大型柴油機新曲軸與舊飛輪的配對安裝

邱永堅

摘? ? 要：針對某大型船舶修理中大型柴油機新曲軸與舊飛輪的配對安裝，詳細介紹了新曲軸與舊飛輪配對對中新工藝及緊配螺栓孔加工新方法。

關鍵詞：大型柴油機;新曲軸;舊飛輪;精度控制;配對;緊配孔加工

中圖分類號：U664.22 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Matching Installation and Alignment of New Crankshaft and Old Flywheel of Large Marine Diesel Engine

QIU Yongjian

（ Guangzhou Wenchong Dockyard Co.， Ltd.， Guangzhou 511462 ）

Abstract： In the repair of a large ship， in view of the difficulty of precision control of the new crankshaft and the old flywheel matching installation of a large diesel engine， the new process of matching and aligning the new crankshaft and the old flywheel and the new method of fitting bolt hole maching are introduced in detail.

Key words： Large diesel engine;? New crankshaft;? Old flywheel;? Precision control; Matching; Fitting bolt hole machining

1? ? ?前言

某大型船舶主機MAN 10V 52/55A柴油機出現機損，柴油機曲軸損壞，需要更換曲軸本體，并與舊飛輪配對安裝，組成新的曲軸組件。本柴油機曲軸與舊飛輪是通過緊配螺栓連接固定的，沒有定中法蘭，新曲軸連接孔留有2 mm的加工余量，需要配對加工才能與舊飛輪連接，而緊配螺栓配對加工技術要求高，同時緊配螺栓孔厚度達300 mm、飛輪尺寸約φ2.8 m、重量約3 t，給新曲軸與舊飛輪配對、螺栓孔加工及安裝造成很大的困難。

曲軸是柴油機的核心部件，新曲軸與舊飛輪配對不良或緊配螺栓安裝不良，會造成柴油機振動而不能使用，嚴重時會損壞柴油機，因此確保新曲軸與舊飛輪配對安裝質量是保證柴油機正常運轉的關鍵因素，也是保證船舶安全運營的關鍵因素。本文主要介紹柴油機新曲軸與舊飛輪配對方法、緊配螺栓孔加工及安裝方法。

2? ?新曲軸與舊飛輪的主要參數

（1）新曲軸

見圖1。主要參數：

曲軸本體重量：約8 t;

輸出端法蘭：直徑φ705 mm、厚100 mm;

輸出端連接螺栓孔：15-φ53 mm+0.01 mm;孔中心直徑尺寸精度：d+0.01 mm;

舊曲軸連接螺栓孔（絞配孔）：15-φ55 mm+0.01 mm。

（2）舊飛輪

見圖2。主要參數：

重量：約3 t;

最大外徑：φ2.8 m;

與曲軸連接法蘭：直徑φ705 mm、厚200 mm;

法蘭連接螺栓孔（絞配孔）：15-φ55 mm+0.01 mm。

（3）新緊配螺栓半成品主要參數

半成品：φ58 mm×長400 mm;

緊配螺栓與孔的安裝間隙：0～-0.05 mm。

3? ? 新曲軸與舊飛輪的配對定中

3.1? ?配對定中方式

由于曲軸與飛輪是通過緊配螺栓連接固定，沒有定中法蘭，只能采用定中銷子連接方式定中，因而需要對新曲軸的連接螺栓孔中心距及舊曲軸的鉸配螺栓孔中心距及孔的位置分布進行尺寸校核。經測量，新舊曲軸的連接孔中心距、孔的數量、位置分布均相同，新曲軸的孔距與舊曲軸的尺寸相同（為d+0.01 mm）并與軸線同心，因此新曲軸的連接孔與舊飛輪的連接孔可作為定中基準孔。利用新曲軸與舊飛輪同心的連接孔，用兩條緊配的定中銷子將兩者進行連接，即可實現新曲軸與舊飛輪的配對定中。

