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船舶柴油机实验指导书王家宏 编二零零八年壹月实验一 曲轴拐档差的测量与轴线状态分析 中大型柴油机的曲轴由于长度长，重量重，弯头多，刚度差，很易引起挠曲变形。曲轴安装于机座主轴承上时，其轴线的平直度与各道主轴承座孔轴线的同轴度有关。当某道主轴承座孔轴线产生偏移，就会引起曲轴挠曲变形。偏移量越大，挠曲变形就越严重。若曲轴工作在过大挠曲变形的状态下，会使曲柄臂和曲柄销连接的过渡圆角处产生过大的拉压应力，导致该处产生疲劳裂纹，严重时会引起曲轴断裂。使用中的柴油机，常因某些原因引起主轴承下瓦高度偏差过大，而致使曲轴发生过大的挠曲变形。曲轴挠曲变形的程度是通过测量其臂距差来确定的。留距差的绝对值越大，曲轴挠曲变形就越严重，为了保证曲轴挠曲变形不致过大，有关部门对柴油机制造、修理、营运等不同情况都规定了臂距差的标准，轮机人员必须定期测量曲轴的臂距差，当某些曲柄的臂距差值超过了标准，可通过测得的各道曲柄的臂距差值绘制出曲轴轴线状态图，从而可分析引起臂距差超标的原因，以便采取合适的调整方法，使臂距差恢复至正常范围，保证曲轴长期可靠地工作。 一、目的：掌握曲轴臂距差的测量方法和曲轴轴线状态图的绘制，学会分析轴线状态 二、设备及工量具：中大型柴油机、拐档表、行灯 三、测量步骤： 1、确认拐档表的测量精度和正负值，校验表的灵敏性、准确性： 1)测量精度标于表的表盘上。 2)用手指按下表的活动测头，此时表针的转向、一般为顺时钔)即为负值(相对零刻度而言)：反之，为正值。 3)用手指按动表的活动测头，表针应转动灵活自如，放松后表针应能回到原来的位置，则表示灵敏性和准确性良好。2、在柴油机操纵台旁挂“禁止动车”警告牌，拆下曲轴箱道门。 3、将需测量臂距差的曲柄销盘至下止点后15左右的位置。如没有安装活塞连杆组时，应把曲柄销盘至下止点位置。 4、仔细清洁两曲柄臂上的冲孔，去除油污和杂物，以免引起测量误差。 5、目测曲柄的宽度。选择合适的量杆接到固定测头端并在量杆之间装上锁紧螺母，但不要拧紧 6、将表活动测头装入一个冲孔，小心地按压表体使固定测头进入对应端的冲孔。检查表的小指针应压一格左右。使表进入量程如果杆过长或过短，可通过拧入或拧出接杆螺纹来改变量杆的长度，然后将锁紧螺母锁紧。 7、对于重锤式拐档表，安装好后应将整个表用手沿周向轻轻转动表体(注意勿施以轴向推力)，观察表针有无摆动。若有摆动则多半是由于冲孔不洁或表杆不直所引起，应查明原因并消除。对非重锤式拐档表因盘车时表体不动，故可省略这一步。 8、转动表面将表大指针调到“0”位此零位即为下止点后15的臂距值，然后依次按转向盘车至270、0、90以及下止点前15处，分别读出测量数值，并记录于表1-1。 9、在确认测量无误后，再拆表进行下一个曲柄的测量直至全部测量完所有缸。 10、仔细检查清洁曲轴箱确认无误后关闭曲轴箱道门。11、按臂距差公式，计算出臂距差并记录于表1-1。四、注意事项， 1、测量中盘车者必须服从并正确执行测量者的指挥，避免误伤人或损坏仪表。 2、测量前应对冲孔进行清洁并检查，拐档表须经灵敏性和准确性检查。 3、全部测量过程中，只能按一个方向盘车。即使不慎盘过了要求的位置，也不要反向盘车，以免曲轴轴向窜动影响测量精度。