8、项目八曲轴的维修.ppt

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1、项目描述,本项目以船用柴油机曲轴为工作对象，在熟悉曲轴组成和结构特点的基础上，根据曲轴的损伤形式对曲轴进行检测与为维修，以恢复其技术状态；对学生来说要达到本项目在课程标准中知识和技能的要求,本项目主要包括： 任务一 曲轴轴颈磨损的检修； 任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,轮机工程学院,项目八 曲轴的检修,轮机工程学院,轮机工程学院,轮机工程学院,任务描述 本任务以筒形活塞式柴油机曲轴为实例，要求学生能独立的完成相关的检查、测量，并能达到职业能力的要求,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,学习目标 1.能识记曲轴的作用、工作条件、要求和材料； 2.能描述曲轴的组成和结构特点； 3.能对曲轴按故

2、障类型进行相应的检查和维修，并记录,一、 曲轴的工作条件和要求 二、曲轴的结构 三、飞轮 四、曲轴的损伤,相关知识,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,轮机工程学院,1.作用： 将往运动转变为回转运动。 汇总各缸作功并输出扭矩 驱动附属设备 2 工作条件： 气体力及惯性力所产生的拉、压、弯、扭的复合载荷； 应力集中严重：形状复杂，弯头多，钻有油孔，使应力集中严重。曲柄臂与曲柄销过渡圆角处最危险。 附加应力大：横向振动、扭转振动引起。 轴颈的摩擦磨损：曲轴轴颈表面在高比压下高速运动，而且载荷是冲击性的，不容易建立稳定的油膜。易引起轴颈和轴承的严重磨损,一、曲轴的工作条件和要求,轮机工程学院,3.要求：

3、足够的抗弯、抗扭的疲劳强度和刚度（轴颈大、长度短）； 足够的承压面积和较高的耐磨性，可多次车削修复；（加工复杂，造价最贵）。 合理的曲柄排列和发火顺序。 4. 材料及处理： 优质碳钢和碳素钢锻造而成。（35、40、45、ZG35） 球墨铸铁，用于强度不太高的中，高速机中广泛采用。 优点：a.铸造，不用大型锻造设备，造价低； b.对应力集中不敏感，疲劳强度接近中碳钢； c.耐磨性好，对扭转振动阻尼作用远胜于 钢。 缺点：韧性较低。 为提高耐磨性，球墨铸铁进行正火和高频淬火；钢需进行调质处理，高频淬火和氮化。轴颈表面要精磨，抛光，以防出现裂缝,一、曲轴的工作条件和要求,轮机工程学院,二、曲轴的结构

4、,轮机工程学院,1. 曲轴的类型,整体式：用于中、高速机，主轴颈、曲柄销和曲柄臂一体。如图 (a) 套合式曲轴 1.全套式：曲柄销、曲臂、主轴颈都分别制造，然后套合为一体，如图(b)。 2.半套合式：曲柄销与曲臂为一体，如图 (c)。 套合方法：红套或液压套。用于大型低速柴油机，消除了大件锻造困难。分段式曲轴也同理。 圆盘式曲轴 主轴颈和曲臂合成一个圆盘。 圆盘外面多半是同时装有短滚柱式主轴承，轴向尺寸紧凑，曲柄销长度可加大，刚度较大，承载能力强，但成本高，噪声大，重量大,a,b,c,d,轮机工程学院,整体曲轴,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,圆盘曲轴,2021年3月26日星期五,轮

5、机工程学院,全套合式曲轴,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,全套合式曲轴,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,半套合式曲轴,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,2.曲轴的结构特点,1）空心结构改善应力；减轻重量 2）轴颈与曲柄臂相连接的过渡圆角：车入式较好 3）平衡重与曲柄臂的连接（铸造、螺栓、凸肩） 4）油通布置 直线孔：对提高曲轴的疲劳强度有利 斜线孔：加工方便，削弱疲劳强度，混入润滑油中的杂质引起偏磨 利用内空腔：有离心净化作用 油孔要求有较大的圆弧和倒角，并仔细抛光,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,曲柄臂的形状,a.矩形 易于加工，但应力集中较大，重量也较

6、大，多用于锻造曲轴。 b.椭圆形 模锻和铸造曲轴，最合理，加工困难。 c.圆形 便于加工，但重量较大,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,3. 曲柄的排列,1）气缸排号的两种方法： 从自由端起算：我国采用。 从飞轮端起算：部分国家采用（便于检查）。 2）曲柄排列原则： 各缸依次发火的间隔相等； 四冲程：A=720/i 二冲程：A=360/i 避免相邻气缸连续发火 发火顺序：依次发火缸的顺序。 例：某六缸四冲程柴油机发火顺序：1-5-3-6-2-4 便于柴油机平衡 便于脉冲增压排气管分支,2021年3月26日星期五,轮机工程学院,3. 曲柄的排列,3）曲柄排列图 从飞轮端向自由端看，各单位

7、曲柄在端面上的投影,2021年3月26日星期五,曲柄排列图的意义：判断各缸的状态,轮机工程学院,3. 曲柄的排列,例：某四冲程柴油机，正车转向为右旋，发火顺序为1-5-3-6-2-4，已知1缸处于发火上止点，问其它各缸所处的状态。 解：由已知：A=720/6=120 。 1TDC 发火上止点 5 压缩冲程 3 进气冲程 6 TDC进排气上止点 2 排气冲程 4 膨胀冲程,轮机工程系,2021年3月26日星期五,3. 曲柄的排列,V型柴油机的曲柄排列略,轮机工程系,2021年3月26日星期五,4. 典型曲轴介绍,轮机工程系,2021年3月26日星期五,MAN B5-曲柄销;6-油道;7-首端法兰

