王小果的论文 船舶柴油机臂距差的分析及影响因素

封面 重庆交通大学应用技术学院 三号黑体 200 届航运工程系毕业生论文 二号黑体 论文题目 论文题目 船舶柴油机臂距差的分析及影响因素船舶柴油机臂距差的分析及影响因素 四号宋体加粗 四号宋体加粗 班级 班级 07 级轮机工程技术五班级轮机工程技术五班 姓名 姓名 王小果王小果 指导教师 指导教师 何宏康何宏康 日期 日期 重庆交通大学应用技术学院航运工程系重庆交通大学应用技术学院航运工程系 毕业论文 设计 开题报告毕业论文 设计 开题报告 专业专业 07 级轮机工程技术级轮机工程技术 班级班级 轮机五班轮机五班 姓名姓名 王小果王小果 学号学号 081072121244 论文 设计 题目 论文 设计 题目 船舶柴油机臂距差的分析及影响因素船舶柴油机臂距差的分析及影响因素 论文 设计 纲目论文 设计 纲目 1 概述曲轴疲劳破坏浅析及预防措施 2 船舶柴油机曲轴臂距差测量方法 3 船舶柴油机曲轴臂距差影响因素分析与对策 4 总结和展望 总结和展望 论文 设计 开始日期论文 设计 开始日期 200 年年 月月 日日 指导教师指导教师 何宏何宏 康康 毕毕业业论论文文 设设计计 评评语语 专业专业 07 级轮机工程技术级轮机工程技术 班级班级 轮机五班轮机五班 姓名姓名 王小果王小果 学号学号 081072121244 题题 目目船舶柴油机臂距差的分析及影响因素船舶柴油机臂距差的分析及影响因素 论文 设计 篇幅 论文 设计 篇幅 图图 纸纸 张张 其他附件其他附件 指导教师评语 指导教师评语 论文成绩论文成绩 指导教师指导教师 200 年年 月月 日日 毕毕业业论论文文 设设计计 交交叉叉评评语语 一 交叉评阅评语一 交叉评阅评语 二 评阅成绩的评分二 评阅成绩的评分 论文评阅成绩参考标准 论 文设 计 内容正确性 方案可行性 论证严密 性和独创性 数据处理能力 计算能 力 分析解决问题能力 文字表达能 力及附件质量 工艺及过程论证 计算的正确性和严 密性 方案可行性 创新性 数据处 理能力 计算机应用能力 分析解决 问题能力 设计图纸的质量 文字水 平及其他附件质量 给定成绩 给定成绩 交叉评阅教师签字交叉评阅教师签字 年年 月月 日日 毕业论文 设计 摘要 题目名称指导教师 承担人姓名 系 专业 班 摘 要 签名 年 月 日 指 导 教 师 意 见 是否能参加毕业设计 论文 答辩 指导教师签名 年 月 日 注 本页一式两份 分别完成中 英文摘要 毕业论文 设计 答辩记录 项目记录成绩 自述答辩组提问 答辩组成员 答辩时间答辩组组长签名 毕业论文 设计 答辩评定 一 评语 根据学生答辩情况及其论文质量写出综合评价 一 评语 根据学生答辩情况及其论文质量写出综合评价 二 二 答辩成绩的评分答辩成绩的评分 答辩成绩评分参考标准 论 文设 计 能否在规定时间内正确地作出报告 语言表达能力 相关知识和问题的理 解 掌握情况 能否在规定时间内正确地作出报告 语言表达能力 对相关知识和问题的 理解 掌握情况 给定成绩 给定成绩 答辩小组负责人签字 答辩小组负责人签字 年 月 日 船舶柴油机臂距差的分析及影响因素船舶柴油机臂距差的分析及影响因素 班级 轮机五班 姓名 王小果 内容提要 柴油机重要的运动部件之一 大约占主机造价的 1 4 校中的质量好坏对保证船舶柴油机 的安全运行至关重要 曲轴的技术状态在曲轴安装和运行管理中在曲轴安装和运行管理中 校中的好坏对保证船舶柴油机的安全运行至关重要 特别是作为船舶推进装置的柴油机曲 轴 一旦发生故障 将危及到船舶的航行安全 曲轴臂距差反映了曲轴与轴系的轴线状态 曲轴与轴系的轴线不正 偏差过大将导致曲轴的不均匀磨损 导致疲劳裂纹甚至断裂 轮机 管理人员通过测量曲轴臂距差 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 本文以船舶柴油机曲轴为研究对象 介绍了臂距差产生的机理 测量的意义及检测工具 方法 分析了在柴油机曲轴安装和运 行过程中 