【正文】 磨損。由于潤(rùn)滑油的質(zhì)量下降或者乳化之后，嚴(yán)重影響曲軸的潤(rùn)滑效果，那么就會(huì)加速曲軸的磨損。 堵焊法 —消除曲軸長(zhǎng)期使用中產(chǎn)生的剩余應(yīng)力 等等。 目前，國(guó)內(nèi)研究水平關(guān)于 曲軸修復(fù)的主要方法有 :如擦傷、劃痕 。 柴油機(jī) 修理廠在執(zhí)行交通部有關(guān)節(jié)約資源和進(jìn)口產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的任務(wù)時(shí) , 這一問(wèn)題就更為突出。由于主機(jī)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(dòng)的結(jié)果是造成更 大 程度的破壞。 滑油過(guò)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”。 (4)連桿軸瓦間隙過(guò)大，滑油不易儲(chǔ)存，間隙過(guò)小，滑油不足，軸瓦會(huì)咬住軸頸形成“燒瓦” 。但此時(shí)軸瓦已與曲軸抱在一起了，于是軸瓦在瓦座內(nèi)也轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)轉(zhuǎn)角，操作人員強(qiáng)行轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸或重新起動(dòng)，使瓦座磨損加劇。 (2)曲軸和軸瓦磨損異常主要是潤(rùn)滑系統(tǒng)的故障造成的。因?yàn)榍S原處于靜止?fàn)顟B(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。 該類型 曲軸故障 的 原因大多數(shù)是由管理操作不當(dāng)引起的。 馮宏偉：柴油機(jī)曲軸故障診斷與對(duì)策 16 二、 6135 船用柴油機(jī) 曲軸磨損 和燒蝕的 分析 實(shí)例： “桂油 193” 輪是在發(fā)生海上擱淺事故后進(jìn)廠修理的，主要工程是部分船體換板， 主機(jī) (德國(guó)產(chǎn) 6NVD48A一 2U， 735kW)僅做清潔保養(yǎng)，在修后的試航中，測(cè)定主機(jī)爆炸壓力完畢時(shí)，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(dòng)，溫度再次急劇上升，再次停車進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn) 2主軸承上蓋斷裂，曲軸燒毀，因無(wú)配件，主機(jī)報(bào)廢。當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生曲軸燒蝕時(shí)，會(huì)冒白煙，發(fā)出金屬撞擊異響聲，甚至?xí)斐汕S與軸瓦抱死在一起 而無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)油濾清器濾芯會(huì)被油污、油泥堵塞，使機(jī)油壓力降低，引起曲軸燒蝕。 故障一般發(fā)生在機(jī)械行駛 10000km 以后，曲軸燒蝕后可清除軸頸上殘留的雜物，重新校檢動(dòng)平 衡，其不平衡量基本上可表示其燒蝕軸頸動(dòng)平衡超差量。若被測(cè)軸頸燒蝕，可用粗糙度檢測(cè)儀測(cè) 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(cè)粗糙度可代表其燒蝕軸頸粗糙度 )。金屬棱峰直接與軸瓦摩擦，造成曲軸燒蝕。若被測(cè)軸 頸燒蝕，可測(cè)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 )。不能保證形成較好的潤(rùn)滑油膜。2021 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 15 根據(jù)其旋轉(zhuǎn)曲軸力矩大小，變化差異來(lái)具體確定 (但確定超差值的大小，則需解體柴油機(jī)，用專用檢具測(cè)定 )。在新機(jī)或大修后柴油機(jī)投入使用時(shí)間不長(zhǎng)的情況下，往往會(huì)形成上述現(xiàn)象。 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(wú)間隙，潤(rùn)滑油膜厚度不夠或無(wú)潤(rùn)滑油膜。當(dāng)出現(xiàn)間隙過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可用千分尺、量缸表檢查軸頸、軸承孔、軸瓦尺寸，計(jì)算其配合間隙， 也可用塞尺直接測(cè)量配合間隙。 3 曲軸軸頸與軸瓦間隙太大或太小 1)曲軸軸頸與軸瓦因間隙太大，致使柴油機(jī)機(jī)油壓力較低，無(wú)法形成足夠潤(rùn)滑油膜。 2 機(jī)油存量不夠、機(jī)油壓力較低 機(jī)油存量不夠、機(jī)油壓力較低，會(huì)造成柴油機(jī)潤(rùn)滑機(jī)油流量不足，進(jìn)而不能保證柴油機(jī)曲軸軸頸 與軸瓦之間形成潤(rùn)滑油膜?？