重慶交大2013年畢業(yè)論文馮宏偉

1、英 文 摘 要輪機工程專業(yè)論文 專 業(yè)： 輪機工程 學生姓名： 馮宏偉 指導(dǎo)教師： 羅纓 重慶交通大學航海學院2013年摘 要船舶柴油機曲軸是船舶重要的運動部件，并且在運行的同時，面臨著眾多的復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境。通過分析船舶柴油機曲軸的各種故障現(xiàn)象：連桿軸頸的磨損、曲軸燒蝕現(xiàn)象、曲軸的彎曲與扭曲、曲軸的裂紋和折斷、連桿軸頸表面缺陷等常見故障，研究柴油機曲軸故障分析和修復(fù)工藝，以保證柴油機曲軸在工作中高質(zhì)量、高安全、高穩(wěn)定的運行，避免重大事故的發(fā)生，保護人身財產(chǎn)安全。關(guān)鍵詞：柴油機曲軸；故障診斷；修復(fù)與對策AbstractDiesel engine crankshaft is one of th

2、e most important components of the marine diesel engine. It can make the link reciprocation of the piston into rotary motion . The writing of this thesis Subject is through the analysis of a variety of marine diesel engine crankshaft failure phenomenon : the wear and tear of the connecting rod journ

3、al crankshaft ablation phenomenon, the crankshaft crack and break, connecting rod journal surface defects common failure to study the diesel engine crankshaft failure analysis and repair process , promote and continuously improve the technical level, in order to ensure that the diesel engine cranksh

4、aft in the work of high quality , high security , high and stable operation ,avoiding the occurrence of major accidents , to protect personal and property safety .Key Words：Diesel Engine Crankshaft；Fault Diagnosis；Repair And Countermeasures目 錄目 錄第1章 前 言1第1章 船舶柴油機曲軸故障診斷和修復(fù)對策的概況21.1 船舶柴油機曲軸以及曲軸的作用21.2

5、 船舶柴油機曲軸的工作環(huán)境3第2章 船舶柴油機曲軸常見的故障診斷方法和產(chǎn)生原因42.1 簡述船舶柴油機曲軸的故障診斷42.2 軸頸的磨損現(xiàn)象52.3 軸頸表面缺陷現(xiàn)象72.4 曲軸的彎曲與扭曲現(xiàn)象82.5 曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象102.6 曲軸燒蝕現(xiàn)象13第3章 船舶柴油機曲軸故障的對策153.1 簡述船舶柴油機曲軸的故障對策153.2 軸頸磨損現(xiàn)象的對策153.3 軸頸表面缺陷現(xiàn)象的對策153.4 曲軸的彎曲與扭曲現(xiàn)象的對策153.5 曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象的對策153.6 曲軸燒蝕現(xiàn)象的的對策15第4章 目前國內(nèi)外先進的船舶柴油機曲軸故障診斷方法164.1金屬磁記憶在線診斷技術(shù)164.2 激光

6、熔覆技術(shù)164.3 曲軸系統(tǒng)動態(tài)特性分析方法16結(jié) 論17致 謝18參 考 文 獻19附錄 附錄內(nèi)容20I2013屆輪機工程專業(yè)畢業(yè)論文前 言船舶柴油機曲軸是船舶柴油機的最重要的運動部件之一，它的作用是匯集柴油機各缸的功率，然后向外輸出。曲軸工作條件十分惡劣，在這種工作條件下，曲軸就會發(fā)生一系列的故障和問題。本篇論文的主題，就是分析船舶柴油機曲軸故障和它的修復(fù)，完善該方面的研究水平，加強診斷和修復(fù)技術(shù)，介紹當前國內(nèi)外先進的曲軸故障診斷和分析技術(shù)以及工藝等等。曲軸的工作條件惡劣表現(xiàn)在：曲軸受到很大的交變扭力、彎曲力、壓力、離心力和拉力的共同作用。同時，曲軸的各軸頸要在很高的比壓下作高速旋轉(zhuǎn)運動，

7、使軸頸和軸承受到高強度的磨損。曲軸在工作過程中面臨著受力復(fù)雜，應(yīng)力集中，軸頸磨損嚴重等眾多難題。由于曲軸的工作環(huán)境是極其惡劣的，曲軸一旦損壞，不僅影響柴油機的動力性、經(jīng)濟性，對船舶柴油機產(chǎn)生致命的破壞，還可能直接威脅到船舶的航行安全。發(fā)動機運行一定時間后, 曲軸連桿軸頸表面會產(chǎn)生劃痕、燒傷、硬度下降等缺陷。這些情況與曲軸工作條件和修理裝配情況有關(guān)。連桿軸頸表面會產(chǎn)生劃痕, 是潤滑油不清潔、濾清效果不好造成的。大、中型柴油機的曲軸較細長，剛性較低。安裝后，自重使主軸頸座貼于主軸承下瓦表面。因此各主軸承孔的中心連線就是各主軸頸中心的連線實際軸線。當各主軸承中心高低不一時，安裝后的曲軸中心線就不是一

8、根平直線而是呈彎曲弧線。曲軸斷裂是機械破壞的最終結(jié)果，其最初表現(xiàn)為裂紋。彎曲疲勞裂紋多開始于曲柄臂與軸頸的過度圓角處，然后向曲柄臂發(fā)展。扭曲疲勞裂紋則往往從園孔、圓角部位開始 ，與軸心線呈 45°方向向軸頸發(fā)展。而許多裂紋往往是兩種應(yīng)力復(fù)合作用破壞的結(jié)果。本篇論文的寫作主旨就是通過分析船舶柴油機曲軸的各種故障現(xiàn)象：連桿軸頸的磨損、曲軸燒蝕現(xiàn)象、曲軸的彎曲與扭曲、曲軸的裂紋和折斷、連桿軸頸表面缺陷等常見故障，研究柴油機曲軸故障分析和修復(fù)工藝，以保證柴油機曲軸在工作中高質(zhì)量、高安全、高穩(wěn)定的運行，避免重大事故的發(fā)生，保護人身財產(chǎn)安全。第1章 船舶柴油機曲軸故障診斷和修復(fù)對策的概況船舶柴油

9、機曲軸是船舶柴油機中最重要的運動部件之一，把功率傳給螺旋槳，帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，然后促使船舶前進或者后退。1.1 船舶柴油機曲軸以及曲軸的作用船舶柴油機曲軸是船舶柴油機的主要旋轉(zhuǎn)機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下（往復(fù)）運動變成循環(huán)（旋轉(zhuǎn)）運動。它是船舶柴油機上的一個重要的機件。（如圖1.1）主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構(gòu)。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑。柴油機曲軸是柴油機當中的主要旋轉(zhuǎn)機件，它是船舶柴油機最主要的部件之一，造價高，它的造價占整部柴油機總造價的1/4左右，主要有主軸頸、曲柄臂和曲柄銷組成1。

