曲轴拐挡差的测量和分析

曲轴拐挡差的测量和分析
拐档差也称臂距差。

柴油机曲轴上两个相邻曲柄臂之间的距离称为拐档值 (或称臂距值)。

曲柄销在上、下死点或左 、右舷位置时的两拐档值之差即为拐档差。

因此柴油机曲轴拐档差的测量其实也就转化为拐档值测量。

对于各条船舶的主辅机来说，曲轴无疑是一重要组成部件 ；而曲轴本身又是一个结构复杂，刚性较差 的部件，易产生弯曲弯形。

安装在柴油机机座主轴承上的曲轴 ，由于柴油机不停的运转会使主轴承轴瓦(特别是下瓦)产生磨损，其程度不同即会造成各道主轴承下瓦高低的不等 ，主轴承的中心线发生偏离，因而也就会导致曲轴变形，轴线弯曲，运转过程中产生了附加的弯曲应力 ；并且，反过来加剧了轴 瓦的磨损，形成恶性循环。

曲轴轴线变化使曲柄也产生变形 ，曲柄臂时而张开，时而收扰随曲轴回转周期变化：曲柄臂与曲柄销的连接的过渡圆角处就产生周期性变化的应力。

在这种周期性附加应力作用下，导致该处产生疲劳裂纹 ，甚至使曲轴断裂；因而 ，在柴油 机运转期间，了解主轴承或下瓦的高低情况(即曲轴轴线状态)很有必要。

而拐档差与轴瓦高低、曲轴变形有着密切的关系，因此重视主辅机曲轴拐档差的变化，测量并控制拐档差在允许的范围内，以免产生断轴事故是轮机员的一项重要工作。

1拐档差的测量
1．1测量 方法
臂距值是用专用的测量工具 即拐档表来测量的，测量时将拐档表安装在曲柄臂之间的固定位置上，并要求与曲柄销颈平行。

当拐档表安装的位置不同，所测得的臂距就不同，当然臂距差也就不同了。

因此，必须规定测量点的位置。

有些柴油机在曲轴制造时就在曲柄臂内侧打上冲孔，定为测量点的位置 ，以便于每次测量时迅速 、准确安装拐档表。

没有打冲 孔的柴油机通常规定测量点 ，设在距曲柄梢中心线(S+D)／2处 ，式中 S 为活塞冲程 ，D 为曲轴直径，图 1所示。

而一般为了测量方便，往往就直接把测量点选在曲柄臂内侧轴径最下端。

另外 ，对于在运行中的柴油机 ，由于活塞运动部件已装于曲轴上 ，当要测量曲柄销处于下死点位置时的臂距值 L 下时，连杆正好处于中间 ，拐挡表不能安装，所以实际工作中，将曲柄销在下死点的臂距值L 下由曲柄销位于下死点前 150和下死点后 150(度数没严格规定，只要求对称及不碰连杆为准)两位置臂距值 L 前 150、L 后 150平均值来代替即L 下=(L 前150＋L 后150)／2。

因此在实际测量中，要测 00、900、1650、1950、2700的五个曲柄位置的拐档值。

曲轴按正车或倒车回转一周，可全部测出，见图 2所示。

1．2测量分析
当按照曲柄销的位置来测量与记录时，为方便起见，柴油机曲轴拐档差一般只测垂直 ，水平两个位置 ，即
△垂直＝L上—L下
△水平＝L左—L右
式中：△一臂距差，mm
△垂直、△水平一分别为曲轴处于垂直平面内和水平平面内的臂距差，mm
L上、L下一分别为曲柄销在上、下死点位置时的臂距值，mm
L左、L右——分别为曲柄销在左、右弦位置时的臂距值，mm
测量的结果有以下两种可能如表1所示：
①当测得L 上> L下，即△垂直>0为“+”值时，表明该段轴轴线呈下塌形或下弧线弯曲，即为“”形，也可说明该曲柄所在两主轴承位置较低。

②当测得L上< L下，即△垂直<0为“一”值时，表明该段轴轴线呈上拱形或上弧线弯曲，即为“⌒”形，也可说明该曲柄所在两主轴承位置较高。

同样，当侧值L左>L右右即△水平>0，当为“+”值表明该段曲轴轴线呈右弧线弯曲，即为“)”形，也说明该曲柄所在两主轴承位置较低。

当L左<L右右时，即△水平<0为“一”值，表明该段曲轴轴线呈左弧线弯曲，即为“(”形，也说明该曲柄所在两主轴承位置较高。

这样通过测量臂距值，就可以大体判断曲轴轴线在垂直与水平平面内的弯曲情况。

1．3拐档差的规定
柴油机曲轴的臂距差允许极限值如表2所示。

注：对活塞冲程 400 mm，修理试车后可适当放宽为每米活塞冲程0．15 mm．但不超过0．175 mm
除了上述规定，轮机人员在现场工作时若不便于查表，也可按经验公式计算。