蓹z查柴油機(jī)上部零件(缸蓋上平面、氣閥機(jī)構(gòu)、缸蓋罩殼 )是否有水蒸氣或水珠。柴油進(jìn)入潤(rùn)滑油腔，將會(huì)使柴油機(jī)潤(rùn)滑油稀釋變質(zhì)。 2)機(jī)油變稀。氧化變質(zhì)的機(jī)油呈黑色、無(wú)光澤，濃度增大，用兩手指捻機(jī)油，感覺(jué)機(jī)油里有粉塵、雜 質(zhì)等。 一、 發(fā)生曲軸燒蝕現(xiàn)象的原因和分析： 馮宏偉：柴油機(jī)曲軸故障診斷與對(duì)策 14 1 機(jī)油品質(zhì)差 1)機(jī)油品質(zhì)低劣。 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(rùn)滑油膜，使得曲軸軸頸與軸瓦直接摩擦所 致。 運(yùn)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(jì)算和控制 。 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?yàn)榍S的彎曲應(yīng)力難于精確計(jì)算 。 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(zhǎng)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上 。 其后果是加劇了曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的附加應(yīng)力，容易發(fā)生曲軸扭轉(zhuǎn)疲勞破壞 。 實(shí)踐證明，對(duì)曲軸有威脅的是那些振幅值較大、頻率較低的交變力矩 。當(dāng)各缸氣體壓力大小不等時(shí)，會(huì)在原有的扭振2021 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 13 諧波中出現(xiàn)一個(gè) 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。其中氣缸中氣體力產(chǎn)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。 6135 船用柴油機(jī) 曲 軸的扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂．雖然在曲軸的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中一般都會(huì)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。角的兩個(gè)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。 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)．彎曲疲勞破壞 。 6135 船用柴油機(jī) 曲軸裂紋及斷裂故障多屬疲勞破壞。軸表面被磨成粗糙劃痕，則亦會(huì)加快裂紋產(chǎn)生。 ⑤由于設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量低，使軸頸與曲柄過(guò)度圓角處或油孔圓角處過(guò)度圓角半徑太小或太粗糙，故使應(yīng)力集中加劇，加 快圓角處破壞。 ④曲軸坯材中存在白點(diǎn)、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。 ③由于爆發(fā)壓力太高或因軸承燒熔，使曲軸受到過(guò)大的彎曲載荷或過(guò)大扭曲載荷。 （圖 ） 一、 引起曲軸產(chǎn)生裂紋的實(shí)際原因主要有： ①主軸承磨損不均，船體及機(jī)座變形等造成曲軸撓曲變形，運(yùn)轉(zhuǎn)中使曲軸在較大 的附加彎曲應(yīng)力下交變變形破壞。扭曲疲勞損壞一般出現(xiàn)在柴油機(jī)2021 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 11 運(yùn)轉(zhuǎn)初期。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]。扭曲疲勞 裂紋則往往從園孔、圓角部位開(kāi)始 ， 與軸心線呈 45176。 曲軸的裂紋和折斷現(xiàn)象 曲軸斷裂是機(jī)械破壞的最終結(jié)果，其最初表現(xiàn)為裂紋。 ③用首、尾主軸承中線與曲軸軸線的交點(diǎn)連線作為基準(zhǔn)線 。它相當(dāng)于機(jī)座上平面，依其確定各道主軸承位置準(zhǔn)確、合理。 （ 3）較精確的作圖法（ MANB＆ W 型柴油機(jī)作圖法） 臂距差法： 確定基準(zhǔn)線的方法： (根據(jù)基準(zhǔn)線，判斷各道主軸承的位置高低 ) ① 利用橋規(guī)值作基準(zhǔn)線 。 ? 