4、完成測量过程中要随测量随检查测值的正确性和注意记录的正确性。 五、曲轴轴线状态分析 表1-1机器型号测量日期测量人曲柄位置及臂距差曲柄序号上止点下 止 点水平左水平右臂距差0195165下止点27090123456臂距差的规定范围1、作图法分析轴线状态 例：某柴油机(7缸)臂距差测量计算如下： 缸号7654621开档差+0.05+0.03+0.070.060.090.00+0.02作图方法： 1)将气缸轴心距按比例缩小画出曲轴示意图 气缸轴心距指两相邻气缸中心线的距离，可查随机图纸或实际测量得到，轮机人员在实际应用中只要在计算纸上画出气缸中心线即可，不一定非要画出曲轴示意图。 2)在1号缸右端以等比例画出一条辅助线。 3)为作图方便习惯上从尾缸做起，本例为第7号缸即靠近飞轮一缸。若按IS0932标准则为第一缸。 (1)在第7缸下方适宜的位置作一条水平线077交第7缸中线于点7、交第6缸中心线于。 (2)在第6缸轴心线点7向上量取5袼耶第7缸的臂距差+005mm(每格比例为001mm下同)，得点6。连接点6和点7得折线076，该段折线反映了由于第7缸有牛0.05mm的臂距差所引起的曲轴轴线弯曲状况。(3)延长线段76交第5缸轴心线于点6。(4)自点6向上量奴3格（第6缸臂距差为+0.03mm）得点5。连接点5利点6得折线567：该 图1-5 作图法定性分析曲轴轴线段折线反映了由于第6缸有+0.03mm的臂距差引起的曲轴轴线弯曲状况。 (5)延长线段56交第4缸中心线于点5。 (6)自点5向上量取7格(第5缸臂距差为+0.07mam)得点4。连接点5和点4得折线456，该段折线反映了由于第5缸有+0.07mm的臂距差所引起的曲轴轴线弯曲状况。 (7)延长线段45交第3缸轴心线于点4。 (8)自点4向下量取6格(第4缸臂距差为一006mm)得点3。连接点3和点4得折线345，该段折线反映了由于第4缸有一0.06mm的臂距差所引起的该段曲轴轴线的弯曲状况。 (9)延长线段34交第2缸轴心线于点3 (10)自点3向下量取9格(第3缸臂距差为0.09mm)得点2。连接点2和点3得折线234，该段折线反映了由于第3缸有一0.09mm的臂距差所引起的该段曲轴轴线弯曲状况。 (11)延长线段32交第1缸轴心线于点2。因为第2缸臂距差为0故不必量取是在原点上即点1。说明该段轴线无弯曲. (12)延长线段21交辅助线于点线于点1。 (13)自点1向上量取2格(第l缸臂距差为+0.02mm)得点0。连接点!和点。得折线012，该段折线反映了由于第1缸有+0.02mm的臂距差所引起的该段曲轴轴线弯曲状况。 4)将折线012345670平移下来用光滑曲线连接得出曲轴轴线状态图即C曲线，曲轴轴线状态分析。 5)做基线 (1)中速机无桥规时的作基线方法 过曲轴轴线状态图中的两个最低点作一条直线得XX。基线。或过轴线状态图包容范围的中点作一条直线得基线XX。 (2)低速机作基线方法 将桥规方法分别在1、8号主轴承处测量1、8号主轴颈的下沉量。 将l、8号主轴颈下沉量实测值减去原始桥规值(或上次大修时的桥规值)得出1、8号主轴承下瓦的磨损量。 将1、8号主轴承下瓦的磨损量分别补回到l、8号主轴承下瓦上，得点Y及点Y。