CN110039389A - 船舶柴油机曲轴修磨装置及曲轴修磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶柴油机曲轴修磨装置及修磨方法，该装置采用半开放式轴承座，轴承座内设有圆弧形轴瓦，且轴瓦宽度小于主轴颈长度；轴承座底部安装在纵向导轨上，纵向导轨安装在横向导轨上；机架上经导轨滑块机构一连接有平移工作台，平移工作台上方经导轨滑块机构二与进给工作台传动连接，进给工作台的运动方向垂直于主轴颈的轴线，平移工作台上设有进给电机，进给电机的轴端经滚珠丝杠组件与给工作台相连，进给工作台上安装有修磨电机，修磨电机的与修磨轮传动连接。修磨时，找到主轴颈变形量最小的位置，以该位置作为基准位置进行修磨，并重新确定基准位置，多次修磨，可以大幅度提高修磨精度，延长柴油机使用寿命。

Description

船舶柴油机曲轴修磨装置及曲轴修磨方法

技术领域

本发明涉及一种柴油机曲轴的修磨装置，特别涉及大型船舶柴油机的曲轴修磨装置。

背景技术

目前，远洋货轮驱动装置的动力主要是大型船舶柴油机提供的，通常远洋货轮上只配置有一台主柴油机，以重油作为燃料，该柴油机具有低转速，大扭矩的特点，单机功率基本上都在5000匹马力以上，柴油机的缸径较大，曲轴的尺寸也比较大，曲轴的主轴直径通常在450mm以上，曲轴的长度通常在4.5m以上，一般采用6缸以上的柴油机。现有的曲轴主要包括间隔设置的多个主轴颈和连杆轴颈，主轴颈和连杆轴颈之间经曲柄相连，为保证动力的持续输出，多缸柴油机工作采用的是间隔发火顺序工作，例如6缸柴油机，通常发火顺序按缸号依次为1-6-2-5-3-4，1-5-3-6-4-2或1-5-2-6-4-3等，因此，其连杆轴颈在圆周方向上呈一定的相位差分布的，主轴颈相对固定不动，连杆轴颈在主轴颈的轴线外的圆周方向上均匀分布，主轴颈通过多个主轴承安装在柴油机油底壳内。由于船用柴油机的使用工况非常恶劣，导致其主轴颈、连杆轴颈在使用过程中常常会造成过度磨损、拉伤、蠕变等问题，由于曲轴的造价高昂，更换成本极高，需要通过修磨予以解决。现有技术中，曲轴的修磨只能通过简单的测量，对曲轴局部明显磨损及变形的区域予以修磨处理，整体修磨效果不好。如果将曲轴运送至主机生产厂家进行再加工，则因为曲轴直径大，运输困难，修理时间长，不能保证船舶的正常运输。

发明内容

本发明的目的是提供一种船舶柴油机曲轴修磨装置，使其可以对大型船舶柴油机的曲轴进行整体修磨，其加工成本相对低廉，操作方便，修磨后的尺寸精度相对较好。

本发明的目的是这样实现的：一种船舶柴油机曲轴修磨装置，包括与曲轴的主轴颈一一对应的半开放式轴承座，轴承座内设有圆弧形轴瓦，轴瓦宽度小于主轴颈长度，轴承座的上表面设有从轴瓦上侧端面压紧轴瓦的压块，曲轴放置在轴瓦上时，曲轴对应的一端设有用驱动曲轴转动的盘车机，盘车机的输出轴端部与曲轴端部的轴端齿轮传动连接；所述轴承座底部安装在与主轴颈轴线相垂直的纵向导轨上，纵向导轨两端设置在与主轴颈轴线相平行的横向导轨上；轴承座整体的一侧设有机架，机架上经导轨滑块机构一连接有平移工作台，机架上设有驱动平移工作台直线运动的同步运动装置，平移工作台直线运动方向与主轴颈轴线相平行；平移工作台上方经导轨滑块机构二与进给工作台连接，进给工作台的运动方向垂直于主轴颈的轴线，平移工作台上设有进给电机，进给电机的轴端经滚珠丝杠组件与给工作台相连，进给工作台上安装有修磨电机，修磨电机的与修磨轮传动连接。

