论文部分内容阅读
[摘 要] 某轮主机在我厂修理过程进行了曲轴红套滑移的校正，在我参与研究的全部过程中，我们进行了红套温度的计算，校正方案的选定，以及复位后对于曲轴的检验等等方面的研究，本文将对主机曲轴滑移校正进行论述。
[关键词] 主机曲轴 红套滑移 校正
引言
某轮在海上航主机曲轴滑移校正120，该船的故障为主机曲轴发生主轴颈与曲柄臂相对位置变化，即红套滑移，该船的第六段曲轴轴颈与曲柄臂沿轴颈方向滑移了58mm、即12度，大大超出了0.5度的允许误差范围。本文主要是通过对该轮主机曲轴红套滑移修复工程的研究，从该工程的技术方案、工艺要求和施工过程三个方面进行了论述。
一、主机参数
该轮主机型号为SULZER 6RTA52，额定功率7980KW，额定转速126RPM，主轴颈560mm，曲柄红套处宽度1110mm，曲柄红套处轴向厚度252mm
二、修复的理论基础
我们基本按以下技术方案考虑施工，即冷缩—>热膨胀－>顶力控制－>校核－>检验。按英国劳氏船规，曲轴红套的过盈量为：
δmax=0.182%×D
δmin=0.143%×D
式中的D表示红套部位的轴颈
恢复时曲柄臂的加热温度按下计算：
其中：T－红套温度[℃]
Δd－过盈量，1mm
a－材料线膨胀系数，碳钢＝12×10－6/℃
d－红套配合直径Φ560mm
经计算得，T＝148 ℃.
实际考虑红套时需要将孔径再增加0.5－1mm的间隙，即温度在225－290 ℃.
在考虑滑移复位时也要考虑轴与孔完全分离，即有一定间隙，防止转动时咬死。轴与轴套两温差应在300 ℃以上。
我们确定对主轴颈进行冷却，而后对曲柄臂进行加热来改变两装配件之间的温差。我们采用手动－电动并联双作用式的液压千斤顶在曲柄销处进行工作，确保红套滑移部位准确到位。
本机曲轴红套部位的最大抱合力计算公式：
P＝E×δ（D2-d2）/2×d×D2
其中：P－抱合压力
E－钢材弹性系数，2.06×105MPa
δ－红套最大过盈量，0.182%×d
最小过盈量，0.143%×d
D－曲柄臂红套处宽度
d－曲柄销直径
而抱合力矩为：
M＝2∏(d/2)2h×p×f
其中：h－红套处的轴向厚度，252mm
f－红套抱合摩擦系数，0.16
经计算，千斤顶正压力为：G＝Mmax/L≈300t
经计算当千斤顶在冲程一半，即主轴到曲柄的距离约900mm时，要校正58mm滑移距离，需顶高185mm左右，因此千斤顶行程应大于200mm为宜，我们选用200－400t液压千斤顶。
三、工艺制定
经讨论，我们决定采用千斤顶从下往上顶位于水平位置的NO.6缸曲柄销的顶正方法。
1曲轴的固定及千斤顶底座的加强
经分析，理论上NO.6缸的曲柄臂和NO.3缸曲柄臂成180度，转向相反，这样可以通过支承NO.3缸的曲柄销来固定曲轴，以抵消千斤顶对NO.6曲柄销的转动力矩。
示意图如下：
曲柄销顶座是机加工好的，并且内圆放铜皮，起到保护曲柄销处轴径的作用。下图是曲柄销尺寸规格图
2主轴颈的冷却及曲柄臂的加热
我们采用干冰箱对主轴颈滑移处两侧进行冷却。干冰箱尺寸及安放位置如下图所示。
我们采用8把丙烷枪对曲柄臂均匀加热，同时用测温枪实时检测曲柄臂靠进主轴颈处的温度，并记录。
3 顶正
采用如下图所示的顶正工艺：
四、施工前的准备工作