并且，理论上新建造或大修后的柴油机拐档差应不大于0．0001S；航行中许可的拐挡差应不大于0．0002S。

S为活塞冲程。

实际工作中一般参考依据如下：
(1)大修后的柴油机拐档差
△=(0．00125—0．0025)S 允许运转
△=(0．0025—0．003)S 限期修理
△>0．003S 立即修理
(2)新出厂柴油机拐档差一般应满足
△<O．00125S
1．4测量前提
(1)刮拂主轴瓦或换新主轴瓦后；
(2)船舶发生搁浅、碰撞等事故后；
(3)船体变形或机座变形后；
(4)柴油机修理过程中，如拆去飞轮后，活塞运动部件包装前后，紧固、贯穿将栓松开或预紧后，主机与轴系连接后等。

(5)船舶运行中的检查曲轴状态和主轴承磨损情况，定期对曲轴拐档差进行测量。

(6)船体刚性较差的船舶装载后。

1．5测量步骤
(1)打开曲拐箱门；
(2)盘车使柴油机 1#气缸处于开始位置，根据正倒车开始位置把曲柄销转到为下死点 15o 或后 15。

(在此位置安装拐档表最为方便)；
(3)检查曲轴是否支承在下轴瓦上，使用测隙规，以便获取正确拐档差；
(4)将拐档表装好后用手把表慢慢来回转动2—3次，并将刻度盘上的指针调到零位。

盘车使曲轴转至规定测量位置，读数并作记录；
(5)用同样方法测量其余各缸曲轴。

2实例分析
现摘抄一条实船 xx年 xx月 xx 日在 XN港的一次测量记录。

见图(3)与表3。

从测得数据看出曲柄梢位于上、下死点的臂距差之和与左、右弦时的臂距值之和大致相等，即L上＋L下≈L左＋L右右，可看出，测量的数据结果是比较准的。

若曲轴相邻两曲柄臂距差为“+”时，则它们中间的那道主轴承一般较低；为“一”时，它们中间主轴承一般较高，臂距差值愈大愈明显。

如图4所示，NO．1机臂距值大部分为“一”号，数值相差不大，说明没有严重磨损的轴承下瓦，曲线状态良好。

3讨论与分析
由拐挡差曲线表中所得的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。

如图4所示。

图 4 曲轴轴线状态图
(图中纵坐标代表各曲柄间拐档差的大小，
横坐标代表各曲柄和轴承的轴向位置。

)
检修人员测出曲柄的拐挡差后．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。

若拐挡差与所测的下沉量相互吻合，则说明曲轴轴线挠曲是由各主轴承磨损不均所引起；若两者相互矛盾．则说明机座已经变形。

因为当机座变形时，各轴承所测得的桥规值是基本不变的而拐挡差则变化很大。

当机座下塌时，整个轴线也随着塌下，而轴颈的下沉量并没变化。

所以，在测量拐挡差前，应先检查机身、．机座等各接合处有无松动、变形。

曲轴的拐挡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，当分析拐挡差时应先了解它是在什么条件下测量的。

在进行拐挡差比较时，一般应限定在相同的条件下。

曲轴的拐挡差不可能在任何条件下全部接近为零。

因为在某种条件下调整接近为零的拐挡差，当条件一改变，拐挡差值也马上随之变化了，甚至超过允许极限值。

总的说来，为了延长柴油机的运行期限，应在最常用的状态下使曲轴处于良好的技术状态，而在其他运行状态下拐挡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、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拐挡差该取正值还是负值较为合适。

当测得柴油机曲柄的拐挡差，画出曲轴轴线状态图后，根据各种因素分析，确认引起曲轴轴线挠曲的原因是各道主轴承磨损不均、过度磨损或轴瓦安装不当及损坏。

这时需要用修刮主轴承(拂刮轴瓦)来校正曲轴中心线，一般只能凭经验边刮边测量拐挡差，用多次试验的方法逐步校正曲轴的中心线。

4结论
实际运行的船舶柴油机，其曲轴的拐档差大小是多种因素综合作用的结果。

测量时要明确其前提条件，当有可能使曲轴拐档差发生较大变化的条件出现时，应及时、有效地进行拐档差测量，并根据测量的结果、机座或船体变形量及桥规测得主轴承下沉量等方面分析判断出引起曲轴拐档差变化的真正原因，及时采取有效措施来调整曲轴拐档差。

从而使曲轴对中良好，柴油机获得安全可靠的运行，延长其检修周期，减少一些不必要的麻烦与损失。