该装置使用时，对于尺寸尚在合理使用要求范围内的船舶柴油机的曲轴，可直接进行修磨加工，如尺寸已经小于极限尺寸，则可先在曲轴的主轴颈外喷涂或溅射加工，使其表面形成一层硬质合金材料，进而使其尺寸符合使用要求，然后再进行修磨加工，由于是开放式的轴承座和轴瓦，曲轴的吊装方便，可在船厂予以修理，修磨是渐进完成的，通过多次测量和移动轴承座的位置，找到对应的主轴颈的最小变形量位置，以该位置作为基点，对其余变形量较大的位置进行打磨，通过多次反复测量和打磨，最终使得主轴颈的同轴度、圆整性变好，从而符合使用要求，而不必将曲轴运送至生产厂家予以再加工，其本质上仍属于简易的修理装置，与简单的测量和局部直接打磨相比，可以大幅度提高修磨精度，延长柴油机使用寿命。其加工成本相对于运送到生产厂家予以增材制造后再重新铣削加工更加低廉，操作更加方便。

作为本发明的进一步改进在于，同步运动装置包括伺服电机、在机架两端设置的同步带轮及绕装在同步带轮上的同步带，任一端的同步带轮与所述伺服电机传动连接；所述同步带与平移工作台相固定。

作为本发明的进一步改进在于，所述轴瓦的宽度为主轴颈长度的三分之一到二分之一。曲轴在使用过程中，由于局部变形，会导致主轴颈与轴瓦之间配合度变差，使得局部测量时，变形量较大，通过该设置，使得主轴颈相对于轴瓦可以移动位置，从而可以调整轴承座到主轴颈变形量最小的位置，可以提高修磨精度。

为避免轴瓦和主轴颈之间摩擦损伤，所述轴瓦的内上侧设有楔形的油槽，压块上与油槽对应连接有进油嘴。通过进油嘴注油润滑，形成良好的油膜，油膜一方面可在主轴颈和轴瓦之间保持润滑，另一方面，可清洗修磨产生的磨粒。

作为本发明的进一步改进在于，所述平移工作台和进给工作台均倾斜设置。倾斜设置时，平移工作台和进给工作台均具有下滑趋势，可尽量减少导轨滑块、滚珠丝杆等运动机构的间隙，使得修磨进给量易于控制。

本发明还公开了利用上述装置对船舶柴油机曲轴修磨的修磨方法，包括如下步骤：

（1）选配合适规格和数量的轴承座和轴瓦安装在纵向导轨上，要求轴瓦与待修磨的曲轴的主轴颈相适配，然后将待修磨的曲轴吊装安装在轴瓦内，使得主轴颈配合安装在弧形的轴瓦上侧，同时保证轴瓦靠近主轴颈的同一端；根据不同直径的主轴颈，需要配置不同尺寸的轴承座和轴瓦，轴承座和轴瓦可以根据待修磨的曲轴主轴颈尺寸及主轴颈数量配置多套；安装时，需要保证多个轴瓦的同轴度，其精度主要依靠制造精度予以保证，由于轴承座在纵向导轨上可滑动，因此，在吊装曲轴时，其自身在一定程度上可以自行调整与曲柄销之间的匹配，调整到位后，可以将轴承座和纵向导轨予以固定；

（2）利用盘整车盘车，使得曲轴转动，曲轴转动时，在轴瓦和主轴颈之间加入润滑油，保证润滑良好；

（3）将若干千分表搁置在轴承座上，千分表的测量端抵触在对应的主轴颈表面，在主轴颈转动的同时，记录千分表上的读数变化，逐一记录各段主轴颈的千分表读数最大值和最小值之间的差值；

（4）沿主轴颈轴向移动轴承座至另一位置，继续盘车，同时记录千分表上的读数变化的最大值和最小值之间的差值；

（5）针对单个主轴颈选择读数差值最小的位置，将轴承座连同轴瓦移动到该位置；再次盘车，同时，测量不同转动角度下的主轴颈直径大小以及千分表的读数变化值，在确定偏心向外变形量最大的位置以涂覆方式作出标记，涂覆范围小于需要修磨的表面，同时根据测量的直径确定需要修磨的进给量；这样做的理由在于，通过差值可以对比获得轴承座在何位置时，主轴颈的变形量最小，将该变形量所处位置作为修磨该段主轴颈的基准位置，能得到最小修磨工作量，提高修磨精度；这也是轴瓦宽度小于主轴颈长度的原因所在，可使得轴瓦沿主轴颈轴线方向可移动，从而能快速找到最变形量的位置；

