W-X系列新型智能柴油机驱动齿轮间隙测量技术分析

刘建安

(福建船政交通职业学院，福建 福州 350007)

目前，远洋商船智能柴油机中的代表机型之一是温特图尔(WinGD)W-X系列新型智能柴油机，其二冲程、大功率、共轨电喷智能控制的运行机理，代表此系列柴油机的最新前沿技术[1]。此系列柴油机在船厂新造或平时运行状态监控调整时，对其曲轴输出端的驱动齿轮的正确精密安装以及间隙调整是作业和管理工作中的重点和难点，本文以W-X62-B新型智能柴油机为例，对柴油机的驱动齿轮间隙测量技术进行改进。

1 柴油机驱动齿轮间隙测量常规技术

W-X62-B新型智能柴油机驱动齿轮的齿间间隙的大小是否合适，齿间是否精密配合，对柴油机本身的动力输出以及驱动齿轮所驱动的燃油共轨、伺服油共轨油泵的稳定运行产生重大影响，因此其间隙的精确校准在安装和调试中尤为重要。动力输出端齿轮齿间间隙示意图见图1，伺服油泵驱动齿轮齿间间隙示意图见图2。图1中的1、2处，图2中的3处即为驱动齿轮在安装和运转监控调试时所需重点关注的齿轮齿间间隙位置。1为伺服油泵单元中间驱动齿轮和燃油泵驱动齿轮之间的配合间隙；2为伺服油泵单元中间驱动齿轮和柴油机动力输出端齿轮之间的配合间隙；3为伺服油泵单元中间驱动齿轮和伺服油泵驱动齿轮之间的配合间隙。1、2、3这3个位置齿间间隙标准值见表1。

图2 伺服油泵驱动齿轮齿间间隙示意图

表1 齿间间隙标准值 mm

柴油机驱动齿轮的齿间间隙常规的测量是利用专用的厚薄规来进行，厚薄规又称塞尺，是许多厚薄不同的钢片按照顺序制成的一把厚度测量尺，每片钢片上都刻有厚度标记，单位为毫米，不同规格的钢片可以满足不同间隙的测量。

使用厚薄规测量柴油机驱动齿轮的齿间间隙示意图见图3。W-X62-B柴油机驱动齿轮在测量之前，需操作盘车机构转动曲轴，手动喷射润滑油到润滑齿间配合面，对驱动齿轮的所有齿牙进行全面检查，如果有异响、咬紧、偏磨等情况出现，应及时处理。

图3 厚薄规测量柴油机驱动齿轮的齿间间隙示意图

测量过程中，先将需要测量的驱动齿轮啮合工作齿面清理干净，不可有杂质或油污，根据技术说明书的齿间间隙标准，选择合适的厚薄规塞入间隙中测量，测量位置为齿轮啮合处，如图3中f1和f2所示，在齿轮两侧端面的前、中、后3个位置插入厚薄规进行测量。例如：齿间间隙0.42 mm,可使用厚薄规中0.40 mm和0.02 mm钢片叠加测量，测量手感可滑动但有迟滞现象，可基本确认此间隙为0.42 mm,再用0.40 mm和0.01 mm钢片叠加测量，滑动顺畅，以及0.40 mm和0.03 mm钢片叠加测量，迟滞卡阻，最终确认间隙值为0.42 mm。测量过程中，根据啮合齿面的间隙情况选用厚薄规片数，片数越少，其测量值越精确。使用时，不宜戴手套，并保持手部洁净；钢片滑动测量时，不可强行塞入间隙，不宜用力过大，否则会导致弯折。

W-X62-B智能柴油机在船厂试运行的磨合期间，管理人员必须每1～2 h对驱动齿轮之间的间隙磨合情况进行检查；在柴油机投入服务运行期间，也必须按照安装技术规格书的要求，定期检查这些间隙的状态和参数，及时调试。根据技术规格书,使用常规测量技术对其驱动齿轮的齿轮齿间间隙进行检查调整后，经实际运行，在规定技术时间的正常运行工况监测和检查后，发现柴油机的输出和燃油泵、润滑油泵伺服驱动运行状态不够稳定，会经常出现齿隙松动或卡滞，故采用以下改进方法以提高齿轮齿间间隙测量精确度。

2 驱动齿轮齿间间隙测量技术改进

测量技术改进后，其前期技术准备工作与常规测量技术一样，柴油机保持停车并状态良好，用盘车机构缓慢对柴油机盘车2～3转，检查柴油机运转状态，对驱动齿轮及其啮合的齿轮进行前期技术检查，确保齿轮工作面，尤其是啮合面洁净、光滑、无油污。