對于采用兩條緊配定中銷子進行配對定中的大型機件，安裝難度極大，定中銷子配合尺寸的選擇非常重要：配合間隔過小，會造成配對安裝困難或失敗;配合間隔過大，又會造成配對精度低、曲軸運轉性能差，因此需要對配對安裝的便利性及配對質量進行考慮采用合適的配合尺寸。鑒于新曲軸的連接螺栓孔φ53 mm+0.01 mm與舊飛輪的緊配螺栓孔φ55 mm+0.01 mm不同，需要設計兩條定中銷子，銷子與新曲軸孔的配合采用φ53H7/h6;為保證對中精度，銷子尺寸采用h6上限值、銷子與舊飛輪孔的配合采用φ55H7/g6、銷子尺寸采用g 6下限值;同時，與舊飛輪連接的定中銷子前端設置導向段，方便舊飛輪壓入定中銷子與新曲軸連接;定中銷子在支承舊飛輪重量時需不變形，滿足對中強度、剛度要求。

對于新曲軸與舊飛輪裝配后的檢查點的選擇，也是比較重要的要素。考慮到新曲軸輸出端法蘭有一個凹坑孔及舊飛輪連接法蘭有一個內孔，可作為對中檢查點，對兩者進行同心度檢查。經測量，兩者均與連接螺栓孔同心，可作為定中裝配后的檢查基準孔。鑒于兩孔直徑不同，需要設計連接法蘭，法蘭與新曲軸內凹坑采用H7/h6配合。法蘭與舊飛輪內孔采用H7/f6配合，以保證能滑入及保證對中精度。

新曲軸與舊飛輪對中裝配示意圖，如圖3所示。

3.2? ? 配對定中連接安裝

（1）定中銷子加工好后進行銷子試安裝，必要時需修磨，保證銷子一端能壓入新曲軸定中基準孔，銷子另一端能輕度壓入舊飛輪的定中基準孔，并對銷子及孔做標識;

（2）定中連接法蘭加工好后進行法蘭試安裝，必要時需修磨，保證法蘭一端能壓入新曲軸凹坑孔，另一端能滑入舊飛輪的內孔;

（3）對定中連接銷子、法蘭檢查合格后，進行新曲軸與舊飛輪的配對定中安裝，步驟如下：

① 將新曲軸連同機架吊到1.2m高的鐵墩上;

② 清潔新曲軸輸出端法蘭面、兩定中基準孔及凹坑孔;

③ 安裝兩條定中連接銷子及定中連接法蘭，用塞尺檢查連接法蘭接觸面的周向間隙，以0.02 mm插不入為符合要求;

④ 清潔舊飛輪的連接法蘭前后兩端面、兩定中基準孔及內孔;

⑤ 將新曲軸輸出端法蘭面的頂部標識置于頂部;

⑥ 用橋吊將舊飛輪吊起、連接法蘭面的頂部標識置于頂部;

⑦ 用橋吊將舊飛輪吊到新曲軸輸出端法蘭前面，人工將舊飛輪的定中基準孔對準新曲軸的定中銷子及定中連接法蘭，調整好舊飛輪法蘭面與新曲軸輸出端法蘭面的平行度;

⑧ 舊飛輪進入兩定中連接銷子的導向端后，將舊飛輪推入兩定中連接銷子，然后用兩支螺栓固定;

⑨ 并核算連接法蘭同心度，以不大于0.025 mm為符合要求;

⑩ 將檢查結果向船東、MAN主機服務工程師、船檢報驗，并獲得認可。

4? ? 緊配螺栓孔及緊配螺栓加工

（1）新曲軸與舊飛輪裝配后連接螺栓孔的厚度達到300 mm、孔徑φ55 mm，市場上沒有這種超長尺寸的鉸刀，鑒于舊飛輪的直徑達φ2.8 m，故只能采用大型鏜床鏜孔的方法加工緊配連接螺栓孔。由于船東提供的新緊配螺栓半成品的直徑只有φ58 mm，舊飛輪原孔直徑φ55 mm，故鏜孔尺寸設定為φ56 mm，然后用一塊300 mm厚的鍛鋼，按照緊配螺栓孔加工精度φ56H7、1.6 μm進行加工試驗，并編制鏜孔程序。經過多次試驗，緊配螺栓孔加工精度達到φ56H7、1.6 μm，現場通過船東、MAN主機服務工程師、船檢的檢查及認可，對鏜孔程序固化作為新曲軸與舊飛輪連接的緊配螺栓孔鏜孔程序。