10、（圖 1.1）1.2 船舶柴油機曲軸的工作環(huán)境曲軸由于在工作過程中受力復(fù)雜，應(yīng)力集中，嚴重附加應(yīng)力大，軸頸磨損嚴重等，并且受到運動機件的慣性和離心力的作用，使曲軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、彎曲、剪切和拉伸、壓縮等復(fù)雜的交變應(yīng)力，同時受到海浪、風力、負荷的影響，曲軸的工作環(huán)境是極其惡劣的。曲軸是柴油機的重要運動件之一, 它是由主軸頸、曲柄臂和曲柄銷等組成的。曲軸是一根彎曲剛度較大、扭轉(zhuǎn)剛度較低的零件, 它所受的力和力矩為:( 1) 周期變化的燃氣壓力作用于各軸頸上, 對其進行快速沖擊;(2) 活塞連桿組上、下往復(fù)的運動質(zhì)量慣性力;（3) 曲柄銷、曲柄臂、連桿旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和曲軸平衡塊的離心力;( 4) 由各曲柄傳遞來

11、的扭矩及反扭矩, 相互作用于曲軸不同轉(zhuǎn)角位置上, 具有不同的大小和方向;( 5) 主軸承對主軸頸作用的支座反作用力;(6) 機體軸承孔的不同心度, 軸頸和軸承磨損、變形產(chǎn)生的階梯度以及機體變形引起的附加應(yīng)力;( 7) 扭振引起的附加應(yīng)力等。因此, 要求曲軸必須具有足夠的疲勞強度、較高的彎曲強度和剛度以及扭轉(zhuǎn)剛度和加工精度, 并具有一定的自振頻率; 同時, 也要求曲軸軸頸必須耐磨, 以提高使用壽命2。第2章 船舶柴油機曲軸常見的故障診斷方法和產(chǎn)生原因故障診斷技術(shù)是20世紀六七十年代產(chǎn)生并發(fā)展起來的一門綜合性邊緣科學，是研究機器或者機組運行狀態(tài)在診斷信息中的反應(yīng)，其研究內(nèi)容包括對機器運行現(xiàn)狀的識別

12、診斷，對其運行過程的檢測以及運行發(fā)展趨勢的預(yù)測等三個方面。2.1 船舶柴油機曲軸的故障診斷船舶機械故障診斷是針對船舶機械特點研制專門用于船上的故障診斷裝置或監(jiān)控系統(tǒng)。比如船舶柴油機運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的性能參數(shù)：溫度、壓力、轉(zhuǎn)速，零件尺寸變化，振動和噪聲，滑油中的磨損產(chǎn)物等均是故障診斷的部位、原因和后果等做出正確的診斷。應(yīng)用船舶故障診斷技術(shù)能有效的防止和減少故障，最大限度的縮短停機時間，具有操作方便、分析容易、診斷迅速和經(jīng)濟可靠的特點3。2.2 軸頸的磨損現(xiàn)象一、曲軸軸頸的磨損現(xiàn)象的原因分析：曲軸軸頸表面輕微磨損表現(xiàn)為表面擦痕，劃痕變粗糙。發(fā)生軸頸的磨損原因有潤滑油含雜質(zhì)、表面不清潔或軸承粗糙等原因所致

13、。它的處理方法有傷痕時應(yīng)用砂布，油石或修磨夾具加以去除，并應(yīng)拋光，以減少造成應(yīng)力集中源的可能。 軸頸磨損不均勻的影響因素：1) 曲柄銷因受作用力比主軸頸大，故曲柄銷磨損量大于主軸頸。 2) 曲軸中間主軸頸因受兩個相鄰氣缸作用，故磨損量比兩端的大些。3) 因活塞不正、連桿彎曲或曲軸油道雜質(zhì)在出口后沿長度方向分布不均等原因都會造成曲柄銷長度方向磨損不均。二、6135柴油機曲軸磨損故障分析：我國的大部分國內(nèi)中小型船舶, 大都采用135系列柴油機作為發(fā)動機, 特別是6135 柴油機機用量比例更大, 現(xiàn)就6135 柴油機曲軸故障及修理做一簡述。6135 柴油機曲軸為球墨鑄鐵、圓盤式組合曲軸，其特點是:

14、每個曲拐單獨制造, 然后用螺栓聯(lián)成一根完整的曲軸。這種曲軸制造方便，使用中若發(fā)現(xiàn)某曲拐損壞, 可單獨更換損壞的曲拐, 而無需將整根曲軸報廢。由于發(fā)動機的磨損及安裝、調(diào)整維修不當?shù)仍?，造成發(fā)動機曲軸軸瓦與曲軸軸頸之間配合間隙過大，引起發(fā)動機振動沖擊、噪聲加劇的故障，簡稱為大瓦響故障當該故障發(fā)生時，它不僅影響發(fā)動機的動力性，同時還影響發(fā)動機的經(jīng)濟性及可靠性嚴重時能導(dǎo)致曲軸軸承燒毀和曲軸斷裂等嚴重損壞所以對其進行早期預(yù)測，視情修理是保證發(fā)動機良好運行的必要條件。6135 柴油機的主軸承采用滾動軸承, 主軸頸無磨損; 連桿軸承采用滑動軸承, 軸頸磨損嚴重,而且很不均勻。其磨損的主要部位, 在連桿軸頸

15、彼此相對的內(nèi)側(cè)表面上。2.3 軸頸表面缺陷現(xiàn)象一、6135柴油機連桿軸頸表面磨損分析原因和分析：6135船用發(fā)動機運行一定時間后, 曲軸軸頸表面會產(chǎn)生劃痕、燒傷、硬度下降等缺陷。這些情況與曲軸工作條件和修理裝配情況有關(guān)。軸頸表面會產(chǎn)生劃痕, 是潤滑油不清潔、濾清效果不好造成的。因此, 6135 柴油機在工作200 h( 或相應(yīng)的公里數(shù)) 后, 應(yīng)拆洗刮片或粗濾器的濾芯和離心式細濾器的轉(zhuǎn)子。軸頸表面燒傷, 是配合間隙過小或潤滑油不足而造成的。因此, 修理時必須留有合適的間隙, 并保證運行時有足夠的潤滑油流量, 以帶走因摩擦而產(chǎn)生的熱量。軸頸表面硬度下降的原因, 主要是曲軸燒傷抱軸產(chǎn)生的高溫使軸頸

