【船机帮】影响船舶柴油机曲轴臂距差的因素与对策

曲轴是柴油机中最为重要的部件。

曲轴工况比较复杂，它在压力、惯性力以及力矩的共同作用下产生交变应力。

一旦发生故障，将危及柴油机的正常运行。

因此，在曲轴安装和维护保养过程中，维 护人员应了解影响曲轴臂距差变化的各种 因素，将其控制在合理范同内，确保柴油机正常运行。

因轴承磨损、中心线对线偏差等原因，曲轴在静止状态下已经承受相当大的弯曲力矩。

如在这种情况下继续运转，曲轴所承受的力矩将形成反复作用的附加应力，增加了曲轴折断损坏的风险。

特别是船用柴油机，安装在船体的基座上，曲轴较陆用型号更易发生形变。

目前，大部分曲轴折损事故都是曲轴应力形变所致。

为确保曲轴工作的稳定性，在安装、保养维修过程中必须保证曲轴臂距差在合理范围内。

笔者分析了曲轴臂距差的多种主要成因，并提出了相应的对策。

1.船舶传动系统安装对臂距差的影响与对策

船舶尾轴传动系统安装顺序如下：

从螺旋桨轴开始,并以螺旋桨轴法兰作为基准轴，依次安装中间轴、推力轴、齿轮箱，最后安装柴油机。

曲轴与传动轴系通过法兰刚性连接，且中心线一致。

因此，轴系与曲轴在法兰连接后，一定会使 曲轴臂距产生偏移和曲折。

当偏移值和曲折值超过船舶规范要求 (偏移不超过0.1mm，曲折不超过0.1mm／m) 时，曲轴主轴承磨损较大。

由于传动轴是通过法兰与柴油机曲轴连接且曲轴臂距差的影响集中靠近尾轴传动系统法兰的曲柄，因此可通过调节曲轴与传动轴系的中心线高低进行矫正。 

2.柴油机机座填充垫块对臂距差的影响与对策

在柴油机与尾轴调配对线安装时，垫块是重要部件，起到固定柴油机机座和调节机座位 置的作用。

一般柴油机机座的垫块由金属材料制成，形状多样,加工时需留0.1～0.2mm的研磨余量 ，且垫块与机座的间隙不可插入规格为0.05mm的塞尺。

由于金属材料具有良好的延展性、导热性，易热胀冷缩,因此金属垫块长期处在高温、高频振动的环境中易引起柴油机机座发生形变 ，从而导致曲轴臂距发生变化。

由此可见,如选择金属材质的垫块，要对接触表面进行精加工，且保证与柴油机机座的接触面积达到70％左右。

目前，主要使用环氧树脂高聚物制作柴油机垫块，此类垫块不仅可与不同形状的机座完全接触，而且导热性能差，隔振性能明显好 于金属垫块，有效地保障了曲轴臂距差在标准规定的范围内。

3.主轴承不均匀磨损对臂距差的影响与对策

柴油机在运行过程中，因为每缸工况存在差 异，所以曲轴的每个轴承所承受的应力不一致，磨损也不尽相同。

如果曲轴润滑油中含有固态杂质且在各主轴承上分布不均，也会造成相应主轴承磨损加剧。

主轴承磨损不均，就会引起曲轴各主轴颈的 不均匀下沉，从而造成曲轴轴线弯曲，曲轴臂距差发生变化。

主轴承磨损原因复杂，看似没有规律可寻。

但对特定的柴油机而言，在长期运行中是有规律可查的。

维护人员应在长期管理、保养过程中总结经验，掌握各道主轴承磨损的快慢程度，在调整曲轴臂距差时，将特定规律考虑进去，以保证柴油机曲轴臂距差调节的准确性。

在柴油机维修过程中，发现曲轴臂距差数值超出正常范围时，应用测量臂距差值和桥规值的方法检验曲轴轴线状态。

如果两者测量结果发生矛盾，则说明臂距差过大是由柴油机机座发生塑性形变所致。

4.飞轮对臂距差的影响与对策

柴油机曲轴上都装有飞轮，飞轮通常为铸铁、铸钢或锻钢制成的轮缘形结构，其大部分质量集中在轮缘处。

由于飞轮质量较大，靠近飞轮端的曲轴会发生下垂,对曲轴臂距差产生较大影响。

为了使装上飞轮后曲轴中心线的形变较小，曲轴臂距差不超过规定值，通常采取调整轴承高度的方法，主要有两种方法：

一是抬高外伸轴承的高度，可以使尾端曲轴臂距差负值减小到允许范围；

二是调高靠近飞轮的主轴承，也可以使曲轴臂距差负值减小，但存在使从飞轮端数第二个轴承脱空的风险。 

5.缸内气体压力对臂距差的影响与对策

柴油机在运行过程中，气缸内的油气混合物在高温高压的环境中发生燃烧，且气体体积迅速膨胀，高压气体通过活塞、连杆等连接件将推力传递给曲轴。

在这个高频且巨大的推力作用下,曲轴会产生 中线向下弯曲的现象。

对于曲轴在柴油机运行时承受的巨大推力，在维护保养过程中无法避免,但可以调节喷油泵，对供油量进行控制,从而达到减缓曲轴中心线下垂的目的。 

6.船体的形变对臂距差的影响与对策

由于船舶建造材料为钢板，因此船体是具备弹性的。

根据装载货物的位置不同，船体会发生不同 程度的弹性形变。

船体的形变会导致柴油机机座发生形变，进而使曲轴中心线发生变化。

因此，船舶装货时应注意配载均匀，不要将货物过于集中，以免船体形变过大导致曲轴发生形变，引起曲轴臂距差发生较大的变化。

特别是对船龄较大的船舶，更应注意装货前后曲轴臂距差的变化。

如果曲轴臂距差值超出规范允许的范围，应重新调整配载，直至符合规范要求,保证船舶柴油机的正常运转。

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