曲轴臂距差

二、曲轴臂距差曲轴是一个结构复杂、刚性爱的重要零件，容易产生弯曲变形，即便自重也可使其产生弯曲变形。

新造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，落坐于主轴承上的曲轴轴心线也呈直线状态。

经长时间运转，其他情况正常，仅各道主轴承下瓦产生不同程度磨损，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。

因此，柴油机正常运转情况下，曲轴轴线状态主要取决于主轴承下瓦的高低;反之，曲轴轴线状态也反映了各道主轴承的高低，也就是反映了各道主轴承下瓦的磨损情况。

1.曲轴臂距差的概念1)曲轴的变形运转中的柴油机主轴承高低不等便坐于其上的曲轴产生弹性变形，整根曲轴的变形为宏观的整体变形，在每个曲柄上的变形为局部的微量变形。

曲柄微量变形是曲柄臂之间的距离在曲轴回转一周中产生的微量变化。

2）运转中的曲柄研究曲轴变形时，为了便于分析曲柄的微量变形，简化问题，对运转中的曲柄进行以下假定:(1)主轴颈与曲柄臂之间为刚性连接，夹角为90º。

并保持不变;(2)主轴颈、曲柄销颈和曲柄臂均为刚性件，运转中形状不变:(3)曲柄销颈与两曲轴臂之间夹角α、β不仅相等且变化相同，即保持α=β如图8-27所示。

3）曲柄微量变形、曲轴整体变形与主轴承高低的关系当曲轴发生整体变形时，即发生轴线的弯曲变形时，分析曲轴的任一曲柄微量变形。

图8-28（a）所示:当曲柄的两个主轴承低千相邻主轴承时，该曲柄的两个主轴颈轴线向下弯曲呈塌腰形。

此时，将曲柄销转至上止点位置时，曲柄的两臂张开，臂距增大;曲柄销转至下止点位置时，曲柄的两臂收拢，臂距减小。

同样，将曲柄销分别转至左、右平位置时，曲柄臂距亦有相同变化。

图8-28(b)所示:当曲柄的两个主轴承高于相邻主轴承时，读曲柄的两个主轴颈轴线向上弯曲呈拱腰形。

此时，将曲柄销转至上止点位置时，曲柄的两臂收拢，臂距减小；曲柄销转至下止点位置时，曲柄的两臂张开，臂距增大。

同样，将曲柄销转至左、右平位置时，曲柄臂距亦有相同变化。

运转中的柴油机曲轴因主轴承高低不等而产生整体变形。

曲轴回转一周时，曲轴上的每个曲柄都会随之产生不同的微量变形，曲轴整体弯曲变形越严重，曲柄的微度变形也越大。

曲轴在装合状态下的整体变形即轴线弯曲度，难以直接测量，然而曲柄的微量变形是可以直接测出的。

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。

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:△⊥=L上—L 下，△_=L左—L右式中，△⊥、△_ ——分别为垂直平面、水平平面内的臂距值，mm;L上、L下——分别为曲柄销在上、下止点位置时的臂距值，mm;L左、L右——分别为曲柄销在左、右平位置时的臂距值，mm。

根据图8-28可以得出，△⊥= L上—L 下>0，即△⊥=(+)△⊥= L上—L下<0, 即△⊥=(-)结论:在垂直平面内，当曲柄的两个主轴承较低，曲轴轴线呈塌腰形或下弧线弯曲，即呈"∪"形时，该曲柄的臂距差△⊥为正值:当曲柄的两个主轴承较高，曲轴轴线呈拱腰形或上弧线弯曲，即呈"∩"形时，该曲柄的臂距差△⊥为负值。

这种关系从表8-10中可清楚地看出。

同样，在水平平面内亦可得出:△⊥= L上—L下>0，即△⊥=(+)△⊥= L上—L 下<0, 即△⊥=(-)结论:在水平平面内，当曲柄的两个主轴承位置偏右，曲轴轴线呈右弧线弯曲，即呈"）"形时，该曲柄的臂距差值乃一为正值;当曲柄的两个主轴承偏左，曲轴轴线呈左弧线弯曲，即呈"("形时，该曲柄的臂距差值乃一为负值。

曲轴臂距差值的大小表明曲轴弯曲变形的程度;臂距差值的符号表明曲轴轴线弯曲变形的方向。

4）测量臂距差的目的柴油机运转中各道主轴承产生不均匀磨损，引起曲轴的整体与局部的变形。

曲轴回转一周中，曲柄臂的时张时合的微量变形，使曲柄销颈与曲柄臂连接处的过渡圆角部位产生时拉时压的交变应力。

曲轴长期运转使之因无数次的重复变化而产生疲劳裂纹或断裂。

微量变形越大，臂距差值越大，表明曲轴的弯曲变形越严重和附加弯曲应力也越大，当超过材料的许用应力时，曲轴就会产生裂纹或断裂。

测量曲轴臂距差就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，在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。