16、退火, 以及多次修磨使硬度高的熱處理表面層減薄或修磨時受熱退火而引起的8。2.4 曲軸的彎曲與扭曲現(xiàn)象 曲軸的基本工作載荷是彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷；對內(nèi)不平衡的發(fā)動機曲軸還承受內(nèi)彎矩和剪力；未采取扭轉(zhuǎn)振動減振措施的曲軸還可能承受著幅值較大的扭轉(zhuǎn)振動彈性力矩。這些載荷都是交變性的，可能引起曲軸疲勞失效。實踐表明，彎曲載荷具有決定性作用，彎曲疲勞失效是主要破壞形式。曲軸是內(nèi)燃機曲柄連桿機構(gòu)的主要組成部分、三大運動件之一，是主要傳力件。它的功用是把氣缸中所作的功，通過活塞連桿匯總后以旋轉(zhuǎn)運動形式輸出。此外，曲軸還傳動保證內(nèi)燃機正常工作需要的機構(gòu)和系統(tǒng)附件(如配氣機構(gòu)、燃油泵、水泵、潤滑油泵等)，因此曲軸

17、工作的可靠性和壽命在很大程度上影響內(nèi)燃機工作的可靠性和壽命。大、中型柴油機的曲軸較細長，剛性較低。安裝后，自重使主軸頸座貼于主軸承下瓦表面。因此各主軸承孔的中心連線就是各主軸頸中心的連線實際軸線。當各主軸承中心高低不一時，安裝后的曲軸中心線就不是一根平直線而是呈彎曲弧線。 若存在撓曲，曲軸在回轉(zhuǎn)一周中，兩個曲柄臂之間的距離（簡稱臂距）就會發(fā)生變化。當軸線呈下塌撓曲時，曲柄銷在上止點時臂距就會比曲柄銷在下死止點時的臂距大。若曲軸軸線呈上拱撓曲，則情況相反5。 （圖2.4）撓曲與臂距差（圖2.4.1）a)下弧線彎曲；b)上弧線彎曲曲柄臂擴張收攏變形主要發(fā)生在曲柄臂與曲柄銷連接處，造成曲柄臂與曲柄銷

18、連接過度圓角處產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力。由于這種彎曲應(yīng)力與氣缸內(nèi)氣體壓力無直接關(guān)系，故稱附加彎曲應(yīng)力，其數(shù)值大小難以精確計算與控制，但其反復(fù)作用是引起曲軸產(chǎn)生彎曲疲勞斷裂的主要起因，所以在安裝、管理中應(yīng)該嚴加監(jiān)視和嚴格限制。 通過測量曲柄銷在不同位置時的曲柄臂距進行比較，即可判斷該曲柄的軸線撓曲的情況16 。6135柴油機曲軸根據(jù)臂距差判斷主軸承的高低實例定性判斷方法主要有：1） 分析法對臂距差、軸線狀態(tài)和軸承位置基本關(guān)系分析軸承高度：當測得臂距差0該曲柄軸線呈塌腰形狀態(tài)，兩主軸承低于相鄰軸承；0軸線呈拱腰形狀態(tài)，兩主軸承高于相鄰軸承。利用基本關(guān)系判斷主軸承高低是最基本的方法，可以根據(jù)臂距差值迅速做

19、出判斷，生產(chǎn)中普遍應(yīng)用。2） 橋規(guī)法 （1）以機座上平面為基準，測取主軸頸距橋規(guī)的距離； 將曲柄轉(zhuǎn)至上止點測量， （或測取0、90、180、270°值后取平均值）。（2）主軸頸的下沉量 測取的橋規(guī)值與初始的橋規(guī)值之差為下沉量。（忽略了軸頸的磨損）（3）利用橋規(guī)值作曲軸軸線狀態(tài)圖 拂刮位置較高的軸承，更換磨損較大的軸承進行調(diào)整。 3） 臂距差法（1）經(jīng)驗判斷法以端部曲柄開始(自由端、或拆去飛輪的飛輪端)。 若0，表示1主軸承位置較相鄰2主軸承高； 若0 ，表示1主軸承位置較相鄰的2主軸承低；當相鄰兩缸如1或3的臂距差均為“”，則中間的“2”主軸承最低； 若1或3的臂距差均為“”，則中間

20、的“2”主軸承最高。 （2）簡單作圖法 以7號缸機為例，其臂距差值為：曲柄號+0.12+0.02+0.14-0.17-0.12+0.07+0.05作圖步驟：圖中，第5道主軸承位置最高，第2、7道主軸承位置最低。（3）較精確的作圖法（MAN-BW型柴油機作圖法）臂距差法：確定基準線的方法：(根據(jù)基準線，判斷各道主軸承的位置高低) 利用橋規(guī)值作基準線。 過首、尾端主軸承中點畫主軸承中線分別與曲軸軸線相交于一點，自該點分別向上截取線段等于各自的橋規(guī)值，連接首、尾橋規(guī)值線段終點的直線即為基準線。它相當于機座上平面，依其確定各道主軸承位置準確、合理。以曲軸軸線上位置最低的兩道主軸承處的連線作基準線 圖中

21、以第2、7道主軸承的連線XX作為基準線，各主軸承位置均較高，第5道主軸承最高，即磨損最小，此法簡便、合理。用首、尾主軸承中線與曲軸軸線的交點連線作為基準線。 此法簡便，為近似方法。2.5 曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象 曲軸斷裂是機械破壞的最終結(jié)果，其最初表現(xiàn)為裂紋。彎曲疲勞裂紋多開始于曲柄臂與軸頸的過度圓角處，然后向曲柄臂發(fā)展。扭曲疲勞裂紋則往往從園孔、圓角部位開始， 與軸心線呈 45°方向向軸頸發(fā)展。而許多裂紋往往是兩種應(yīng)力復(fù)合作用破壞的結(jié)果8。曲軸疲勞裂紋（圖2.5）彎曲疲勞損壞多發(fā)生于使用時間較長的柴油機上。扭曲疲勞損壞一般出現(xiàn)在柴油機運轉(zhuǎn)初期。彎曲疲勞損壞多于扭曲疲勞損壞6。（圖2.

