沈根平

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇江陰 214433）

船舶主機(jī)曲軸的作用是將柴油機(jī)各缸所作的功匯集后以回轉(zhuǎn)運動的形式輸出。曲軸主要由若干個單位曲柄和自由端、以及驅(qū)動端等組成（見圖1）。曲軸在工作時受力情況較復(fù)雜，將在周期變化的氣體壓力、慣性力及力矩的共同作用下產(chǎn)生交變應(yīng)力，并發(fā)生扭轉(zhuǎn)和彎曲等振動，承受附加振動應(yīng)力。因此，曲軸的修理質(zhì)量將影響到船舶日后航行的技術(shù)保證和經(jīng)濟(jì)性能，也體現(xiàn)企業(yè)的修船技術(shù)能力和水平。

圖1 柴油機(jī)曲軸缸號、主軸頸號圖Fig.1 The crankshaft cylinder number and main journal number of diesel engine

1 故障的判斷和檢驗

某輪采用焊接式曲軸，各單位曲柄在主軸頸中央部位通過窄縫埋弧焊，連成一整體。在航行的過程中，發(fā)現(xiàn)主機(jī)的第3缸溫度過熱，停車檢查以后發(fā)現(xiàn)裂紋的第3缸曲柄銷和第3擋、第4擋主軸頸，并對曲軸進(jìn)行修復(fù)。

1.1 對故障的判斷

將8PC2-5L柴油機(jī)曲軸從主機(jī)上拆卸后運到車間后清洗整根曲軸，目測（TV）除第三缸曲柄銷和第3擋、第4擋主軸頸外的全部主軸頸、曲柄銷及其他部位，是否有可見裂紋。

對第3缸曲柄銷和第3擋、第4擋主軸頸及其余的主軸頸，曲柄銷外圍及R凹槽以及目檢中有疑問的部位做磁粉探傷（MT）[1]。對8PC2-5L型柴油機(jī)曲軸VT、MT結(jié)果和曲軸表面缺損情況進(jìn)行評估。確定跟換發(fā)現(xiàn)裂紋的第三缸曲柄銷和第3擋、第4擋主軸頸（見圖2）。

圖2 曲軸檢測示意圖Fig.2 The schematic diagram of crankshaft inspection

1.2 曲軸檢驗

由圖2可知，主軸頸直徑315 mm，公差-0.025～0.000 mm；曲柄頸直徑315 mm，曲軸長度7 000 mm。軸頸號是由自由端至驅(qū)動端編號；各檢測點是以1#曲柄頸上死點方向為T；a、b為檢驗曲軸徑與主軸軸線平行度；c為檢測法蘭外圈；d為檢測法蘭端面；e為檢測法蘭主軸跳動量；f為檢測臂距差。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出曲軸1#～9#主軸頸跳動量。表1所填寫數(shù)值是該軸頸測得的最大跳動量。入廠探傷檢驗，探傷設(shè)備是多功能磁粉探傷機(jī)；根據(jù)探傷記錄分析，該曲軸入廠后，初次探傷檢驗發(fā)現(xiàn)3#主軸頸燒瓦，表面有軸向燒瓦炸紋。

表1 曲軸主軸頸跳動量Tab.1 The crankshaft main journal runout

2 項目修理過程

割除有裂紋的第三缸曲柄銷。重新加工第二缸曲柄銷驅(qū)動端方向紅套孔和第四曲柄銷自由端的紅套孔。

用強(qiáng)力“乙炔/氧氣”焰切割靠近第三缸曲柄臂（約距0～30 mm）的第3主軸頸、4主軸頸。注意保護(hù)第2缸、第4缸曲柄，不能給火焰及割除的鋼渣損傷。并注意控制第2缸、第4缸曲柄銷升溫情況，不能超過100°C，否則要采用局部水冷或暫停切割，待溫度下降后再割[2]。

2.1 曲軸機(jī)加工

采用落地鏜銑床加工切割下的曲軸驅(qū)動端部分和自由端部分的紅套孔。把驅(qū)動端部分曲軸和自由端部分曲軸分別放置在V型支架上，校對主軸頸及第2缸、第4缸曲軸端面。用鏈條裝置固定要加工的曲軸。用落地鏜銑床刀盤銑第3擋、第4擋主軸頸的端面，銑到比第二、四缸曲軸端面高30～50 mm。

劃線：在第3擋、第4擋主軸頸端面劃Φ135。3*7-Φ40加工孔，要求Φ40孔相互重疊，離紅套孔邊緣約2 mm距離。

落地鏜銑床：按劃線占鏜Φ135中心孔，占3*7-Φ40孔，要求Φ40相互重疊2 mm，Φ40孔離Φ135紅套孔約2 mm。

鉗工鋸下殘余的第3擋、第4擋主軸頸，不要碰傷Φ135紅套孔內(nèi)壁。落地鏜銑床（檢驗）檢查紅套孔內(nèi)孔表面情況及圓度。如超差，以原紅套孔大部分為基準(zhǔn)校圓。重新鏜并對原Φ135紅套孔，直到加工出來為止，要求圓度≤0.025[3]。