影响柴油机曲轴臂距差变化的各种因素 并提出了在维护柴油机曲轴臂距差在合 理范围的相关对策 英文摘要英文摘要 The crankshaft of marine diesel engine is one of the important moving components In the crankshaft installation and operation management the crankshaft alignment of the diesel engine is crucial to its safe operation Especially diesel engine as ship propulsion device its role is irreplaceable Once the crankshaft out of order that will be likely to endanger the ship the safety of navigation Crankshaft deflection reflects the state of the shaft alignment The inaccuracy in crankshaft alignment causes t 目录目录 摘要4 5 Abstract5 6 第一章 引言12 18 1 1 概述12 13 1 2曲轴的轴颈的磨埙检测13 16 16 18 第二章 船舶柴油机曲轴臂距差测量方法18 27 2 1 曲轴轴系特点和臂距差检测意义18 19 2 1 1 曲轴轴系特点18 2 1 2 臂距差检测的意义18 19 2 2 曲轴臂距差19 21 2 2 1 臂距差概念19 20 2 2 2 曲轴臂距差与曲轴轴线状态的关系20 21 2 3 臂距差值标准21 23 2 4 臂距差测量工具与方法23 26 2 4 1 测量工具23 24 2 4 2 测量位置24 25 2 4 3 测量结果记录及计算25 26 2 5 小结26 27 第三章 船舶柴油机曲轴臂距差影响因素分析与对策27 35 3 1 轴系校中质量对曲轴臂距差的影响与对策27 28 3 2 主机机座垫块对臂距差的影响与对策28 29 3 3 主轴承不均匀磨损对臂距差的影响与对策29 30 3 4 飞轮重量对曲轴臂距差的影响与对策30 31 3 5 活塞连杆组件与气体力对曲轴臂距差的影响与对策31 3 6 货物配载对曲轴臂距差的影响与对策31 32 3 7 柴油机冷 热态对曲轴臂距差的影响与对策32 33 3 8 机座变形对曲轴臂距差的影响与对策33 34 34 35 第四章 总结和展望69 70 7 1 总结69 7 2 展望69 70 70 71 参考文献71 74 在学期间发表的论文74 第一章引言第一章引言 1 曲轴是船舶柴油机重要的运动部件之一 曲轴的作用是把活塞的往复 运动变成曲轴的回转运动 汇集并输出各缸的功率等 曲轴的形状复杂 刚性 差 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 所以应 加强曲轴的维护保养 减少损伤 尤其减少曲轴的磨埙 控制曲轴的变形和防 止曲轴断裂 曲轴的技术状态在曲轴安装和运行管理中 校中的质量好坏对保证 船舶柴油机的安全运行至关重要 特别是作为船舶推进装置的柴油机曲轴 一旦 发生故障 将危及到船舶的航行安全 曲轴臂距差反映了曲轴与轴系的轴线状 态 曲轴与轴系的轴线不正 偏差过大将导致曲轴的不均匀磨损 导致疲劳裂纹甚 至断裂 轮机管理人员通过测量曲轴臂距差 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 2 曲轴的轴颈的磨埙检测 柴油机经长期运转后使曲轴主轴颈和曲柄销颈产生不均匀磨埙 磨埙造成 轴颈尺寸减小和精度降低 几何形状变化 如产生圆度和圆柱度误差等 曲轴轴颈的圆度误差事故柴油机工作循环使曲轴轴颈回转一周时 在怨毒 方向受到大小和方向变换的作用产生的不均匀磨损所致 