所以，曲轴臂距差值关系到曲轴的使用寿命。

2.曲轴臂距差的测量1）测量点测量曲轴臂距值是采用专门的量表一一臂距表(如图7-7所示）。

测量前，根据曲轴臂距大小组装好臂距表量杆，并装于曲柄臂上的冲孔中，如图8-29所示。

曲轴臂距值测量点一般均设在距曲柄销中心线（S十D）/2处（S为活塞行程，mm;D为主轴直径，mm)。

为不便于迅速、准确地装表，一般在制造曲轴时在曲柄臂内侧中心对称线上（S十D）/2处打上冲孔，即图中A点，作为固定的测量点。

有的大型柴油机为了便于测量或避开轴孔套合处，将测量点设在曲柄臂下边缘B点。

由于曲柄臂中心对称线上各点距曲柄销中心线的距离不等，当曲轴回转时曲柄臂张开或收拢使中心对称线上各点的臂距值不等，距曲柄销中心线越远的点，臂距值越大。

所以B点的臂距值大于A点的臂距值，在B 点测得的臂距差△B>A点的臂矩差△A。

目前国内外均以(S十D)/2为测量点制订臂矩差标准，不适用于其他测量点测出的臂矩差。

所以，只有将B点的△B换算成A点的△A值后方可使用标准。

可按下式换算:△A=△B·OA/OB式中:OA——测量点A至曲柄销中心线的距离，mm；OB——测量点B至曲柄销中心线的距离，mm。

2)测量条件与要求为了测量准确，应尽量消除影响测量精度的因素，准确地反映曲轴轴线状态。

要求在以下条件下进行测量:(1)在柴油机冷态进行测量，柴油机热态是指停机时的状态。

柴油机停机后立即测量，机件热态使臂距表的测量值不准确，且随着温度的不断降低先后测量时的温度影响不同，所以测量值不稳定。

而冷态，即环境温度下，测量值准确、稳定，也便于操作。

(2)夜间、清晨或阴雨天气时测量海水，气温直接影响船体变形，进而影响曲轴臂距差值。

轮机员测量曲轴臂距差时应注意环境温度的影响，避免船舶在大阳暴晒下测量。

(3)船舶装载条件相同的情况下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。

对测量的要求:(1)一次装表完成全部测量臂距表安装后，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。

通常曲轴臂距差的测量位置是随柴油机安装完善程度而异。

当曲轴未装活塞运动装置时，测量0º、90º、180º、270º四个位置的臂距值可自其中任一位置装表完成全部测量；当曲轴已安装活塞运动装置时，测量0º、90º、165º、195º、270º五个位置的臂距值，自195º位置装表完成全部测量。

(2)柴油机正车回转进行测量测量曲轴臂距差庇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。

3）测量与记录臂距表在曲柄臂冲孔装妥后即可测量。

测量时，盘车使曲轴正车回砖一周，分别测量曲柄销在上，下止点位置和左、右平位置的臂距值，从臂距表读出测量值，并记录在专门表格中。

(1)曲轴末装活塞运动装置，曲轴回转一周，测最曲柄销较至0º、90º、180º、270º四个位置的臂距值和记录读数。

(2)曲轴已装活塞运动装置由于曲轴转至下止点时，活塞运动装置的位置恰好居中，不能安装臂距表和测量下止点的臂距值。

故生产中用曲柄销位于下止点前后各15º (以表不碰连杆为准)位置，即165º和195º位置的臂距值L¹下和L¹¹上的平均值（L¹下+L¹¹上）/2代替下止A(l80º)位置的臂距值L下，所以L下=（L¹下+L¹¹上）/2。

盘车至195º处装表，并将表的指针调至零值后依次测量195º、270º、0º、90º、165º五个位置的臂距值和记录读数。

现场记录测量读数依所选用的基准不同有两种方式:以曲柄销位置为准记录臂距值:以臂距表位置为准记录臂距值：以上两种记录方式不同，但基本概念不变，均按公式△⊥= L上—L下、△_= L上—L下，计算结果相同。

曲轴臂距差的精度与臂距表的精度、表的安装精度、读数误差和测量技术等有关。

可用以下方法检验测量精度，将测得的上、下止点臂距值之和与左、右平臂距值之和比较，二者差值在土0.03mm内，即（L上+L下）-（L左+L 右）<土0.03mm，表明测量基本准确。

如果几次测量结果均超过士0.03mm，表明曲轴存在严重变形。

必须指出，以上检验方法便是测量者用来粗略判断自己测量的准确性，而非衡量臂距差的标准，切勿混淆。

4）曲轴臂距差标准测量曲轴臂距差后，应对所测数值进行分析和判断。

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。

(1)柴油机说明书曲轴臂距差随柴油机机型、结构、尺寸稠计算方法不同而异。

各类柴油机说明书中均对其曲轴臂距差测量方法、安装值和极限值有明确规定。

MAN_B&W型柴油机测量点在{(S+D)/2—10}mm处，表8-11为其冷态时的标淮。

表8-11 MAN-B&W型柴油机曲轴臂距差标准（mm）注：1——正常值；2——曲轴上装有扭振减振器、调频轮、弹性联轴节等时，首尾两个曲柄的允许值；*——也用于判断曲轴变形测量的正确性。

(2)中国船级社规定在《海上营运船舶检验规程》(1984)中规定了曲轴臂距差测量点在(S十D)/2处。

曲轴与轴系连接后冷态下的臂距差标准如表8-12所示。

表8-12 曲轴臂距差标准（mm）(3)中国修船标准《中华人民共和国船舶行业标准》CB3364-9l、CB/T3544-94分别对船舶副柴油机和船舶主柴油机曲轴臂距差作出规定。

CB3364-91规定，曲轴臂距差测量点在（S十D）/2处，曲轴与发电机连接后冷态臂距差标准:正常值不大干0.0001255，即1.25S/10000;修理中飞轮端控制值不大于0.000155，即1.5S/10000;飞轮端如为弹性联轴节可适当放宽至不大于0.000175，即1.75S/10000 。