为臂距差，俗称拐档差，用符号表示。图14 臂距表格组件1、拐档表的使用（1）拐档表（曲轴量表）的灵敏度检查。用手指按动曲轴量表一端的顶尖，看表上的指针摆动是否灵活，放松后指针能否回到原来的位置。检查无误后，根据臂距的大小选择并调整曲轴量表测量杆的长度，使之比臂距大12mm

4、。（2）拐档表安装调整。对配重式拐档表，当将表两端的顶尖压装入两曲柄臂的冲孔中之后应将整个表用手慢慢来回摆动23次，观察表指针有无摆动。若有摆动则多半是由于孔不正或两端的表杆不直所引起，为此要修正冲孔或校正表杆，消除后再进行测量。在确定安装良好后，转动表面将表上指针调到“0”位。（3）读取拐档值。由于不同结构的曲轴量表在测量臂距增减时表指针转动方向不尽相同，因而要注意观察，认真识别：当将曲轴量表的触头向内压入时，表面上的读数应减小。在记录此数据时，可直接读作“负”值，以“”号表示；当曲轴量表的触头外伸时，表面上的读数应增大，在记录此数据时，可直接读作“正”值，以“+”号表示。即缩小为“”，增大

5、为“+”。应该记住表指针的转动方向，以免读错正负。四、实训操作流程及操作方法1、拐档差测量步骤（1）在柴油机冷态下，打开曲柄箱道门。图15 臂距表安装示意图（2）将需测量臂距差的曲柄销转到下止点，如图15（a）所示。如果曲柄销上装有活塞连杆组，应把曲柄销转到下止点后15左右的位置。在此位置上装曲轴量表最为方便，以此作为起始位置，如图15（b）所示。（3）测量前，根据曲轴臂距大小组装好拐档表，并装于曲轴臂上的冲孔中，曲轴臂距差值测量点一般均设在距曲柄销轴线（S+D）/2处（S为活塞行程，mm；D为主轴颈直径，mm）。寻找并仔细清洁两曲柄臂上的冲孔，除去孔中油污和杂物，以免引起误差，见下图16。（

6、4）正确安装拐档表，特别要注意连杆和连杆螺栓是否会碰到拐档表。（5）装上拐档表23转后将拐档表预紧约12mm，用手拨转拐档表23转后将拐档表表盘调至零位。（6）确定盘车方向、起始测点（下止点后15）后，可根据销位法依次顺序测量五个或四个位置的拐档值。（7）取下拐档表，进行下一缸测量。图16 臂距表安装位置图2、拐档差记录方法（1）在测量未装活塞连杆组件的曲柄臂距时，分别在曲柄销处于上、下止点和左、右平，即曲柄销转到0、90、180和270四个位置进行测量和记录。（2）对装有活塞连杆的组件的曲轴，由于曲柄销在下止点位置时曲轴量表受连杆的阻碍而无法测量，对此应将曲柄销转到下止点后15左右作起始位置

7、，然后分别转至左平、上止点、右平和下止点前15左右，即曲柄销195位置开始，经270、0、90及165五个位置测量和记录。用曲轴柄销在下止点前、后各15的两个位置，即165和195的臂距值的平均数来代替曲柄销在下止点位置的臂距值。再反向转动曲轴，同样在上述几个位置上测量臂距值，也做好记录。现场记录测量读数依所选用的基准不同有两种方式。首先把各曲柄所测得的臂距值记录在按曲柄销（或拐档量表）所在位置的记录图上。图17为未装活塞连杆组件的曲轴臂距值测量记录图。图18为活塞连杆组件已安装在曲轴上的曲轴臂距测量记录图。其中a、b、c、d、e分别表示曲柄销和曲轴量表所在位置，箭头表示曲轴转动方向。两种记录

8、位置相反，但结果是一样的。通常按前一种方法进行记录。由记录的数据计算出臂距差：上下臂距差上下=L上L下； 左右臂距差左右=L左L右。上止点上止点ca左b d右 左d b 右 a c 下止点 下止点图17（a）以曲柄销位置为准记录臂距值图17（b） 以臂距表位置为准记录臂距值图18（a）以曲柄销位置为准记录臂距值图18 （b） 以臂距表位置为准记录臂距值如按曲轴量表所在位置记录臂距值，在计算臂距差时，应以记录图下面的数值减去上面的数值为曲轴的上下臂距值，即上下；记录图中右边的数值减去左边的数值为左右臂距差，即为左右。如按曲柄销所在位置记录臂距值，在计算臂距差时与上述相反。最后将测量记录填入到下表