圆柱度误差是曲轴轴 颈受到气体力和运动部件重量作用产生弯曲应力 及活塞运动部件安装不良或 失中等 是轴颈在长度方向受力不均匀产生的不不均匀摩擦所致 圆度和圆柱度是衡量曲轴磨损程度的主要参数 圆度误差过大使轴与轴瓦 的配合间隙变化 破坏润滑油膜 降低轴承的承载能力 圆柱度误差过大使轴 承轴向分布不均匀 引起活塞运动装置的失中 所以 新造曲轴应符合图纸上 尺寸 几何形状精度的要求 运转中的曲轴圆度 圆柱度误差应符合说明书或 标准的规定 1 曲轴磨埙的检测 采用外经千分尺或游标卡尺测量曲柄销颈的直径 分别计算出它们的圆度和圆 柱度误差 并以说明书比较 判断曲轴的磨损程度 1 测量曲柄销直径 进厂修船时 柴油机解体后可在船上或车间测量 航行期间在船上测量曲柄销直径则需拆除活塞连杆装置 2 测量主轴直径 测量主 副柴油机各道主轴直径需拆去主轴承螺栓 上瓦 下瓦 最后清洁主轴颈 2 曲轴磨勋的修复 1 尺寸修理法 在保证曲轴强度和几何形状精度 位置精度的前提下 选用最小的加工余量进行车削曲轴轴颈轴颈减少量大于 0 01d d 为轴颈 时应 进强度效核 依修理尺寸配制轴瓦 保证恢复原配和间隙 在船上可采用装配 机原地车削或磨削 也可以人工挫削 2 恢复尺寸法 采用镀铬 镀铁等工艺恢复曲轴直径原有尺寸 目前 国内成功的采用无法蚀镀铁工艺修复大批各类曲轴 尤其可满足要求较大厚度 的曲轴 二 曲轴轴颈擦伤与腐蚀的检修 曲轴轴颈表面擦划痕 拉毛和擦伤等主要是润滑油中的机械杂质或磨埙 产物引起的 轴颈表面的腐蚀凹坑 锈斑 烧伤等是润滑油中含水分和酸过多 产生的电化学腐蚀或漏电等杂散电流引起的静电腐蚀造成的 当擦伤 腐蚀不是很严重时 尚未影响曲轴尺寸和几何精度时 一般采用 人工原地修磨予以消除 1 轻微擦伤 可采用麻绳或布条敷细纱制细纱纸缠于曲轴表面 人工往复拉动麻绳磨去伤痕 2 较浅擦伤 可用油石打磨消除伤痕后 再用砂纸打光 3 较深擦伤 采用轴光挫轻轻修挫 消除伤痕后 再用砂纸打 光 曲轴磨埙前 应用黄油将轴颈上的油空堵塞 以免赃物落如 修磨时注意 不要破坏轴颈的几何精度 由于修磨量很小 不会影响轴承间隙 但其几何形 状误差和表面粗糙度应符合标准要求 三 曲轴裂纹与断裂的检修 1 裂纹的检修 中国船级社的 钢质海船入级与建造规范 中规定 锻钢和铸钢的的曲 轴毛培均要进行无埙探伤检验 曲轴锻钢件所有加工表面均应进行磁粉无埙探伤 或者有情况进行着色探 伤 超声波探伤 以检查曲轴表面和内部的缺陷情况 2 曲轴裂纹和断裂的修理 1 裂纹小时采用修磨除去裂纹 并光洁 应有验船师监督和认 可 2 裂纹较深时应换新曲轴 组合式和半组合式可采用局部换新 法处理 3 曲轴断裂采用换新办法 如果在航行中断裂 尤其是主柴油 机曲轴断裂应采用应急焊接修理 抵达港口时在进行彻底修理 四 曲轴红套滑移修理 1 曲轴红套 红套又称热套 是实现零件过盈配合的工艺 利用热障冷缩的特性把曲轴 和空装配在一起 2 曲轴红套滑移 组合式或半组合式曲轴的主轴颈与曲柄臂套和处相对位置发生错动的现象 称为曲轴红套滑移 滑移时将影响各缸定时燃烧和功率 曲轴红套滑移主要是由于曲轴受到过大的扭转作用 3 曲轴红套滑移的检查 曲轴红套滑移时的征兆 柴油机汽缸定时不正 严重时有后燃 冒黑烟现 象 柴油机剧烈振动 停车后再不能启动等 在船上 轮机员可把红套时所划的曲柄臂中心线或曲柄臂上的安装拐当表 的冲空做为进行曲轴红套滑移的检查的标志 检查它们主轴颈纵向平行位置变 化便可以确定滑依的方向和角度 4 曲轴红套滑移的修理 1 航行时曲轴发生红套滑移时 若滑移角度不大时 可重调定 时降负荷 到港后修 2 滑移不重时在港进行原地修复 采用加热曲柄臂或用冷却主 轴颈的方法 并同时对曲轴施加扭矩使之反向转动滑移角度后复位 3 进厂修理采用更换主轴颈和重新进行红套修复 二二 曲轴臂距差曲轴臂距差 曲轴是一个结构复杂 刚性差的重要零件 容易产生弯曲变形 即便 是自重也可使其产生弯曲变形 运转中的柴油机主轴承有微量高低不等的状态 