緊配螺栓配合精度高，MAN主機服務工程師提供的緊配螺栓與孔的配合值為0～-0.05 mm，考慮到鏜制孔的特點并結合300 mm的安裝長度，緊配螺栓加工尺寸采用配合值的下偏差及車+磨的方式加工，并現場報驗船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查，并獲得認可。

（2）將報驗合格的新曲軸與舊飛輪組件吊離曲軸支架，并吊到大型鏜床轉盤平臺上的支架上固定;清潔舊飛輪連接孔法蘭端面、調整新曲軸組件的軸線，讓舊飛輪連接孔法蘭的端面跳動值≤0.02 mm，使得加工的緊配螺栓孔垂直于舊飛輪連接孔法蘭的端面，以保證舊飛輪緊配螺栓的緊固性能。端面跳動值實際測量值如圖4所示，現場報驗船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查，并獲得認可;

（3）在鏜床轉盤平臺鎖定后，在連接孔法蘭端面上對各緊配螺栓孔做編號，按照緊配螺栓孔鏜孔程序，以緊配螺栓孔中心線為基準，對緊配螺栓孔進行加工，步驟如下：

① 首先對左右對稱的兩個緊配螺栓孔加工，當第一個孔加工完畢，在測量登記表上對應的編號欄記錄加工值;檢查合格后，對另一個孔加工并記錄加工值;

② 按照記錄值加工兩條銅銷子作為新的定位銷子，依次在相應的位置安裝，并用螺栓緊固，以減少加工時對軸線的影響;

③ 依次對其余的緊配螺栓孔加工，最后將兩條舊的定中銷子拆除并對孔加工，在測量登記表上對應的編號欄記錄各孔加工值;

④ 將測量登記表交船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查，并獲得認可。

（4）當第一個孔加工完畢及船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查合格后，按照孔的加工值為基本尺寸，按照選定的間隙配合值加工緊配螺栓，加工值在相當的登記表上記錄，將緊配螺栓在加工孔試裝，以檢驗緊配螺栓尺寸選取的合理性;試裝后，報船東、MAN主機服務工程師、船檢對安裝狀態檢查并獲得認可后，對其余的緊配螺栓加工，加工值在相應的登記表上記錄;對螺栓磁性探傷并退磁，將檢查測量登記表交船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查認可，對各緊配螺栓做上對應的編號。

（5）將舊飛輪從新曲軸拆卸，對舊飛輪、新曲軸的緊配螺栓孔清潔，涂上潤滑油。

5? ? 舊飛輪船上安裝

新曲軸在船上的主機座安裝后，對舊飛輪、新曲軸的緊配螺栓孔及連接法蘭面清潔，將舊飛輪吊移到新曲軸輸出端法蘭前，讓相應的編號對齊，然后將用干冰冷凍的緊配螺栓安裝到對應編號的緊配螺栓孔，并按主機柴油機說明書要求的力矩上緊螺母，用塞尺檢查連接法蘭接觸面的周向間隙，若0.05 mm插不入為符合要求，安裝保險，安裝完畢后報驗船東、MAN主機服務工程師、船檢檢查認可。

6? ? 結束語

經過系泊試驗、航行試驗，主機運轉平穩，說明舊飛輪安裝性能達到技術要求，主機更換新曲軸獲得船東、MAN主機服務工程師、船檢認可。本大型柴油機新曲軸與舊飛輪配對安裝成功，可為其他大型柴油機新曲軸與舊飛輪配對提供技術參考。

參考文獻

[1] CB/T 3544-94 船用柴油機曲軸修理技術要求[S].

[2] CB/T 3534-94 船用柴油機緊固螺栓及螺母修理技術要求[S].

[3] CB/T 3533-94 船用柴油機修理安裝技術要求[S].

[4]輪機工程手冊[M].? 北京：人民交通出版， 1992.