9、3中。表3 臂距差测量记录表曲柄销号数曲柄销位置上止点下止点平均值拐档差L左平右平拐档差L1234563、绘制曲轴轴线状态图。如下图19所示。（1）按气缸中心距成比例地画出各缸曲柄向上的曲轴示意图。（2）在曲轴示意图下方作横坐标轴与曲轴轴线平行，各曲柄和主轴承位置用对应点的横坐标来表示。作纵坐标垂直于曲轴线。根据臂距差为正值则主轴承偏低，臂距差为负值则主轴承偏高，把正臂距差值取在横轴之下，负臂距差值取在横轴之上。（3）把各曲轴的臂距差值确定的点1、2、3、4、5、6连接起来，所得折线即为曲轴轴线状态图。折线上对应于各主轴承位置点的纵坐标，则表示各主轴承的相对高度。图19 曲轴轴线状态图五、实训

10、操作注意事项1、为了测量准确，应尽可能消除影响测量精度的因素，准确地反映曲轴轴线状态。2、应在柴油机冷态下进行测量。柴油机热态是指停机时的状态。柴油机停机后立即进行测量，机件热态使臂距差的测量值不准确，且随着温度的不断下降先后测量时的温度影响不同，所以测量值不稳定。3、船舶装载条件相同的条件下进行测量。船舶装载条件不同，船体变形不同，如空载与满载时的曲轴臂距差值不同。为了便于比较，应在相同的装载条件下进行测量。通常新造船舶和修理船舶都在空载条件下测量臂距差。4、一次装表完成所有测量。臂距表安装后，应完成曲轴回转一周中各要求位置臂距值的测量，测量过程中不允许改动臂距表的位置。5、柴油机按正车运转

11、方向进行测量。测量曲轴臂距差应按柴油机正车运转方向进行，使测量值符合实际情况，精度高。六、评估考核标准（1）评估要素：安装拐档表装曲轴臂距差测量及轴线状态分析 ；曲轴臂距差测量；画曲轴中心线状态图 ；分析主轴承的高、低状态 。（2）评估标准：操作过程准确，熟练（30分）；操作过程准确，比较熟练（24分）；操作过程准确，熟练程度一般，能完成操作（18分）；操作过程较差，只能完成部分操作（12分）；操作过程差，无法操作（06分）。七、实训总结与技能提升1、曲轴臂距差标准。在大、中型柴油机检修中，经常用测量臂距差的办法来检查曲轴轴线的状态和主轴承的磨损情况。测量曲轴臂距差后，应对所测数值进行分析和判

12、断。分析曲轴弯曲变形程度和变形方向，判断臂距差是否超过标准，确定主轴承高低和对其处理等。分析和判断的依据就是柴油机说明书和有关标淮（中国船级社规定、中国修船标准）。表4中反映了柴油机曲轴的臂距值与主轴承相对应的关系及臂距差允许极限值。表4 柴油机曲轴臂距差的规定每米活塞冲程的臂距差（mm）经修理试车后0.125营运中允许运转范围0.1250.250.25应限期修理最大极限0.30应立即停航修理对活塞冲程400mm，修理试车后可适当放松为每米活塞 冲程0.15mm，但不超过0.175mm柴油机说明书：曲轴臂距差随柴油机机型、结构、尺寸不同计算方法有所不同。各类柴油机说明书中均对其曲轴臂距差测量方