22、5.1）一、引起曲軸產(chǎn)生裂紋的實際原因主要有：主軸承磨損不均，船體及機座變形等造成曲軸撓曲變形，運轉(zhuǎn)中使曲軸在較大的附加彎曲應(yīng)力下交變變形破壞。由于產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振（在臨界轉(zhuǎn)速下）使曲軸承受過大的附加扭曲應(yīng)力而破壞。由于爆發(fā)壓力太高或因軸承燒熔，使曲軸受到過大的彎曲載荷或過大扭曲載荷。在柴油機長期超負荷運轉(zhuǎn)，主機多次發(fā)生拉缸、咬缸等事故時，曲軸更易產(chǎn)生裂紋。曲軸坯材中存在白點、夾渣等缺陷或因鍛造工藝不良，使軸頸表面高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生缺陷，或因熱處理不良產(chǎn)生裂紋源。工作中，在交變負載下，這些地方首先破壞并向外擴展。由于設(shè)計、制造質(zhì)量低，使軸頸與曲柄過度圓角處或油孔圓角處過度圓角半徑太小或太粗糙，故使應(yīng)力集

23、中加劇，加快圓角處破壞。由于潤滑油變質(zhì)，酸性物質(zhì)或水分對軸表腐蝕，使抗疲勞強度下降。軸表面被磨成粗糙劃痕，則亦會加快裂紋產(chǎn)生。 二、6135船舶柴油機曲軸裂紋及斷裂的分析實例 ： 曲軸是船舶柴油機最主要的部件之一，它的作用是匯集柴油機各缸所做的功，并以回轉(zhuǎn)運動的方式傳遞出去由于曲軸受到數(shù)值很大且是周期性變化的扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮等多種載荷的作用，工作條件非常惡劣，所以不僅對它的加工精度要求非常高，材料也要求具有良好的綜合機械性能和疲勞強度曲軸造價特別高，一旦損壞，不僅直接影響柴油機的正常運轉(zhuǎn)和船舶的安全航行，還會造成巨大的經(jīng)濟損失目前，人們通常是在設(shè)計階段對曲軸進行應(yīng)力的核算，或者在事故發(fā)生之后對

24、曲軸進行檢查然而由于安裝調(diào)試誤差、柴油機各缸發(fā)火不均勻、機件的磨損、老化，以及船舶軸系振動失中等原因，曲軸實際應(yīng)力狀態(tài)難于維持在理論設(shè)計狀態(tài) 柴油機曲軸斷裂事故雖不是特別常見，但曲軸出現(xiàn)裂紋的事故卻時有發(fā)生對曲軸裂紋及斷裂的原因、表現(xiàn)、及預(yù)防措施進行研究，可以有效地避免機毀事故，極大地降低事故損失6。6135船用柴油機曲軸裂紋及斷裂故障多屬疲勞破壞。因為曲軸是一個彈性軸，在回轉(zhuǎn)中受到各缸交變的氣體壓力、往復(fù)慣性力和離心力， 以及由此引起的彎矩和扭矩的作用，發(fā)生強迫扭轉(zhuǎn)振動，形成復(fù)雜的交變應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)或彎曲振動附加應(yīng)力，加之曲軸形狀復(fù)雜。疲勞破壞一般可分為三種類型：扭轉(zhuǎn)疲勞破壞、彎曲疲勞破壞和扭轉(zhuǎn)

25、彎曲疲勞破壞。對于6135船用柴油機曲軸，扭轉(zhuǎn)疲勞破壞一般產(chǎn)生在柴油機使用的初期，發(fā)生損壞的部位，一般從應(yīng)力集中嚴重的油孔或軸頸過渡圓角處開始出現(xiàn)裂紋，并逐漸沿與軸線約成45。角的兩個方向在軸頸上延伸，直至發(fā)生斷裂扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂的特征是斷面與軸線成45。角的傾斜狀，斷面上的裂紋近似為螺旋線。6135船用柴油機曲軸的扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂雖然在曲軸的設(shè)計和制造過程中一般都會采取多種措施，調(diào)整曲軸的固有自振力矩的變化頻率，但共振現(xiàn)象仍有可能發(fā)生。這是因為激振力矩中包括氣缸中氣體力產(chǎn)生的周期性變化的力矩、曲柄連桿機構(gòu)的重力和慣性力的周期性變化的力矩以及曲軸所驅(qū)動的各機構(gòu)的周期性變化的阻力矩等。其中氣缸中氣體力產(chǎn)

26、生的周期性變化的力矩是使曲軸產(chǎn)生扭振的主要激振力矩。在多缸發(fā)動機上，各缸的氣體壓力產(chǎn)生的周期性變化力矩的大小是否均衡，對激振力矩的變化頻率有著直接的影響，是發(fā)生曲軸共振的潛在威脅。當各缸氣體壓力大小不等時，會在原有的扭振諧波中出現(xiàn)一個因各缸周期性變化的力矩振幅不等而形成的低頻諧波(各缸氣體壓力大小不等的扭振波形變化每工作循環(huán)重復(fù)一次，即這種低頻諧波的變化周期為720度，正常的變化周期與發(fā)火間隔角相等，為720。)。實踐證明，對曲軸有威脅的是那些振幅值較大、頻率較低的交變力矩。多數(shù)柴油機由于燃油系統(tǒng)使用柱塞式噴油泵對各缸供油，正常情況下，各缸的供油量就存在一定程度的不均勻度(額定轉(zhuǎn)速下的供油量不

27、均勻度應(yīng)不大于3，怠速時供油量不均勻度應(yīng)不大于30)在柱塞偶件經(jīng)過長時間磨損后，供油量不均勻現(xiàn)象更為嚴重，因而使各缸最大爆發(fā)壓力大小不均，所產(chǎn)生的周期性變化的力矩大小也不等，出現(xiàn)嚴重的功率不平衡現(xiàn)象。其后果是加劇了曲軸扭轉(zhuǎn)振動的附加應(yīng)力，容易發(fā)生曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞破壞。同時，各缸功率大小不均又使得各道主軸承的磨損不均勻，導(dǎo)致曲軸軸線彎曲變形，使曲軸回轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生過大的附加交變彎曲應(yīng)力，這是發(fā)生曲軸彎曲疲勞破壞的主要原因之一。由于曲軸的第一道和最末一道主軸承的磨損要比中間其它幾道的磨損要小一些，所以交變彎曲應(yīng)力沿其長度方向的分布是中間和兩端曲柄有較大值，使得曲軸彎曲疲勞破壞經(jīng)常出現(xiàn)在曲軸中間或兩端的曲柄

28、上。一般情況下， 曲軸的彎曲疲勞破壞遠多于扭轉(zhuǎn)疲勞破壞。這是由于曲軸的彎曲應(yīng)力集中系數(shù)比扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中系數(shù)大，但更主要的是因為曲軸的彎曲應(yīng)力難于精確計算。柴油機在運轉(zhuǎn)中由于各道主軸承磨損不均勻致使曲軸軸線彎曲，曲軸變形，產(chǎn)生很大的附加彎曲應(yīng)力。運轉(zhuǎn)中的曲軸各道主軸承磨損量是難以掌握和控制的，因此所致的附加應(yīng)力也就難以計算和控制。相反，曲軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可以通過扭振計算很準確地獲得，并且可以采取有效的減震措施，在柴油機運轉(zhuǎn)中避免扭轉(zhuǎn)過載，因此， 曲軸的扭轉(zhuǎn)疲勞破壞相對的少些。2.6 曲軸燒蝕現(xiàn)象 曲軸燒蝕，主要由曲軸軸頸與軸瓦間未能形成有效潤滑油膜，使得曲軸軸頸與軸瓦直接摩擦所 致。當柴油機發(fā)生曲軸燒