连接点Y及点Y得Y一丫直线，该直线即为柴油机出厂时的原始桥规线(或上次大修时的桥规线)。 过轴线状态图的最低点作一条平行于YY直线得XX直线，该直线即为基线。 6)根据X一X基线作出曲轴轴线分析 XX基线可以认为是曲轴的理论轴线，将测绘出的曲轴状态曲线(图中豹C曲线)与XX基线比较可清晰的看出目前轴线的弯曲状况图中第5、6、7缸对应的轴线呈下弧线，说明第5、6、7、8号主轴承下瓦磨损较大而第2、3缸对应的轴线呈上弧线说明第2、3、4号主轴承磨损较小。如果将1、5、6、7、8号主轴承下瓦适当提高或将第2、3、4、号主轴承下瓦适当刮低，曲轴轴线即会近似于一条直线，其臂距差也会在允许的范围内。 对于使用厚壁瓦的低速机，毫无疑问刮低2、34号主轴承下瓦是容易做到的，若要抬高5、6、7、8号主轴承则必须换新瓦显然是不经济的。在实际应用中，只要将2、3、4号主轴承下瓦修刮到臂距差允许的范围内且保证有要求的厚度即可将轴线调整到合理的范围内然而考虑到较大的修刮量。若将最低的第6、7号主轴承下瓦换新适当抬高也是可行的。 在采用刮低或抬高下瓦的方法调整臂距差时，具体要刮低或抬高多少只能进行定性比较，从图中C曲线对应XX基线可看出第3号轴瓦需多刮，第4号轴瓦次之，第2号轴瓦刮的最少。在实际应用中应采用试刮法，即按照上述定性比较的刮削量进行第一轮刮削后再次测量臂距差看其发展方向，若向0值发展则说明分析正确。而后再次作图分析进行第二轮刮削直至符合要求。 在船厂检修时，臂距差应调整至标准范围并使轴线从O值到稍有负值(中间几缸轴线稍高)。在船舶营运中由于条件限制(技术的、配件的等)只要调整至极限标准之内即可。总之只要不超出极限范围一般的说可以保证曲轴安全运转。 3、经验法分析曲轴轴线状态： 经验法分析曲轴轴线状态判断下瓦高低是多年来人们在生产实践中总结出来的一种方法，现仍以上例为例叙述之(参看图15)，从图中不难看出曲轴轴线随臂距差变化的规律： 1)相邻两缸臂距差均为负值时，该两缸中间一道下瓦必然高且负值越大越高。 从图中曲线可看出第二和第三缸都是负值第三道主轴承下瓦高，与之相邻的第二和第四道下瓦也较高从而引起该段轴线向上弯曲。 2)相邻两缸臂距差均为正值时，该两缸中间一道下瓦必然低且正值越大越低。 从图中曲线可看出第七和第六第五缸都是正值，第七道主轴承下瓦低，第六道主轴承下瓦也较低从而引起该段轴线向下弯曲。 3)首缸和尾缸臂距差均为正值时，首端或尾端主轴承比相邻的主轴承高，反之则低。 从图可看出第七缸臂距差为正值且数值大而第八道主轴承较高，使该段曲轴呈下弧线弯曲。 上述分析方法一般来说是符合轴线随臂距差变化规律的，但由于影响臂距差的因素很复杂故采用经验法分析调整时，应按具体情况分析。调整时只能用试调法作少量修刮或抬高，然后再测量臂距差看其发展趋势，如果吻合则可进一步调整之。否则应重新分析查明原因再次调整之，直至满意。 注意：无论采用何种方法分析臂距差。在臂距差调整时必须采用试调法进行调整，不要想一次调整即可完成，否则欲速则不达。 项目二 气阀间隙检查和调整 一、目的：掌握气阀间隙检查和调整的操作方法 二、设备及工量具：柴油机、塞尺、扳手、螺丝刀 三、检查调整的方法和步骤：(以六缸四冲程机为例发火顺序l一53624) 1、逐缸检调法 l)按曲轴工作转向盘动飞轮，使第一缸活塞处于压缩行程(发火)上止点附近，进排气阀均关闭。 