8、,轮机工程系,2021年3月26日星期五,三、飞轮,飞轮是一个轮辐薄、轮缘厚的大圆轮，具有大的转动惯量，当曲轴转速变化时，飞轮则吸收、贮存以及释放能量，减弱曲轴转动的不均匀性,轮机工程系,2021年3月26日星期五,四、曲轴的损伤,曲轴的主要损伤有：磨损、腐蚀、裂纹和断裂、红套滑移等。对曲轴的变形和断裂可通过测量曲轴臂距差予以控制,1.曲轴的磨损,1）主轴颈和主轴承的摩擦 楔形油膜、液体动压润滑。 主轴承下瓦、连杆大端轴承上瓦一般不开油槽,2）曲柄销颈和连杆大端轴承的摩擦 楔形油膜、液体动压润滑,轮机工程系,2021年3月26日星期五,2.曲轴轴颈变粗糙（擦伤与腐蚀,四、曲轴的损伤,轴颈变粗糙

9、可能是由于最初制造工艺有缺陷，也可能是运输、装配过程中机械碰伤，但大多数情况是因为使用中管理不善造成的,对轴颈粗糙度进行检查，可借助于硬币试验,在磨损不十分严重的情况下，可用麻绳抛光法进行就地修复,3.轴颈变白色,轴颈变白色是因为轴承烧熔、白合金焊接的结果。若轴承大面积白合金擦伤或轴颈已变成银白色，就应进厂修理,轮机工程系,2021年3月26日星期五,四、曲轴的损伤,在套合式或半套合式曲轴中，其套合处有时发生相对位置错动的现象，称为曲轴红套滑移,4.曲轴红套滑移,5.曲轴疲劳损坏、断裂,1）疲劳损坏机件在交变负荷作用下产生裂纹并逐渐扩展，随着裂纹的逐渐发展，截面逐渐减小，最后因截面尺寸不足而发

10、生突然断裂,3）渐断区的纹理 波浪线状的；有螺旋线状的；两者兼备,2）疲劳断面的三个区域 初始裂纹区、渐断区、突断区,轮机工程系,2021年3月26日星期五,4）曲轴疲劳损坏断面特征,四、曲轴的损伤,5. 疲劳损坏的形式 （1）弯曲疲劳损坏 位置：首先产生在曲柄销圆角或主轴颈圆角处，然后向曲柄臂发展 原因：曲轴轴线不直，在回转中产生交变的弯曲应力（很少发生在未经长期使用的柴油机上） （2）扭转疲劳损坏 位置：多从油孔或圆角处开始，向与轴线成45角的方向向轴颈发展 原因：扭转应力和扭转振动附加扭转应力过大（柴油机运转初期,轮机工程系,2021年3月26日星期五,四、曲轴的损伤,轮机工程系,202

11、1年3月26日星期五,6.曲轴挠曲,四、曲轴的损伤,致使曲轴挠曲的直接原因是各档主轴承中心高低不一,常用的检测方法是测量各档臂距差及测各主轴颈的桥规值,轮机工程系,2021年3月26日星期五,任务实施,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,任务一 曲轴轴颈磨损的测量,曲轴轴颈测量位置,专用千分尺测量曲轴主轴颈,轮机工程系,2021年3月26日星期五,任务实施,任务一 曲轴轴颈磨损的检修,任务二 曲轴损伤的检修,1.曲轴轴颈的磨损检修,2.曲轴轴颈擦伤与腐蚀的检修,3.曲轴裂纹与断裂的检修,4.曲轴红套滑移的修理,轮机工程系,2021年3月26日星期五,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,任务描述

12、 本任务以筒形活塞式柴油机曲轴为实例，要求学生能独立的完成曲轴臂距差的测量，并能达到职业能力的要求,学习目标 1.能对曲轴臂距差进行正确测量和记录； 2.能掌握分析曲轴轴线状态的方法,轮机工程系,2021年3月26日星期五,相关知识,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,一、曲轴臂距差的概念,二、曲轴臂距差的测量,三、影响曲轴臂距差的因素,轮机工程系,2021年3月26日星期五,一、曲轴臂距差的概念,1.曲轴的变形,2.运转中的曲柄,3.曲柄微量变形、曲轴整体变形与主轴承高低的关系,4.测量臂距差的目的,轮机工程系,2021年3月26日星期五,二、曲轴臂距差的测量,1.测量点,拐挡表安装

13、位置,2.测量条件与要求,3.曲轴臂距差标准,4.新造、修理和营运船舶柴油机曲轴臂距差的测量,轮机工程系,2021年3月26日星期五,三、影响曲轴臂距差的因素,6.轴系连接误差的影响,1.主轴承下瓦的不均匀磨损,2.机座变形和下沉,3.船舶装载的影响,4.活塞运动装置和爆发压力的影响,5.飞轮的影响,轮机工程系,2021年3月26日星期五,任务实施,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,任务一 曲轴拐挡差的测量与轴线状态分析,1.曲轴拐档差的测量,2.测量数据记录,3.曲轴拐档差计算与轴线状态分析,4画出曲轴轴线状态简图,轮机工程系,2021年3月26日星期五,任务实施,任务二 曲轴臂距差的测量与曲轴轴线状态分析,任务二 主轴承高度的判断,1分析法,2桥规法,3臂距差法