29、蝕時，會冒白煙，發(fā)出金屬撞擊異響聲，甚至會造成曲軸與軸瓦抱死在一起 而無法轉(zhuǎn)動。一、發(fā)生曲軸燒蝕現(xiàn)象的原因和分析：1 機油品質(zhì)差HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)1)機油品質(zhì)低劣。選用的機油質(zhì)量等級和粘度等級較低，或不同牌號機油進行摻兌使用，造成機 油的使用性能達不到要求 ；機油使用過程中混入了大量灰塵，以及因柴油機工作溫度過高等使機油氧化變質(zhì)。氧化變質(zhì)的機油呈黑色、無光澤，濃度增大，用兩手指捻機油，感覺機油里有粉塵、雜 質(zhì)等。若發(fā)現(xiàn)所用機油呈現(xiàn)以上現(xiàn)象時，必須及時更換。2)機油變稀。由于一部分柴油機噴油泵潤滑采用壓力潤滑方式，一旦噴油泵與潤滑油道密封失 效。柴油進入潤滑油腔，將會使柴

30、油機潤滑油稀釋變質(zhì)。此外，若水套有裂紋或有砂眼氣孔，使冷卻 水滲入機油里也會使得機油變稀?？蓹z查柴油機上部零件(缸蓋上平面、氣閥機構(gòu)、缸蓋罩殼)是否有水蒸氣或水珠。若發(fā)現(xiàn)使用中 機油容量增加，濃度下降，粘度降低，并有生油味則說明機油中混入柴油。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)2 機油存量不夠、機油壓力較低HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)機油存量不夠、機油壓力較低，會造成柴油機潤滑機油流量不足，進而不能保證柴油機曲軸軸頸 與軸瓦之間形成潤滑油膜。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)可檢查油底殼內(nèi)機油的數(shù)量和機油壓力表的讀數(shù)，進一步檢查機油管路中有無堵塞、泄漏等異常 現(xiàn)象

31、。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)3 曲軸軸頸與軸瓦間隙太大或太小HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)1)曲軸軸頸與軸瓦因間隙太大，致使柴油機機油壓力較低，無法形成足夠潤滑油膜。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)2)曲軸軸頸與軸瓦因間隙太小，曲軸軸頸與軸瓦之間油膜厚度不夠或無潤滑油膜。當出現(xiàn)間隙過大或過小時，可用千分尺、量缸表檢查軸頸、軸承孔、軸瓦尺寸，計算其配合間隙， 也可用塞尺直接測量配合間隙。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)4 曲軸或缸體的幾何尺寸超差HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)1)曲軸徑向跳動超差較大，使軸頸與軸瓦間隙小或無間隙，潤滑油膜

32、厚度不夠或無潤滑油 膜。2)缸體主軸承孔同軸度超差，致使主軸頸與軸瓦間隙太小或無間隙，潤滑油膜厚度不夠或無潤滑油膜。3)汽缸與主軸承孔垂直度超差，致使連桿軸頸、主軸頸間隙太小或無間隙，潤滑油膜厚度不夠 或無潤滑油膜。在新機或大修后柴油機投入使用時間不長的情況下，往往會形成上述現(xiàn)象。確定幾何尺寸超差部 位可以先用手搖把搖轉(zhuǎn)柴油機曲軸(旋轉(zhuǎn)費力)，然后逐缸松卸柴油機主軸承蓋和連桿軸承蓋，再轉(zhuǎn)動 曲軸。根據(jù)其旋轉(zhuǎn)曲軸力矩大小，變化差異來具體確定(但確定超差值的大小，則需解體柴油機，用專用檢具測定)。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)5 曲軸主軸頸、連桿軸頸形狀尺寸超差HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖

33、掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)曲軸主軸頸、連桿軸頸或缸體主軸承孔、連桿大頭孔圓柱度 或錐度差較大，均會使軸頸與軸瓦間隙斷續(xù)(間斷)或呈錐形。不能保證形成較好的潤滑油膜。在新機或大修后柴油機投入使用時間不長，易發(fā)生上述現(xiàn)象，可對軸頸尺寸進行測量。若被測軸 頸燒蝕，可測相鄰相應(yīng)軸頸(因常規(guī)下相鄰相應(yīng)軸頸采用同一設(shè)備、同一刃具加工，從而可代表燒蝕 軸頸的形狀誤差)。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)6 曲軸主軸頸、連桿軸頸表面粗糙度超差HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)由于粗糙度差，在軸頸表面上存在許多金屬棱峰，它破壞了軸頸與軸瓦之間潤滑油膜的完整性和 連續(xù)性。金屬棱峰直接與軸瓦摩擦，造成曲軸燒

34、蝕。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)故障常發(fā)生在新機或大修后柴油機投入使用時間不長。若被測軸頸燒蝕，可用粗糙度檢測儀測 量相鄰相應(yīng)軸頸(因一般情況下，相鄰相應(yīng)軸頸采用同一設(shè)備、同一刃具加工，從而所測粗糙度可代表其燒蝕軸頸粗糙度)。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)7 曲軸、飛輪、離合器動平衡超差HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)動平衡超差時，曲軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生慣性力，會使曲軸軸頸與軸瓦配合間隙受到破壞，嚴重時會使 軸頸與軸瓦直接摩擦而造成曲軸燒蝕。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)故障一般發(fā)生在機械行駛10000km以后，曲軸燒蝕后可清除軸頸上殘留的雜物，重新校

35、檢動平 衡，其不平衡量基本上可表示其燒蝕軸頸動平衡超差量。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)8 維護保養(yǎng)不當HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)柴油機運行一段時間后若不及時進行合理的維護與保養(yǎng)，將造成機油泵限壓閥等零件發(fā)生磨損、 失效變形。機油濾清器濾芯會被油污、油泥堵塞，使機油壓力降低，引起曲軸燒蝕。曲軸燒蝕，主要由曲軸軸頸與軸瓦間未能形成有效潤滑油膜，使得曲軸軸頸與軸瓦直接摩擦所致。當柴油機發(fā)生曲軸燒蝕時，會冒白煙，發(fā)出金屬撞擊異響聲，甚至會造成曲軸與軸瓦抱死在一起 而無法轉(zhuǎn)動。因此，必須對其故障產(chǎn)生的原因進行正確地分析與判斷。HCk鐵甲工程機械網(wǎng)-挖掘機網(wǎng)-工程機械網(wǎng)二、6