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； ②當(dāng)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 “－ ”，則中間的 “2”主軸承最 高。（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(jìn)行調(diào)整。值后取平均值）。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 出判斷，生產(chǎn)中普遍應(yīng)用。 通過(guò)測(cè)量曲柄銷在不同位置時(shí)的曲柄臂距 進(jìn)行比較，即可判斷該曲柄的軸線撓曲的情況 [16] 。 （圖 ） 2021 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 7 撓曲與臂距差 （圖 ） a)下弧線彎曲； b)上弧線彎曲 曲柄臂擴(kuò)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連接過(guò)度圓角處產(chǎn)生交變的彎曲應(yīng)力。當(dāng)軸線呈下塌撓曲時(shí)，曲柄銷在上止點(diǎn)時(shí)臂距就會(huì) 比曲柄銷在下死止點(diǎn)時(shí)的臂距大。當(dāng)各主軸承中心高低不一時(shí)，安裝后的曲軸中心線就不是一根平直線而是呈彎曲弧線。安裝后，自重使主軸頸座貼于主軸承下瓦表面。此外，曲軸還傳動(dòng)保證內(nèi)燃機(jī)正常工作需要的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)附件 (如配氣機(jī)構(gòu)、燃油泵、水泵、潤(rùn)滑油泵等 )，因此曲軸工作的可靠性和壽命在很大程度上影響內(nèi)燃機(jī)工作的可靠性和壽命。曲軸是內(nèi)燃機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要組成部分、三大運(yùn)動(dòng)件之一，是主要傳力件。這些載荷都是交變性的，可能引起曲軸 疲勞失效。 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(shí)受熱退火而引起的 [8]。 軸頸表面燒傷 , 是配合間隙過(guò)小或潤(rùn)滑油不足而造成的。 軸頸表面會(huì)產(chǎn)生劃痕 , 是潤(rùn)滑油不清潔、濾清效果不好造成的。 2021 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)論文 5 軸頸表面缺陷現(xiàn)象 一 、 6135 柴油機(jī) 連桿軸頸表面磨損分析 原因和分析 ： 6135船用 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后 , 曲軸 軸頸表面會(huì)產(chǎn)生劃痕、燒傷 、硬度下降等缺陷。 連桿軸承采用滑動(dòng)軸承 , 軸頸磨損嚴(yán)重 ,而且很不均勻。 由于發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損及安裝、調(diào)整維修不當(dāng)?shù)仍?，造成發(fā) 動(dòng)機(jī)曲軸軸瓦與曲軸軸頸之間配合間隙過(guò)大，引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)沖擊、噪聲加劇的故障，簡(jiǎn)稱為大瓦響故障．當(dāng)該故障發(fā)生時(shí)，它不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，同時(shí)還影響發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性．嚴(yán)重時(shí)能導(dǎo)致曲軸軸承燒毀和曲軸斷裂等嚴(yán)重?fù)p壞．所以對(duì)其進(jìn)行早期預(yù)測(cè)，視情修理是保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好運(yùn)行的必要條件 。 6135 柴油機(jī)曲軸為球墨鑄鐵、圓盤(pán)式組合曲軸 ， 其特點(diǎn)是 : 每個(gè)曲拐單獨(dú)制造 , 然后用螺栓聯(lián)成一根完整的曲軸。 3) 因活塞不正、連桿彎曲或曲軸油道雜 質(zhì)在出口后沿長(zhǎng)度方向分布不均等原因都會(huì)造成曲柄銷長(zhǎng)度方向磨損不均。 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。 發(fā)生 軸頸的磨損 原因 有 潤(rùn)滑油含雜質(zhì)、表面不清潔或軸承粗糙等原因所致。 馮宏偉：柴油機(jī)曲軸故障診斷與對(duì)策 4 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(jī)時(shí)間，具有操作方便、分 析容易、診斷迅速和經(jīng)濟(jì)可靠的特點(diǎn) [3]。 船舶柴油機(jī)曲軸的故障診斷 船舶機(jī)械故障診斷是針對(duì)船舶機(jī)械特點(diǎn)研制專門(mén)用于