2.1 百分表(或千分表)测量法

百分表(或千分表)测量法[2]的工作原理是利用被测部件在测量杆细微直线移动的尺寸，经过仪表内部齿轮传动放大，通过仪表盘上指针的转动，确定出被测部件的精确位移量，是将测量杆的直线位移量变为指针角位移的一种计量设备。百分表(或千分表)仪表盘上有100个(或1 000个)等分刻度，每一等分刻度可表示测量杆移动0.01 mm(或0.001 mm)精确距离。

测量时，准备2个百分表A和B,针对某个齿轮齿间间隙测量位置(例如图1中的啮合位置1处)，一只百分表A将其磁吸支架固定在附近机座上，将测量杆对准驱动齿轮，并垂直于齿轮某个工作面，其仪表盘盘面朝向观测人员并调整指针为0；另一只百分表B将其磁吸支架也固定在附近机座上，将测量杆对准与驱动齿轮啮合的齿轮(例如图3中的被驱动齿轮)，并使测量杆垂直于齿轮某个工作面，其仪表盘盘面朝向观测人员并调整指针为0。此时，确保驱动齿轮不转动，小心操作盘车机构，可以采用“点动”操作模式。如图3所示，正向“点动”操作盘车机构，使被驱动齿轮的啮合齿轮在齿隙间细微移动，则百分表B的移动距离可以以其表盘上的指针朝某方向移动的数值精确测量，例如表盘上的指针朝正向移动6个最小等分刻度，即表示被驱动齿轮的啮合齿轮在齿隙间细微移动了0.06 mm(如果换成千分表，则是0.006 mm)。当被驱动齿轮的啮合齿轮在齿隙间细微移动触及到驱动齿轮的时候，百分表A表盘上的指针会有细微的偏移，可以将百分表A和B表盘上的指针都重新调0。反向小心“点动”操作盘车机构，使被驱动齿轮的啮合齿轮在齿隙间细微反向移动，此时，假设百分表B表盘上的指针反向移动数值为最小刻度等分35格，当触及到驱动齿轮的时候，即百分表A表盘上的指针有细微偏移但仍然保持0位时，表明位置1处的齿轮啮合齿间间隙为精确值0.35 mm。对于驱动齿轮2、3处的齿间间隙也可采取同样方法进行精确测量。

2.2 压铅丝测量法

采用压铅丝测量法[3]测量之前，先准备一些合适的铅丝，在选择铅丝时，一般选用直径为测量间隙标准值的1.2～3.0倍的铅丝。根据驱动齿轮测量齿间间隙的标准可选择直径1.5 mm、长度大约为200 mm的铅丝若干条。测量时，将准备测量但还未进入啮合的齿轮齿间间隙擦拭干净，图4为驱动齿轮齿间间隙压铅丝测量示意图，按照图4所示放置铅丝，一个位置(例如图1中1处)测量使用3条铅丝(如图4所示a、b、c，其中a、c之间的距离等于b、c之间的距离)，用透明胶带将铅丝沿着驱动齿轮齿廓形状弯折贴附，如图4山峰山谷状，测量位置为齿轮两侧端面伸入约15 mm处，以及距离齿轮两侧端面中线处。此时，小心操作盘车机构，可以采用“点动”操作模式，将3条铅丝一次性压入齿轮啮合间隙处，在齿轮啮合退出端小心取出3条铅丝，每条铅丝可以测量出如图4所示的0～9个啮合处的齿间间隙，使用千分尺即可测量在啮合处的铅丝精确厚度，提取其中齿隙最大值(anmax、bnmax、cnmax)和最小值(anmin、bnmin、cnmin)，并计算每个齿隙的平均间隙值Kn值为：

Kn=(an+bn+cn)/3,

(1)

式中，an、bn、cn表示在同一齿间间隙n处中的3个测量位置，n取0～9。

求取0～9啮合处的齿间间隙端面平衡性数值Δfn，此数值允许偏差最大值为此驱动齿轮两端面宽度的0.2%:

Δfn=an-bn。

(2)

对该处测量出的驱动齿轮齿间间隙的最大值、最小值和平均值进行技术规格书的技术确认，满足表1的标准范围即为状态良好。同理，对驱动齿轮其他处齿间间隙也可采取同样方法进行精确测量。

图4 驱动齿轮齿间间隙压铅丝测量示意图

W-X系列新型智能柴油机驱动齿轮的齿间间隙测量改进技术，能辅助船厂和船舶技术管理人员在生产实践中提高生产质量，优化测量精密度和精确度，最大程度上减少各种因素的误差影响。