36、135船用柴油機曲軸磨損和燒蝕的分析實例：“桂油193” 輪是在發(fā)生海上擱淺事故后進廠修理的，主要工程是部分船體換板， 主機(德國產(chǎn)6NVD48A一2U，735kW)僅做清潔保養(yǎng)，在修后的試航中，測定主機爆炸壓力完畢時，發(fā)現(xiàn)各缸排氣溫度急劇上升， 即刻停車檢查 在未查明原因情況下又重新啟動，溫度再次急劇上升，再次停車進行檢查，發(fā)現(xiàn)2主軸承上蓋斷裂，曲軸燒毀，因無配件，主機報廢?，F(xiàn)就此次事故的原因做出分析，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。該類型曲軸故障的原因大多數(shù)是由管理操作不當引起的。綜合分析有以下幾點：(1)柴油機長期超負荷工作使曲軸長期處于疲勞狀態(tài)，或柴油機起動后沒使柴油機過度運轉(zhuǎn)，立即加大油門高速運轉(zhuǎn)，極

37、易產(chǎn)生故障。因為曲軸原處于靜止狀態(tài)，由于曲軸本身及活塞連桿組件的重量作用，使曲軸緊壓著軸瓦，軸瓦中原含有的滑油大多被從曲軸與軸瓦的間隙中擠壓出去。當曲軸處于高速運轉(zhuǎn)時，因為滑油少，不能形成油膜，曲軸與軸瓦之間不能產(chǎn)生液體磨擦，只能處于半干或干磨擦狀態(tài)，致使軸瓦在高溫下熔化，即“燒瓦”，形成“瓦抱曲軸”的現(xiàn)象。(2)曲軸和軸瓦磨損異常主要是潤滑系統(tǒng)的故障造成的。油壓低或滑油含水變稀，若曲軸軸瓦燒瓦后在即將死機時，因氣缸內(nèi)活塞還在往復(fù)運動做功，加之飛輪的慣性，曲軸會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一個轉(zhuǎn)角。但此時軸瓦已與曲軸抱在一起了，于是軸瓦在瓦座內(nèi)也轉(zhuǎn)動了一個轉(zhuǎn)角，操作人員強行轉(zhuǎn)動曲軸或重新起動，使瓦座磨損加劇。(3

38、)滑油中含有機械雜質(zhì)，或其他雜質(zhì)顆粒，致使曲軸錐度和橢圓度的產(chǎn)生，因為曲軸的軸頸不圓，使?jié)櫥偷姆植疾痪?，從而使?jié)櫥阅芟陆?，軸瓦溫度升高，導(dǎo)致“燒瓦”。(4)連桿軸瓦間隙過大，滑油不易儲存，間隙過小，滑油不足，軸瓦會咬住軸頸形成“燒瓦”。(5)柴油機在運行一段時間后，若不及時進行合理的維修保養(yǎng)，將造成滑油泵限壓閥、滑油泵等零件磨損失效變形?；瓦^濾器濾芯被油污、油泥堵塞，使滑油壓力降低，引起曲軸軸瓦“燒瓦”。事故原因的結(jié)論：修理前由于主軸承上蓋產(chǎn)生裂痕，導(dǎo)致主軸承間隙變化過太和主軸承螺掛松動，在航行試驗中易產(chǎn)生曲軸振動，測定爆炸壓力時， 由于有停缸時刻，致使曲軸各軸頸負荷在某一時刻發(fā)生不平衡

39、，曲軸的振動撞擊加大，潤滑油膜的形成遭到破壞，從而引起主軸承和主軸頸燒壞(主軸承燒傷后，使附加負荷突增，排氣溫度和油溫急劇上升)。由于主機從高速狀態(tài)下緊急停車而非緩慢降速，產(chǎn)生的巨大慣性加劇了曲軸損傷程度， 而重新啟動的結(jié)果是造成更大程度的破壞。-29 -第3章 船舶柴油機曲軸故障的對策3.1 簡述船舶柴油機曲軸的故障對策柴油機在長時間使用后其曲軸的修復(fù), 也即柴油機使用壽命的恢復(fù), 是一個眾所周知的實際問題。柴油機修理廠在執(zhí)行交通部有關(guān)節(jié)約資源和進口產(chǎn)品國產(chǎn)化的任務(wù)時, 這一問題就更為突出。但是在許多修理廠中, 由于曲軸修復(fù)比較復(fù)雜和修理成本較高, 所以未能進行這項工作。目前，國內(nèi)研究水平關(guān)

40、于曲軸修復(fù)的主要方法有:如擦傷、劃痕; 鍍復(fù)法修復(fù)被磨損之軸頸的直徑; 堵焊法消除曲軸長期使用中產(chǎn)生的剩余應(yīng)力等等。3.2 軸頸磨損現(xiàn)象的對策一、軸頸磨損現(xiàn)象的對策：1、加大給油量來改善潤滑。由于潤滑油的質(zhì)量下降或者乳化之后，嚴重影響曲軸的潤滑效果，那么就會加速曲軸的磨損。2、保證柴油機的曲軸的溫度在合適的范圍之內(nèi)。如果柴油機曲軸的溫度過高或者是過低，都會直接影響各個部件的性能，加速柴油機曲軸的表面磨損。由于機油溫度升高，機油壓力下降明顯，容易造成機油加速老化，因此在內(nèi)燃機日常運行中應(yīng)將機油溫度控制在合適的范圍之內(nèi)。3、保證油壓力正常。如果壓力過小，會使軸頸與軸瓦之間的潤滑油流量小，不能形成正

41、常的潤滑油膜，導(dǎo)致軸瓦燒損。如壓力過大，會使柴油機曲軸的負荷過載。增加了曲軸的磨損。4、保證曲軸和軸瓦的間隙。在船舶日常航行檢查的項目中，檢查柴油機曲軸和軸瓦的間隙是必要的。間隙過大或者過小，關(guān)系到滑油的厚度，會降低潤滑油的的潤滑性能，加速柴油機曲軸的表面缺陷的產(chǎn)生。二、修復(fù)方法：軸頸圓度、圓柱度超差時，應(yīng)及時修正，一般采用車床光車，如果條件允許，最好采用曲軸磨床進行磨削到要求尺寸。但修理較大的曲柄銷頸時，由于設(shè)備條件限制，一般都采用硬模手工修復(fù)。軸頸表面擦傷與腐蝕的修理。軸頸表面有較淺的傷痕用油石磨削，然后拋光處理，較深傷痕用油光銼銼削，然后油石磨削，最后拋光處理。3.3 軸頸表面缺陷現(xiàn)象的

