实船柴油机曲轴臂距差的测量与分析

福建 方小明

曲轴是船舶柴油机极为的重要零件之一，其重量占整台柴油机重量的7%～15%，造价占柴油机造价的10%～20%。曲轴的技术状态直接影响柴油机的正常运转、船舶的安全航行和经济性。但曲轴形状复杂、刚性差，柴油机在长时间运转中，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，使下瓦产生不均匀磨损，即各道主轴承中心不等高，落坐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，严重时会引起曲轴材料疲劳以致产生裂纹和折断，所以应加强曲轴的维护保养，减少曲轴的磨损，控制曲轴的变形和防止曲轴断裂。

1 曲柄臂距差的概念

在曲柄上，两个曲柄臂之间的距离称为臂距，其值用L表示，俗称拐档值。那么在曲轴回转一周中，曲柄分别在上止点、下止点位置或左平、右平位置时，曲柄的臂距值之差就称为臂距差，俗称拐档差，用符号Δ表示。曲柄臂距差的计算公式：

Δ⊥＝L上—L下Δ－＝L左—L右

式中：Δ⊥为垂直平面内臂距差，即上下臂距差。单位：mm

Δ－为水平平面内臂距差，即左右臂距差。单位：mm

式中：L上为曲柄销在上止点位置时的臂距值，L下为曲柄销在下止点位置时的臂距值。单位：mm，L左为曲柄销在左水平位置时的臂距值，L右为曲柄销在右水平位置时的臂距值。单位：mm。

柴油机在运转中曲轴会因各主轴承高低不等而产生整体变形。曲轴回转一周每个曲柄都会随之产生微量变形，且曲柄销所处的转角位置不同，曲柄臂距也不同。曲轴整体弯曲变形越严重，曲柄的微量变形就越大，曲柄臂距值变化就越大。所以可通过测量曲柄臂距的微量变化来了解曲轴整体的轴线状态。

当臂距差为（＋）值时，表示Δ⊥＝L上—L下＞0即Δ⊥＝（＋）值，说明曲柄销在上止点时两曲柄臂距值要比曲柄销在下止点时的曲柄臂距值大，所以＞0为正值。

当臂距差为（－）值时，表示Δ⊥＝L上— L下＜0，即Δ⊥＝（－）值，说明曲柄销在上止点时两曲柄臂距值要比曲柄销在下止点时的曲柄臂距值小，所以＜0，为负值。

2 曲轴量表的使用方法

曲轴量表由百分表、接杆、可换量头、滚花锁紧螺母、重锤等组成。重锤的作用，是在曲柄销处于不同位置时,可以使百分表表面始终朝上，便于读数。旋转可换测头可使曲轴量表两测头的距离增大或减小。

①检查曲轴量表的灵敏度。用手指按动曲轴量表一端的顶尖（即活动测头），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，根据曲柄臂距的大小选择并调整曲轴量表测量杆的长度，使之比标准臂距大于1mm～2mm。

②将曲轴量表两端的顶尖（测头）压装入两曲柄臂的冲孔之后，转动表盘将表指针调到“0”位，然后将整个表用手慢慢来回摆动2～3次,观察表指针应无摆动。

③读取曲轴量表的值。当将曲轴量表的触头（测头）向表内压入时表盘上的读数应减少，在记录此数据时可直接读作“负”值，用“－”号表示。当曲轴量表的触头外伸时，表盘上的读数应增大，在记录此数据时可直接读作“正”值，用“＋”号表示。即缩小为“－”增大为“＋”。

3 曲柄臂距差的记录方法

按曲柄销所在位置记录读数的方法。曲轴上带有活塞连杆装置的记录形式，按曲柄销转到五个不同的测量位置来记录读数。

臂距差计算：如果按曲柄销所在位置进行记录，那么臂距差Δ⊥＝L上－L下，Δ－＝L左－L右把图中所记录数值带进去计算即可。

4 臂距差测量步骤

①组配好曲轴量表。

②按所测量机型的正车转向做好臂距差测量记录表，如表1所示。

③打开曲轴箱两侧道门（或盖板）。将需测量臂距差的曲柄销转到195°左右的位置。寻找并仔细清洁两曲柄臂的冲孔，冲孔应在距曲柄销轴线为：（S+D）/2处（S为活塞行程mm；D为主轴直径mm），除去孔中油污和杂物以免引起误差。正确安装曲轴量表，安装时特别要注意连杆和连杆螺栓会不会碰到曲轴量表。安装表的方法：先将曲轴量表的一尖端（活动测头）放入一曲轴臂冲孔中。表的另一尖端（可换测头）对准另一曲柄臂的冲孔。用手向外旋转可换测头使测头尖端进入冲孔并压缩（即预紧）约1 mm～2mm（看表面小指针偏转1～2格），然后用滚花螺母将可换测头锁紧。

④将已安装好的曲轴量表的表盘大指针调至“0”位，然后用手拨转曲轴量表2～3转，看表指针是否还指在“0”位，指在“0”位是正确的，否则应重新检查调“0”。

⑤确定盘车方向（即柴油机的正车转向）、起始测量点（下止点后15°）后，曲柄销自 195°位置开始，经 270°、0°、90°、及 165°五个位置测量和记录。

⑥取下曲轴量表，进行下一缸测量。

将每次测量的臂距值填入臂距差测量记录表1。

表1 臂距差测量记录

5 绘制曲轴轴线状态图,作图步骤如下

①画出横坐标，并在其上等距画出各缸中心线（即曲柄中心线）Ⅰ.Ⅱ.……Ⅵ和各道主轴承中心线1.2.……7.

②画出纵坐标令其表示臂距差值Δ⊥ 且在原点0以上为负值（根据臂距差为负值则主轴承偏高，因此把负臂距差值取在横轴之上），原点0以下为正值（根据臂距差为正值则主轴承偏低，因此把正臂距差值取在横轴之下）。

③将各缸的曲柄臂距差值Δ⊥ 分别标于各缸中心线上。

④把各缸曲柄的臂距差值确定的点Ⅰ.Ⅱ.……Ⅵ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。