2.2 按曲軸圖新制1只第3缸曲軸

按材料技術(shù)規(guī)范鑄造M56鋼錠，并接受船級社對材料化學(xué)成分的認(rèn)可。按曲軸圖彎鍛一根RTA62曲軸。熱處理采用正火，按要求截取并作機(jī)械性能試樣，還得申請NK船級社認(rèn)可。按曲軸圖粗精加工曲軸。按技術(shù)要求粗加工曲拐后進(jìn)行消除應(yīng)力退火，按要求申請船級社“鋼印轉(zhuǎn)移”，曲軸紅套孔加工結(jié)束。最終申請船級社認(rèn)可，待紅套。

2.3 按主軸頸圖新制2只主軸頸（第3擋、第4擋主軸頸）

按材料技術(shù)規(guī)范M56鋼錠鑄造，并接受船級社對材料化學(xué)成分的認(rèn)可。按主軸頸圖鍛造2只RTA62主軸頸，要求正火，按要求向船級社申請做機(jī)械性能試驗。

按上海船用曲軸有限公司主軸頸紅套前工藝圖加工第3擋、第4擋主軸頸。要求第3擋、第4擋主軸頸兩端紅套，軸尺寸比相對的曲拐紅套孔尺寸過盈2.13%～2.21‰。按照要求申請船級社做UT、MT探傷，加工期間做好船級社“鋼印轉(zhuǎn)移”。第3擋、第4擋主軸頸加工結(jié)束，最終申請船級社認(rèn)可，待紅套[4]。

2.4 紅套新的第3缸曲軸和第3擋、第4擋主軸頸

用專用紅套工裝和加熱器分別將新制作的第3擋主軸頸端套入第2缸曲軸自由端紅套孔和第3缸新曲軸驅(qū)動端紅套孔，要求主軸頸端面同曲拐內(nèi)開擋平面基本面平齊[5]。

劃線：按曲軸圖，分別在第4缸、第3缸、第2缸曲軸劃紅套45°角對準(zhǔn)線。

鉗工：把8PC2-5L型柴油機(jī)曲軸自由端部分固定在曲軸紅套坑內(nèi)，用專用紅套工裝和加熱器，對準(zhǔn)角度線把第3缸曲軸和第4缸主軸頸單套組套入第2缸曲軸驅(qū)動端紅套孔內(nèi)。把第3缸曲軸和主軸頸單套組套入第四缸曲拐自由端紅套孔內(nèi)。要求紅套后主軸頸端面同曲拐內(nèi)開擋平面基本平。

焊接：在新的第3缸曲軸和第3擋、第4擋主軸頸連接處燒焊，注意保護(hù)第2缸、第4缸曲柄，不能造成鋼渣損失。并注意控制第2缸、第4缸曲柄銷升溫情況。

2.5 精加工8PC2-5L型柴油機(jī)曲軸

在車床上夾8PC2-5L機(jī)曲軸自由端，校對各缸甩擋≤0.025 mm，檢查原曲軸主軸頸。按上海船用曲軸有限公司曲軸加工的基本工藝，車削各擋Φ315-0.08主軸頸為315-0.08。要求各甩擋≤0.025，主軸頸跳動≤0.06，主軸頸圓度≤0.03，粗糙度Ra0.8。測量各主軸頸水平度并記錄，測二端Φ315外圓跳動并記錄。

車削推力平面二平面（車出為止），平面度≤0.03，跳動≤0.04，粗糙度Ra0.8，車削驅(qū)動端法蘭平面及外圓（車出為止），平面度≤0.03，粗糙度Ra1.6測量和記錄各加工過的平面和長度。

8PC2-5L型柴油機(jī)曲軸調(diào)頭，校對各甩擋，主軸頸跳動。車削自由端法蘭平面，測量和記錄各加工過的平面和長度。

用回轉(zhuǎn)刀架加工第3缸曲柄銷Φ315外圓，保證沖程距離及同第1缸135°角度，粗糙度Ra0.8。檢查其曲柄銷外圓圓度、水平度及角度。

2.6 8PC2-5L型柴油機(jī)曲軸最終檢驗

鉗工：對加工過的各擋主軸頸及R圓弧拋光，對第三缸曲柄銷及R圓弧拋光，粗糙度Ra0.8。檢查曲軸各擋甩擋≤0.025，主軸頸尺寸Φ315（-0.08），圓度≤0.025，跳動≤0.06粗糙度Ra0.8。推力面二平面和驅(qū)動法蘭面，自由端法蘭面平面度≤0.03，跳動≤0.04。推力面粗糙度Ra0.8，法蘭面粗糙度Ra1.6，第三缸曲柄銷尺寸Φ315，同第1缸角度誤差±0.5°。對第3擋、第4擋主軸頸及R10部位進(jìn)行磁粉探傷（MT）后出具檢驗報告，并得到船級社確認(rèn)。數(shù)據(jù)分析參見表2。

表2 曲柄頸與主軸頸軸線平行度 mmTab.2 The parallelism between crank journal and main journal axis

5 結(jié)語

船舶主機(jī)曲軸經(jīng)過修理后，檢測的各項數(shù)據(jù)均符合船檢規(guī)范要求。在碼頭做系泊試驗，曲軸運轉(zhuǎn)穩(wěn)定。又經(jīng)過實船試航試驗，該船的主機(jī)曲軸運轉(zhuǎn)始終處于正常穩(wěn)定的工作狀態(tài)，運行中測量的曲軸溫度符合技術(shù)規(guī)范上所規(guī)定的主機(jī)曲軸溫度的要求。主機(jī)曲軸的修理工程順利地通過了驗收，徹底解決了該輪主機(jī)曲軸上存在的問題。