1测量主机各原始参数。包括各缸拐档差、曲轴跳动量、红套滑移量、推力间隙等，对可能因本次滑移事故和修理工程损伤的部件检查和探伤。
2拆除对工程有所妨碍的部件。包括相关各缸的活塞、连杆等，因拆除造成的可能活动部件有效固定。
3 曲轴盘车至预定工作位置并相对予以固定。
4 制作保护主轴颈和曲柄销用铜质假轴承及千斤顶底座和顶撑。
5 准备加热用的丙烷和氧气，准备适度长度的皮带和丙烷枪。
6将有可能受力损伤的6#、7#道上下主轴瓦拆出，下瓦处装入按标准尺寸加工的铜质临时瓦提供支撑并保护主轴颈。7#上轴瓦正常装入，保证正常回转间隙。6#上轴瓦处装临时轴承并加铜质衬层，临时轴承顶部加强并加装固定丝杆顶在A字架下方，提供主轴的上支撑，防止顶正过程中曲轴径向上移。
7制作冷却用的干冰箱，准备隔热层。
8为曲柄销和曲柄臂配备量程范围满足要求测温用的红外点温枪。
9对机舱施工部位提供良好的通风条件，配备足够的安全保护措施。
10为便于准确复位，在自由端加装刻度盘观察顶正的角度。
11第7#、第5#道主轴承上部安装千分表，实时检测顶正过程中曲轴的向上位移量。
12机舱工作场所清理，确保通风、照明，并做好消防安全预防措施。
五、顶正修复
完成了上述准备工作之后，在统一指挥下进行修复。工作程序如下：
1 将干冰箱固定后注满干冰，不间断测量主轴颈温度并做好记录。
2 当主轴颈温度达到预定温度时对曲柄臂进行均匀加热并实时进行测温，做好记录。
3 当温差达到一定范围之后，启动千斤顶逐步加压进行顶正，观察刻度盘，待恢复到原来位置时进行固定。
4 自然冷却至常温后，用千斤顶测试修复之后的抱合力。
六、调试
1冷却至自然温度后，对矫正红套部位进行扭矩校验。
按照计算结果，在曲柄销处施加96t力，矫正红套处无滑移，表明修复后的曲轴红套处完全可以承受主机额定功率下的工作扭矩。
2经测量，主轴跳动量和各缸拐档差均在正常范围。
3码头试车，主机各项参数正常。
七、总结
本过程是主机曲轴红套滑移修复的整个过程。
在这个过程中，制定的工艺我们要选定适合的顶升、冷却及烘火的位置；
准备工作要充分，因为施工过程不得有间断；
要密切关注曲柄销及主轴颈的移动和顶升的位置。
[关键词] 主机曲轴 红套滑移 校正
引言
某轮在海上航主机曲轴滑移校正120，该船的故障为主机曲轴发生主轴颈与曲柄臂相对位置变化，即红套滑移，该船的第六段曲轴轴颈与曲柄臂沿轴颈方向滑移了58mm、即12度，大大超出了0.5度的允许误差范围。本文主要是通过对该轮主机曲轴红套滑移修复工程的研究，从该工程的技术方案、工艺要求和施工过程三个方面进行了论述。
一、主机参数
该轮主机型号为SULZER 6RTA52，额定功率7980KW，额定转速126RPM，主轴颈560mm，曲柄红套处宽度1110mm，曲柄红套处轴向厚度252mm
二、修复的理论基础
我们基本按以下技术方案考虑施工，即冷缩—>热膨胀－>顶力控制－>校核－>检验。按英国劳氏船规，曲轴红套的过盈量为：
δmax=0.182%×D
δmin=0.143%×D
式中的D表示红套部位的轴颈
恢复时曲柄臂的加热温度按下计算：
其中：T－红套温度[℃]
Δd－过盈量，1mm
a－材料线膨胀系数，碳钢＝12×10－6/℃
d－红套配合直径Φ560mm
经计算得，T＝148 ℃.
实际考虑红套时需要将孔径再增加0.5－1mm的间隙，即温度在225－290 ℃.