2)按说明书规定的气阀间隙值，用塞尺插入摇臂与阀杆顶端间隙之间，来回抽动塞尺手感稍有阻力即为最适宜的间隙，否则应予调整 3)若来回抽动塞尺阻力很小甚至无阻力说明间隙太大：反之，若手感阻力很大说明间隙太小。屯子调整。 4）用扳手拧松调节螺钉的锁紧螺母，将上述2)的塞尺：插入摇臂与阀杆顶端的间隙之间，一边用螺丝刀按调整要求拧动调节螺钉，一边同时插动塞尺，直至手感稍有阻力。即表示间隙值己合乎规定要求。 5)用螺丝刀止住调节螺钉，使之不能转动同时用扳手拧紧锁紧螺母。 6)再次来回抽动塞尺复校松紧程度是否变化直到完全合格为上止。 7)按曲轴工作转向盘动飞轮。经过一个发火间隔角(本例为20CA)可检调下一个发火缸(本例为第五缸)的气阀间隙。其余类推 2、两次检调法 1)按曲轴工作转向盘动飞轮，使第一缸活塞处于压缩行程上l卜点附近。 2)此时，可同时检调的气阀间隙如表2一1，其检调方法如上2)、3)、4)、5)、6、) 3)在检调完上述各缸气阀间隙后，盘动飞轮一圈。使第六缸活塞处于压缩行程上点。此时，可同时检调的气阀间隙亦如表2一1。其检调方法如上2)、3)、4)、5)、6)。 四、注意事项 1、气阀间隙检调的条件：柴油机处在冷态或热态按说明书规定，一般为冷态。被检调气阀的滚轮应落在凸轮的基圆上(即所谓通常讲的“气阀处于关闭状态”，但此说法严格地讲是不正确的)。可通过检查该缸进排气凸轮处在下八字位置确定之。 2、检查时，为达到要求的间隙值，所用塞尺的片数尽量少， 以防增大积累误差。塞尺应保持干净。 3、调整时应注意间隙变化与螺钉旋动的关系。活塞位置缸号一二三四五六第一缸处于压缩行程上止点可调气阀进、排进排进排第六缸处于压缩行程上止点可调气阀排进排进排、进项目三 供油提前角的检查与调整 喷油泵的供油提前角是指从喷油泵柱塞付开始供油的瞬间，至活塞到达上止点为止的曲柄转角。为了使柴油机充分地发出功率，最高爆发压力最好发生在上止点后5一10处，而柴油喷入气缸内。需要吸热蒸发与空气混合形成可燃混合气，并使气缸最高燃烧压力在上止点附近达到，燃烧放出的热量能充分膨胀作功。所以各型柴油机都在上止点前开始供油。 供油提前角是由喷油泵的凸轮轴(对单体泵是供油凸轮)相对于曲轴位置确定的。在额定工况下每种柴油机都有一个最佳供油提前角，它是由柴油机试制部门试验确定。在柴油机的说明书上有规定值。因为供油提前角过大、过小，均会导致柴油机功率下降，工作性能不良。当供油提前角过大时，由于燃油喷入气缸内压力和温度不够高的气体中，燃油不能能迅速吸热蒸发和形成可燃混合气因而燃油不能迅速燃烧而积聚在气缸内，直到曲轴转过一角度。缸内压力和溫度升高后燃油才能开始燃烧，这样从喷油到燃烧开即时始，气缸内积聚的燃油增多，一旦着火燃烧，会造成气缸内压力急剧上升，柴油机机械工作粗暴，发生敲击现象。由于最高燃烧压力太高，且冲击增大，柴油机机械效率下降，零件可靠性、寿命下降。当供油提前角过小时，燃油喷入气缸中经历的滞燃期短，因此，最高燃烧压力降低，爆发力量不足。使功率下降，同时整个燃烧过程后移，使大部分燃烧在气缸容积增大时进行，以致燃烧热量的利用率下降，排气温度升高，表现为柴油机容易过热，功率降低，油耗量增加，热效率显著下降。 