42、對策一、軸頸表面缺陷現(xiàn)象的對策：1、保證潤滑油的質(zhì)量和數(shù)量。由于潤滑油的質(zhì)量下降或者乳化之后，嚴重影響曲軸的潤滑效果，那么就會加速曲軸的磨損。使用過程中混入了大量灰塵，以及因柴油機工作溫度過高等使?jié)櫥趸冑|(zhì)。氧化變質(zhì)的油呈黑色、無光澤，濃度增大，用兩手指捻，感覺機油里有粉塵、雜 質(zhì)等。若發(fā)現(xiàn)所用機油呈現(xiàn)以上現(xiàn)象時，必須及時更換。潤滑油數(shù)量減少，也會加速磨損，所以要保證選用優(yōu)質(zhì)的潤滑油和保證潤滑油的數(shù)量充足。2、保證柴油機的曲軸的溫度在合適的范圍之內(nèi)。如果柴油機曲軸的溫度過高或者是過低，都會直接影響各個部件的性能，加速柴油機曲軸的表面磨損。由于機油溫度升高，機油壓力下降明顯，容易造成機油加速老

43、化，因此在內(nèi)燃機日常運行中應(yīng)將機油溫度控制在65以下。這就要求操作時經(jīng)常檢查低溫冷卻風扇運轉(zhuǎn)狀態(tài)及低溫冷卻水箱循環(huán)情況，發(fā)現(xiàn)溫度高時及時處理。3、機油壓力過低，會使軸頸與軸瓦之間的潤滑油流量小，不能形成正常的潤滑油膜，導(dǎo)致軸瓦燒損。引起機油壓力過低的原因很多，在維修中有兩點應(yīng)引起注意：一是內(nèi)燃機修理時在清潔和安裝的過程中，用棉紗擦拭，致使一些線毛粘附在零件上，工作中被機油沖洗下來后吸附在過濾器的濾網(wǎng)上。二是機油濾清器在更換密封墊圈時粗心大意將油孔堵住，這樣均會人為地使機油壓力偏低，以致出現(xiàn)燒瓦事故。4、保證曲軸和軸瓦的間隙。在船舶日常航行檢查的項目中，檢查柴油機曲軸和軸瓦的間隙是必要的。間隙過

44、大或者過小，關(guān)系到滑油的厚度，會降低潤滑油的的潤滑性能，加速柴油機曲軸的表面缺陷的產(chǎn)生8。3.4 曲軸的彎曲與扭曲現(xiàn)象的對策 一、曲軸的彎曲和扭曲的處理方法：1、彎曲的修理: 當曲軸的彎曲度較小時，一般采用機加工主軸頸的方法解決; 彎曲較大時，為了減化主軸頸的加工工藝，可先用機械校直法、加熱校直法、加熱機械校直法進行校直。2、扭曲的處理。扭曲主要發(fā)生在整體式曲軸上，會使曲柄夾角發(fā)生變化，超過10°應(yīng)予以報廢。小于10°則不必修理，可適當改變柴油機的配氣定時和降低功率繼續(xù)使用。待修的曲軸均存在不同程度的彎曲變形, 必須進行矯直處理。矯直的要求有如下兩點:(1) 恢復(fù)曲軸的同軸

45、度和跳動量, (2) 矯直后的曲軸不允許對其性能產(chǎn)生任何影響。 不能用損失曲軸的有效承載面積的方法進行矯直, 如磨削的方法。因為此法對消除塑性變形產(chǎn)生的應(yīng)力無濟于事, 反而削弱了承載面積, 使傳遞功率受到損失。首先分析彎曲變形的軸頸表面的受力狀態(tài), 在小范圍的塑性變形中, 其凸彎面上產(chǎn)生了張力, 即拉應(yīng)力, 而在凹彎面上產(chǎn)生了壓應(yīng)力。關(guān)鍵的問題是如何將上拉下壓的應(yīng)力消除。我們知道, 任何一個應(yīng)力場都是一個能量場, 矯直的過程就是如何使不正常的應(yīng)力場能量釋放的過程。具體有如下兩種矯直方法:1) 自然時效法。即將彎曲的曲軸, 按其彎曲的狀態(tài)固定位置存放, 在重力場的作用下, 逐漸將其應(yīng)力場抵消,

46、進行慢速的能量釋放, 可以達到預(yù)期效果, 但所需時間較長。2) 應(yīng)力場能量消除法?；蚍Q之為手槌敲擊振動能量消除法。對具有良好的沖擊韌性和小范圍的塑性變形而言, 此法最適宜改變曲軸的變形。其振動敲擊的部位不同于人們一般相象的部位, 絕不是哪里彎凸就敲擊哪里, 而是一種特殊的工藝方法, 通過此法消除凸部的拉應(yīng)力和凹部的壓應(yīng)力,使拉壓應(yīng)力場蓄積的能量消除, 可以達到十分理想的效果。3.5 曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象的對策 一、曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象的對策針對影響曲軸斷裂的上述因素，應(yīng)從三個方面人手加以控制和改進：第一，正確選材，保證其機械性能和使用性能，提高毛坯的鍛造工藝水平，杜絕工件過燒等現(xiàn)象的發(fā)生；第二

47、，對曲軸的加工工藝作適當調(diào)整；第三，規(guī)范柴油機的安全操作。其中工藝調(diào)整和安全操作應(yīng)注意的問題如下：1、工藝調(diào)整1）嚴格控制R弧的各項參數(shù)在加工過程中通過對砂輪圓弧的修整來嚴格控制R弧的形狀、粗糙度及尺寸要求，使圓角能圓滑過渡且粗糙度均高于圖紙要求。2）中頻改高頻曲軸在熱處理過程中，因為中頻淬火淬硬層較深，單面達348ram淬火應(yīng)力特別大，自回火又不能完全消除淬火應(yīng)力，在發(fā)動機工作時，就很難保證曲軸不發(fā)生斷裂。根據(jù)實際情況和機械部的內(nèi)燃機曲軸技術(shù)條件(JBT6727 93)，我們把連桿軸頸的中頻淬火改為高頻淬火，在淬硬層變淺的同時，也減少了淬火應(yīng)力，提高了疲勞強度。經(jīng)檢測，各項參數(shù)都符合工藝要求

48、。雖然淬火不是一種新工藝，但因為曲軸行業(yè)基本上都采用中頻淬火，所以高頻淬火相對來說還是一種新工藝。高頻淬火是提高零件疲勞強度的有效方法之一，無論是高、中、低碳鋼，經(jīng)高頻淬火后，其疲勞強度均成倍增加。3）采用氮化以570低溫碳氨共滲代替感應(yīng)淬火。因低溫碳氨共滲加熱溫度低，處理時間短，工件變形小，因此具有廣泛的用途。在氮化溫度下，共滲劑分解形成活性碳原子和氨原子被工件表面吸收并向內(nèi)擴散，形成一定深度的碳氮共滲層，它具有較高的硬度和好的耐磨性、抗咬合性能，以及較高的疲勞強度。2、 規(guī)范柴油機的安全操作對于柴油機的不合理使用，我們只能采取如下措施來預(yù)防：1）加大曲軸的質(zhì)量安全系數(shù)；2）根據(jù)柴油機的可能