在考虑滑移复位时也要考虑轴与孔完全分离，即有一定间隙，防止转动时咬死。轴与轴套两温差应在300 ℃以上。
我们确定对主轴颈进行冷却，而后对曲柄臂进行加热来改变两装配件之间的温差。我们采用手动－电动并联双作用式的液压千斤顶在曲柄销处进行工作，确保红套滑移部位准确到位。
本机曲轴红套部位的最大抱合力计算公式：
P＝E×δ（D2-d2）/2×d×D2
其中：P－抱合压力
E－钢材弹性系数，2.06×105MPa
δ－红套最大过盈量，0.182%×d
最小过盈量，0.143%×d
D－曲柄臂红套处宽度
d－曲柄销直径
而抱合力矩为：
M＝2∏(d/2)2h×p×f
其中：h－红套处的轴向厚度，252mm
f－红套抱合摩擦系数，0.16
经计算，千斤顶正压力为：G＝Mmax/L≈300t
经计算当千斤顶在冲程一半，即主轴到曲柄的距离约900mm时，要校正58mm滑移距离，需顶高185mm左右，因此千斤顶行程应大于200mm为宜，我们选用200－400t液压千斤顶。
三、工艺制定
经讨论，我们决定采用千斤顶从下往上顶位于水平位置的NO.6缸曲柄销的顶正方法。
1曲轴的固定及千斤顶底座的加强
经分析，理论上NO.6缸的曲柄臂和NO.3缸曲柄臂成180度，转向相反，这样可以通过支承NO.3缸的曲柄销来固定曲轴，以抵消千斤顶对NO.6曲柄销的转动力矩。
示意图如下：
曲柄销顶座是机加工好的，并且内圆放铜皮，起到保护曲柄销处轴径的作用。下图是曲柄销尺寸规格图
2主轴颈的冷却及曲柄臂的加热
我们采用干冰箱对主轴颈滑移处两侧进行冷却。干冰箱尺寸及安放位置如下图所示。
我们采用8把丙烷枪对曲柄臂均匀加热，同时用测温枪实时检测曲柄臂靠进主轴颈处的温度，并记录。
3 顶正
采用如下图所示的顶正工艺：
四、施工前的准备工作
1测量主机各原始参数。包括各缸拐档差、曲轴跳动量、红套滑移量、推力间隙等，对可能因本次滑移事故和修理工程损伤的部件检查和探伤。
2拆除对工程有所妨碍的部件。包括相关各缸的活塞、连杆等，因拆除造成的可能活动部件有效固定。
3 曲轴盘车至预定工作位置并相对予以固定。
4 制作保护主轴颈和曲柄销用铜质假轴承及千斤顶底座和顶撑。
5 准备加热用的丙烷和氧气，准备适度长度的皮带和丙烷枪。
6将有可能受力损伤的6#、7#道上下主轴瓦拆出，下瓦处装入按标准尺寸加工的铜质临时瓦提供支撑并保护主轴颈。7#上轴瓦正常装入，保证正常回转间隙。6#上轴瓦处装临时轴承并加铜质衬层，临时轴承顶部加强并加装固定丝杆顶在A字架下方，提供主轴的上支撑，防止顶正过程中曲轴径向上移。
7制作冷却用的干冰箱，准备隔热层。
8为曲柄销和曲柄臂配备量程范围满足要求测温用的红外点温枪。
9对机舱施工部位提供良好的通风条件，配备足够的安全保护措施。
10为便于准确复位，在自由端加装刻度盘观察顶正的角度。
11第7#、第5#道主轴承上部安装千分表，实时检测顶正过程中曲轴的向上位移量。
12机舱工作场所清理，确保通风、照明，并做好消防安全预防措施。
五、顶正修复
完成了上述准备工作之后，在统一指挥下进行修复。工作程序如下：
1 将干冰箱固定后注满干冰，不间断测量主轴颈温度并做好记录。
2 当主轴颈温度达到预定温度时对曲柄臂进行均匀加热并实时进行测温，做好记录。
3 当温差达到一定范围之后，启动千斤顶逐步加压进行顶正，观察刻度盘，待恢复到原来位置时进行固定。
4 自然冷却至常温后，用千斤顶测试修复之后的抱合力。
六、调试
1冷却至自然温度后，对矫正红套部位进行扭矩校验。
按照计算结果，在曲柄销处施加96t力，矫正红套处无滑移，表明修复后的曲轴红套处完全可以承受主机额定功率下的工作扭矩。
2经测量，主轴跳动量和各缸拐档差均在正常范围。
3码头试车，主机各项参数正常。
七、总结
本过程是主机曲轴红套滑移修复的整个过程。
在这个过程中，制定的工艺我们要选定适合的顶升、冷却及烘火的位置；
准备工作要充分，因为施工过程不得有间断；
要密切关注曲柄销及主轴颈的移动和顶升的位置。