使坐与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 曲柄上的微量变形使曲柄臂之间的距离在曲 轴回转一周中产生的微量变化 可通过测其微量变化来了解曲轴整体的轴线状 态 1 测量部位 中国船级社标准 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 D 2 处 S 为活塞行程 毫米 D 为主轴直径 毫米 2 中国修船标准 中华人民共和国船舶行业标准 GB3364 91 对船 舶柴油机曲轴臂距差作出规定 曲轴臂距差测量点在 S D 2 处 曲轴在 冷态时臂距差标准 正常值不大于 0 000125S 即 1 25 S 10000 修理中飞轮端控制值不大于 0 00015S 即 1 5 S 10000 飞轮端如为弹性连轴节可适当放宽至不大于 0 000175S 即 1 75 S 10000 3 测量要求 一次装表完成全部测量 拐档表安装后应完成曲轴旋转 一周中各要求位置臂距差值的测量 测量过程中不允许改动拐档表的位置 当 曲轴未装活塞连杆运动件时 测量曲柄 0 度 90 度 180 度 270 度四个位置 臂距差值 再回原位检查有无误差 完成一个拐档的测量 当曲轴已装有活塞 连杆运动件时 则测量 0 度 90 度 165 度 195 度 270 度五个位置的臂距差 值 完成一个拐档的测量 4 检查方法 检查拐档表的灵敏度 检查无误后 根据臂距值 L 的大小选择并调整拐 档表测量杆的长度 使之比臂距值 L 大 2 毫米左右 并装上重锤 盘车使曲柄在适当的位置 清洁两曲柄臂上的测量孔 将拐档表装入两 曲柄臂的测量中 如找不到测量孔 应在距曲柄销轴中心线为基准的 S D 2 处的曲柄臂两边打上冲孔 安装正确后 要锁紧固定螺母 将拐档表指针调 0 位 并摆动拐档表 拐档表的指针在 0 位不变为好 正盘车转动曲轴 分别转至左平 上止点 右平和下止点四个位置 即 曲柄销自 0 度 90 度 180 度 270 度再回原位检查 共五个位置记录各位置 拐档表读数 曲轴拐档差值的计算与轴线状态分析 上下拐档差值 上下为 上下 L上 L下 左右拐档差值 左右为 左右 L左 L右 拐档差值 上下为正 时 曲轴轴线呈下弧线弯曲 即呈 形 表明该曲柄两端的主轴承比其相邻的主轴承偏低 拐档差值 上下为负 时 曲轴轴线呈向上弯曲 即呈 形 表明该曲柄两端的主轴承比其相邻 的主轴承偏高 同样 拐档差值 左右为正 时 轴线在水平面呈右弧线 弯曲 反之 拐档差值 左右为负 轴线在水平面上呈左弧线弯曲 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 绘制曲轴轴线状态图 按气缸中心距成比例地画出各缸曲柄都向上的曲柄示意图 在曲柄示意图的下方作与轴线平行的横坐标轴线 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 将正臂距差值取在横坐标轴线下 将负臂距差值取在横坐标轴线上 将各曲柄的臂距差值按其大小用直线连接起来 所得的折线即为曲轴轴 线状态图 5 测量的条件与要求 为了测量的准确 减小影响因素要求以下条件测量 在柴油机冷态条件进行测量 在冷却之后 环境温度减少热胀冷缩 使测量值准确稳定 也便于操作 夜间清晨或阴雨天气测量 船舶转载条件相同的条件下测量 对测量的要求 一次装表完成所有的侧量 柴油机正车运转进行测量 是测量值符合实际情况 精度高 6 测量曲臂差的目的 柴油机运转中各道主轴承产生不均匀磨埙 引起曲轴的的整体和局部的变 形 曲轴回转一周中曲柄臂的时张时合的微量变化 是曲柄销与曲柄臂的连接 处的过度圆角部位发生时拉时压的交变应力 微量变行约大 臂矩差植约大附 加应力也约大 当超过一定值就会产生裂纹和断裂 7 测量与记录 臂矩表在曲轴冲空装好后即可测量 现场记录测量读数依所选 以曲柄销位置为准记录臂矩值 以曲柄销为准记录某曲柄实测臂距值如下图所示 单位 1 100 mm 则垂直平 面臂距差 0 03mm 曲轴