由于供油提前角对柴油机的工作性能有明显的影响，所以在柴油机的使用和检修中，必须按规定检查和调整供油提前角的大小。 一、目的：掌握喷油泵供油提前角检查和调整的方法和操作步骤 二、设备及工量具：柴油机、喷油泵专用扳手、螺丝刀、扳手等 三、检调步骡 1、检查前的准备 1)检查飞轮壳上的上止点指针位置的准确性。2)用手动泵泵油排除燃油系统中的空气。拧松泵体上的放气螺钉，利用手动输油泵泵油，直到放气螺钉排出的燃油中不含气泡为止，井把放气螺钉拧紧。 3)将喷油泵齿条置于供油位置，并将第一缸高压油管紧座处接头旋开。 2、检查调整方法步骤 下面以“冒油法”为例来检查供油提前角。 1)按曲轴工作转向转动飞轮，使第一缸活塞位于压缩冲程上止点附近，此时若略微转动飞轮，第一缸进、排气阀均应不动作(对于四冲程柴油机如同时观察与第一缸曲軔在同一平面的另一个气缸进、排气阀应处于气阀重叠角位置，即进、排气阀均开后)。这时。上止点指针应对准飞轮上的“0”刻度左右，当拆下喷油泵前盖板观察时，第一缸柱塞弹簧应处于压缩状态。 2)反向转动飞轮约40，用螺丝刀撬动第一缸柱塞，观察出油阀紧座孔中出油是否带有气泡。当不再冒气泡时即可停止撬动。用棉纱头吸去多余柴油，也可用嘴吹去，使油面保持在出油阀紧座孔倒锥下部。也可在第一缸分泵拧上带玻璃管的接头来观察供油始点。预先用螺丝刀撬动柱塞压油，当玻璃管内出现油柱时便停止。3)顺曲轴工作转向缓慢而均匀地转动飞轮同时密切注意出油阀紧座孔中(或玻璃管)油面状况。当油面刚一发生波动的瞬间立即停止转动，此时表示第一缸开始供油。 图3-1 供油提前角检验示意图根据上止点指针所指飞轮刻度，便可得到供油提前角，如图31所示。这角度应在该型柴油机规定的供油提前角的范围以内。同时，对组合式喷油泵。油泵端盖板上的刻线与油泵凸轮轴接合器上的定时刻线应对齐，如图33中的4。对单体式喷油泵，该缸喷油泵体上的定时刻线应与导程筒上的定时刻线对齐。 4)当供油提前角与规定值范围不相符时，对组合式喷油泵可松开联轴器接盘上的两个螺钉，用手抓住油泵侧的接合器接 图3-2 组合式喷油泵 盘。 当需要提前(或滞后)则反工作转向(或顺工作转向)缓慢转动飞轮。使油泵传动轴侧的接合器接盘相对于油泵凸轮轴转过一个所要求的角度。传动轴接盘上刻有分度线，短格相当于3曲柄 转角，如图32所示。然后将两个螺钉拧紧再按上述方法重复检查一遍，直到供油提前角符合规定值范围为止。也可以转动飞轮使第1缸活塞位于压缩冲程上止点，再反工作转向转动飞轮，使飞轮壳上的上止点指针对准飞轮上的规定供油提前角刻度值。然后打开油泵前盖板，拧下喷油泵与传动轴接合器盘上的两个螺钉。用手反工作转向转动油泵凸轮轴40一60，使第一缸分泵柱塞与对应的凸轮基圆部相接触，再按油泵凸轮轴工作转向缓慢均匀地转动，当第一缸分泵出油阀紧座孔中的油面则一发生玆动助瞬间、立即停止转动，把接合器接盘上的两个螺钉拧紧，即调整完毕。为可靠起见，应重新转车进行校验，查看供油提前角是否符合要求。 3、对单体式喷油泵可采用如下几种调整方法 1)转动凸轮法：此法适用于分制式凸轮轴，由于凸轮与凸轮轴分开制造后组装，所以可转动凸轮，改变凸轮与凸轮轴之间的相对位置，从而改变了凸轮与曲轴的相对位置，达到改变供油提前角的目的当凸轮与固定在凸轮轴上的座套用端面细齿相啮合固定时，可松开锁紧螺母来转动凸轮。例如：83