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軸承知識

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某輪主機曲軸滑移校正

發布時間:2019-06-29
曾強
(中海工業立新船廠機電車間)
  摘 要:某輪主機在我廠修理過程進行了曲軸紅套滑移的校正,在我參與研究的全部過程中,我們進行了紅套溫度的計算,校正方案的選定,以及復位后對于曲軸的檢驗等等方面的研究,本文將對主機曲軸滑移校正進行論述。
  關鍵詞:主機曲軸;紅套滑移;校正
  引言
  某輪在海上航主機曲軸滑移校正120,該船的故障為主機曲軸發生主軸頸與曲柄臂相對位置變化,即紅套滑移,該船的第六段曲軸軸頸與曲柄臂沿軸頸方向滑移了58mm、即12度,大大超出了0.5度的允許誤差范圍。本文主要是通過對該輪主機曲軸紅套滑移修復工程的研究,從該工程的技術方案、工藝要求和施工過程三個方面進行了論述。
  一、主機參數
  該輪主機型號為SULZER 6RTA52,額定功率7980KW,額定轉速126RPM,主軸頸560mm,曲柄紅套處寬度1110mm,曲柄紅套處軸向厚度252mm。
  二、修復的理論基礎
  我們基本按以下技術方案考慮施工,即冷縮―>熱膨脹->頂力控制->校核->檢驗。按英國勞氏船規,曲軸紅套的過盈量為:
  δmax=0.182%×D
  δmin=0.143%×D
  式中的D表示紅套部位的軸頸
  恢復時曲柄臂的加熱溫度按下計算:
  其中:T-紅套溫度[℃]
  Δd-過盈量,1mm
  a-材料線膨脹系數,碳鋼=12×10-6/℃
  d-紅套配合直徑Φ560mm
  經計算得,T=148℃.
  實際考慮紅套時需要將孔徑再增加0.5-1mm的間隙,即溫度在225-290℃.
  在考慮滑移復位時也要考慮軸與孔完全分離,即有一定間隙,防止轉動時咬死。軸與軸套兩溫差應在300℃以上。
  我們確定對主軸頸進行冷卻,而后對曲柄臂進行加熱來改變兩裝配件之間的溫差。我們采用手動-電動并聯雙作用式的液壓千斤頂在曲柄銷處進行工作,確保紅套滑移部位準確到位。
  本機曲軸紅套部位的最大抱合力計算公式:
  P=E×δ(D2-d2)/2×d×D2
  其中:P-抱合壓力
  E-鋼材彈性系數,2.06×105MPa
  δ-紅套最大過盈量,0.182%×d
  最小過盈量,0.143%×d
  D-曲柄臂紅套處寬度
  d-曲柄銷直徑
  而抱合力矩為:
  M=2∏(d/2)2h×p×f
  其中:h-紅套處的軸向厚度,252mm
  f-紅套抱合摩擦系數,0.16
  經計算,千斤頂正壓力為:G=Mmax/L≈300t
  經計算當千斤頂在沖程一半,即主軸到曲柄的距離約900mm時,要校正58mm滑移距離,需頂高185mm左右,因此千斤頂行程應大于200mm為宜,我們選用200-400t液壓千斤頂。
  三、工藝制定
  經討論,我們決定采用千斤頂從下往上頂位于水平位置的NO.6缸曲柄銷的頂正方法。
  1.曲軸的固定及千斤頂底座的加強
  經分析,理論上NO.6缸的曲柄臂和NO.3缸曲柄臂成180度,轉向相反,這樣可以通過支承NO.3缸的曲柄銷來固定曲軸,以抵消千斤頂對NO.6曲柄銷的轉動力矩。
  示意圖如下:
  曲柄銷頂座是機加工好的,并且內圓放銅皮,起到保護曲柄銷處軸徑的作用。下圖是曲柄銷尺寸規格圖
  2.主軸頸的冷卻及曲柄臂的加熱
  我們采用干冰箱對主軸頸滑移處兩側進行冷卻。干冰箱尺寸及安放位置如下圖所示。
  我們采用8把丙烷槍對曲柄臂均勻加熱,同時用測溫槍實時檢測曲柄臂靠進主軸頸處的溫度,并記錄。
  3.頂正
  采用如下圖所示的頂正工藝:
  四、施工前的準備工作
  1.測量主機各原始參數。包括各缸拐檔差、曲軸跳動量、紅套滑移量、推力間隙等,對可能因本次滑移事故和修理工程損傷的部件檢查和探傷。
  2.拆除對工程有所妨礙的部件。包括相關各缸的活塞、連桿等,因拆除造成的可能活動部件有效固定。
  3.曲軸盤車至預定工作位置并相對予以固定。
  4.制作保護主軸頸和曲柄銷用銅質假軸承及千斤頂底座和頂撐。
  5.準備加熱用的丙烷和氧氣,準備適度長度的皮帶和丙烷槍。
  6.將有可能受力損傷的6#、7#道上下主軸瓦拆出,下瓦處裝入按標準尺寸加工的銅質臨時瓦提供支撐并保護主軸頸。7#上軸瓦正常裝入,保證正常回轉間隙。6#上軸瓦處裝臨時軸承并加銅質襯層,臨時軸承頂部加強并加裝固定絲桿頂在A字架下方,提供主軸的上支撐,防止頂正過程中曲軸徑向上移。
  7.制作冷卻用的干冰箱,準備隔熱層。
  8.為曲柄銷和曲柄臂配備量程范圍滿足要求測溫用的紅外點溫槍。
  9.對機艙施工部位提供良好的通風條件,配備足夠的安全保護措施。
  10.為便于準確復位,在自由端加裝刻度盤觀察頂正的角度。
  11.第7#、第5#道主軸承上部安裝千分表,實時檢測頂正過程中曲軸的向上位移量。
  12.機艙工作場所清理,確保通風、照明,并做好消防安全預防措施。
  五、頂正修復
  完成了上述準備工作之后,在統一指揮下進行修復。工作程序如下:
  1.將干冰箱固定后注滿干冰,不間斷測量主軸頸溫度并做好記錄。
  2.當主軸頸溫度達到預定溫度時對曲柄臂進行均勻加熱并實時進行測溫,做好記錄。
  3.當溫差達到一定范圍之后,啟動千斤頂逐步加壓進行頂正,觀察刻度盤,待恢復到原來位置時進行固定。
  4.自然冷卻至常溫后,用千斤頂測試修復之后的抱合力。
  六、調試
  1.冷卻至自然溫度后,對矯正紅套部位進行扭矩校驗。
  按照計算結果,在曲柄銷處施加96t力,矯正紅套處無滑移,表明修復后的曲軸紅套處完全可以承受主機額定功率下的工作扭矩。
  2.經測量,主軸跳動量和各缸拐檔差均在正常范圍。
  3.碼頭試車,主機各項參數正常。
  七、總結
  本過程是主機曲軸紅套滑移修復的整個過程。在這個過程中,制定的工藝我們要選定適合的頂升、冷卻及烘火的位置;準備工作要充分,因為施工過程不得有間斷;要密切關注曲柄銷及主軸頸的移動和頂升的位置。
來源:《科學時代》

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