13、法、安装值和极限值有明确规定。轮机人员在现场工作时若不便于查表，也可以按经验公式计算。新建造或大修后的柴油机拐档差不大于0.0001S；航行中许可的拐档差应不大于0.0002S。S为活塞冲程。2、影响曲轴臂距差的因素。营运船舶影响主柴油机曲轴臂距差的因素很多，影响的情况也各不相同。了解和掌握这些影响因素对减少和防止曲轴疲劳破坏和分析曲轴损坏原因，以及修理、安装等有很大的意义。主要影响因素有:（1）主轴承下瓦的不均匀磨损机座上各道主轴承下瓦磨损程度不同使下瓦的高度不等，坐落其上的曲轴轴线发生弯曲变形，臂距差发生变化。各道主轴承因柴油机各缸功率、轴承负荷及轴承间隙、润滑等的不同，下瓦的磨损不同，也

14、无规律，所以，主轴承下瓦磨损使曲轴轴线状态、臂距差值和方向的变化也无规律。（2）机座变形和下沉机座变形和下沉都会使曲轴轴线弯曲变形、臂距差发生无规律的变化。船体变形、机座底脚螺栓和贯穿螺栓松动或重新预紧等均会使机座产生无规律的变形。柴油机机座与底座间垫铁松动或磨损变薄等使机座相应部位下沉，可用小锤敲击垫铁检查底脚螺栓。垫铁有无松动。新造船舶主柴油机在船上安装或船舶进厂修理时，不允许用调节底脚螺栓或贯穿螺栓预紧力来调整曲轴臂距差。（3）船舶装载的影响船体如弹性梁，受力产生变形，船体刚性差则变形就更加严重。货船装载不同船体变形不同，曲轴轴线状态和臂距差也会随之变化。船体刚性随船龄增加不断降低，曲轴

15、变形和臂距差变化也会随之增大。营运船舶应科学合理地配载，对于刚性差的船舶尤为重要。因装载引起船体过大变形，以致在每次装载后需测最曲轴臂距差，以检验船体和曲轴变形情况。当臂距差超过规定值时则需重新配戴，重新装货。（4）活塞运动装置和爆发压力的影响船用二冲程柴油机气缸爆发压力较高，目前最高己达l5MPa，通过活塞连杆作用于曲轴，使曲轴轴线朝塌腰形变化，且以曲柄销位于上止点时影响最大，使曲轴轴线朝塌馁形变化。臂距差值朝正值增大方向变化。（5）飞轮的影响飞轮装于曲轴尾端，使曲轴尾部轴线朝拱腰形变化，臂距差值向负值增大方向变化，而对曲轴其他曲柄的影响自尾向首逐渐减小。飞轮越重影响越大，对中小型柴油机的影

16、响也较大。（6）轴系连接误差的影响船舶主柴油机曲轴与轴系采用法兰刚性连接，轴系安装误差直接影响曲轴尾端轴线状态和臂距差的变化。要求曲轴尾端法兰与第一节中间轴首端法兰连接误差:偏移值不大于0.lmm，曲折值不大于0.lmm/m，以使曲轴尾端臂距差符合要求。3、曲轴臂距差的分析和调整测出各曲柄的臂距差后，虽然可以根据正负值来判断曲轴轴线的挠曲程度，但是并不能说明引起曲轴轴线挠曲的真正原因是各道主轴承磨损不均匀，还是由于船体的变形所致。因此还需用桥规测出各道主轴承的下沉量。若臂距差与所测得下沉量相吻合，则说明曲轴轴线挠曲变形是由于主轴承磨损所引起；若二者互相矛盾，则说明机座已经变形。因为当机座变形时

17、，各轴颈的桥规值是不变的而臂距差前应先检查机身、机座等各接合处有无松动。曲轴的臂距差受到各种因素的影响，它是柴油机和船舶在一定条件下作用的总和。因此，当分析臂距差时，应先了解它是在什么条件下测量的。在进行臂距差比较时，也应以在大致相同的条件下测得的臂距差互相比较才有意义。曲轴臂距差不可能在任何条件下全部接近零值。因为在某种条件下调整接近为零值的臂距差，条件一改变臂距差值也就跟着变化了，甚至超过允许极限。总的来说，为了延长柴油机的运行期限，应该在最常用的状态下使曲轴处于良好的技术状态，而在其他状态下臂距差也不要超过标准值。这样，在各种状态下，特别是在柴油机安装、修理和调整时，就要根据各种因素的主次及其影响规律来确定曲轴臂距差应该取正值还是负值较为合适。当根据各种因素分析后，确认需