49、工作范圍、配套機械的用途實現(xiàn)合理配套；3）嚴格控制柴油機的上限功率，規(guī)范標定功率的標定17。3.6 曲軸燒蝕現(xiàn)象的對策1、船舶柴油機曲軸的燒蝕現(xiàn)象的對策：1） 合理駕駛操作在內(nèi)燃機啟動期間必須小心操作，以防曲軸損壞。正常情況下曲軸和軸瓦之間應(yīng)留有足量的潤滑油，可供內(nèi)燃機短時瞬間啟動和怠速時潤滑之用。但在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速超過1 000rmin時就需要有充足的潤滑油流量。內(nèi)燃機啟動時，至少需經(jīng)1530 s才能在潤滑系統(tǒng)中形成油流和油壓，但在節(jié)氣門大開下啟動2 s便可以達到最高轉(zhuǎn)速，這就意味著軸瓦將有幾秒鐘處于無潤滑的狀態(tài)，且以很高的表面速度和負荷運轉(zhuǎn)，以致引起損壞，為了避免在啟動時損壞軸瓦，節(jié)氣門應(yīng)處于

50、怠速位置啟動，至少在30 s內(nèi)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速才允許超過l 000 rmin。2） 軸瓦及相關(guān)零件的清潔和準備在航行和停泊期間，按時檢查每一軸瓦座和瓦蓋，以確保沒有影響軸瓦間隙的毛刺存在。要保證瓦蓋與瓦座的配合有預(yù)緊度，再將清潔潤滑油擦在軸瓦表面。清潔度是關(guān)系到內(nèi)燃機運行質(zhì)量的重要因素，應(yīng)用規(guī)范對其進行有效控制，在不斷完善相關(guān)標準時，加快潤滑系統(tǒng)及零部件的達標進程，以促進內(nèi)燃機質(zhì)量的進一步提高。3） 保證潤滑油品質(zhì)曲軸燒蝕和潤滑油的老化因素息息相關(guān)，所以為了防止?jié)櫥妥冑|(zhì)老化，最有效的辦法是使用規(guī)定的優(yōu)質(zhì)潤滑油，并經(jīng)常保持曲軸箱通風，以保證潤滑油的過濾作用。一般潤滑油經(jīng)過濾清后，所含機械雜質(zhì)不允許超

51、過010 015。潤滑油和濾清器應(yīng)按規(guī)定進行更換，以防濾清器阻塞和潤滑油過度臟污。第4章 目前國內(nèi)外先進的船舶柴油機曲軸故障診斷方法4.1 金屬磁記憶在線診斷技術(shù)金屬磁記憶技術(shù)是20 世紀90 年代后期出現(xiàn)的一種新型金屬無損檢測技術(shù)，該技術(shù)借助于天然的地磁場作用，金屬內(nèi)部各種微觀缺陷和局部應(yīng)力集中對磁作用的特殊反應(yīng)機制，能夠?qū)﹁F磁性金屬構(gòu)件進行早期診斷和壽命的評估工作12。金屬磁記憶檢測技術(shù)是無損檢測領(lǐng)域的一門新學科。由于載荷的作用,處于地磁場環(huán)境下鐵磁構(gòu)件表面會出現(xiàn)自發(fā)漏磁場，在應(yīng)力集中部位自發(fā)漏磁場的磁場強度法向分量Hp(y)值會改變符號且具有零值，該磁信號在載荷移除后依然保留。金屬磁記憶

52、檢測技術(shù)是基于磁彈性和磁機械效應(yīng),通過檢測Hp(y)的分布來發(fā)現(xiàn)鐵磁構(gòu)件潛在的危險部位，本文將利用磁記憶檢測技術(shù)對曲軸進行在線監(jiān)測，實現(xiàn)動態(tài)診斷18。4.2 激光熔覆技術(shù)曲軸是在不斷周期性變化的氣體力、往復(fù)和回轉(zhuǎn)運動質(zhì)量的慣性力以及它們的力矩(轉(zhuǎn)矩和彎矩)共同作用下工作的, 在運行過程中承受交變的彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷的聯(lián)合作用, 因此需從設(shè)計方面保證其有足夠的強度、剛度、合理的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸 , 同時在制造或修理過程中必須嚴格控制曲軸的尺寸、形狀和位置精度, 并將曲軸的內(nèi)、外部缺陷控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi) 。因而在修復(fù)承受復(fù)雜交變載荷、對裂紋非常敏感的大型壓縮機曲軸裂紋時, 需先將裂紋徹底清除, 再采

53、用科學可靠的方法填充因清除裂紋而形成的凹坑。4.3 曲軸系統(tǒng)動態(tài)特性分析方法傳統(tǒng)的曲軸系動態(tài)分析是一個比較繁瑣的過程，隨著計算機的發(fā)展，運用機械系統(tǒng)仿真軟件ADAMS 的專業(yè)模塊ENGINE 可方便快捷的得到曲軸系動態(tài)分析模型15。而通過現(xiàn)有文獻可知此專業(yè)模塊只能對直列機進行粗略建模，得到的只是某一種機型的近似結(jié)果，而要考慮動態(tài)時對曲軸的強度分析以及扭振應(yīng)力影響時，此模塊無法進行分析，同時對曲軸疲勞壽命計算時，此模塊提供的時間應(yīng)力曲線只能對曲軸進行靜態(tài)有限元的疲勞分析，無法進行曲軸動態(tài)有限元的疲勞分析20。結(jié) 論曲軸是船舶柴油機軸系中最重要的部件，也是承受負荷最復(fù)雜的部件。其使用情況和維護程度不僅影響著整臺柴油機的正常，也在很大程度上影響著遠洋船舶的可靠性與壽命。因而曲軸的故障診斷和修復(fù)對策的研究是輪機管理中不容忽視的組成部分。本文就針對柴油機曲軸的故障展開研究，分析柴油機曲軸在惡劣的工作條件下，出現(xiàn)的常見的故障診斷和分析，一一進行詳細的解釋和闡述。分別研究和闡述了柴油機曲軸的軸頸磨損的現(xiàn)象、曲軸的裂紋和斷裂現(xiàn)象、曲軸的燒蝕現(xiàn)象等，然后分析其產(chǎn)生的原因和危害，針對各個曲軸故障，分別一一進行故障分析和提出修復(fù)工藝。系統(tǒng)的建立一個曲軸故障診斷和分析的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，較全面的總結(jié)了柴油機曲軸各個故障分析和對策。本文的不足是，由于柴油機曲軸工作條件惡劣，并且人為因素影響最大，所以