（6）卸下全部千分表，调整修磨轮至修磨位置，通过盘车机转动曲轴，按进给量推动修磨轮接触主轴颈表面，修磨电机驱动修磨轮转动并打磨掉涂覆位置的主轴颈上的部分实体，然后沿主轴颈轴向方向移动平移工作台，对相应轴承座前后位置的主轴颈予以修磨，涂覆标记位置用于识别修模位置，以便于找到修磨位置，修磨的进给量通过进给电机予以控制，直到恰好将涂覆范围修磨去除，单个主轴颈修磨完成后，再修磨下一主轴颈，直至修磨完全部主轴颈；

（7）重复步骤（3）—（6）再次进行测量和修磨，直至修磨后的主轴颈尺寸符合设计要求。修磨本质上是减材加工，因此，不宜一次性修磨到位，每次修磨的进给量必须控制到是的主轴颈尺寸不小于设计尺寸，由于初始给出的修磨基准位置本身也是有变形的，也是就是说，给出的基准只是变形量较小的位置，其本身也有变形，不是标准，通过多次反复测量和调整，可以使得最终确定的修磨基准位置更加接近于理想的基准，从而保证修磨精度；重复步骤（3）—（6）的次数优选为1-3次。

本发明通过结构设计，使得曲轴能在轴承座内轴向移动位置，并通过测量快速找到主轴颈变形量较小的位置，以该位置作为基准位置，对主轴颈予以修磨，修磨完成后重新确定基准位置，再次修磨，通过多次修磨，可以将曲轴的主轴颈修磨到符合使用要求，而不必将曲轴运送至生产厂家予以再加工，可以大幅度提高修磨精度，延长柴油机使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明局部立体结构分解示意图。

图3为轴承座局部连接结构示意图。

图4为为轴承座局部连接结构的拆装示意图。

图5为修磨装置的结构示意图。

图6为修磨装置的俯视图。

其中，1横向导轨，2纵向导轨，201锁紧螺钉一，3轴承座，301轴承座锁紧螺钉，4轴瓦，401油槽，5压块，501进油嘴，6主轴颈，7曲柄，8连杆轴颈，9修磨轮，10修磨电机，11进给工作台，12进给电机，13平移工作台，14导轨滑块机构一，15工作台，16盘车机，17轴端齿轮，18螺母，19同步带轮，20防撞杆，21同步带，22导轨滑块机构二，23丝杠。

具体实施方式

如图1-6所示，为一种船舶柴油机曲轴修磨装置，包括与曲轴的主轴颈6一一对应的半开放式轴承座3，主轴颈6有7个，相应的轴承座3也是7个，连杆轴颈8有6个，对应的是6缸柴油机，轴承座3内设有圆弧形轴瓦4，轴瓦4宽度小于主轴颈6长度，优选为轴瓦4的宽度为主轴颈6长度的三分之一到二分之一，轴承座3的上表面设有从轴瓦4上侧端面压紧轴瓦4的压块5，压块5经螺钉连接在轴承座3上，轴瓦4的内上侧设有楔形的油槽401，压块5上与油槽401对应连接有进油嘴501，通过进油嘴501和油槽401向可轴瓦4上喷油润滑及清洗磨粒；曲轴放置在轴瓦4上时，曲轴对应的一端设有用驱动曲轴转动的盘车机16，盘车机16的为一种减速齿轮箱，盘车机16的输出轴端部与曲轴端部的安装的轴端齿轮17传动连接，通过盘车机16可以缓慢转动曲轴；轴承座3底部安装在与主轴颈6轴线相垂直的纵向导轨2上，轴承座3可沿纵向导轨2移动位置，为便于固定，轴承座3与纵向导轨2之间设有轴承座锁紧螺钉301；纵向导轨2两端设置在与主轴颈6轴线相平行的横向导轨1上，同样，为便于调整和锁定，在横向导轨1和纵向导轨2之间设有锁紧螺钉一201；轴承座3整体的一侧设有机架15，机架15上经导轨滑块机构一14连接有平移工作台13，机架15上设有驱动平移工作台13直线运动的同步运动装置，平移工作台13直线运动方向与主轴颈6轴线相平行，也即导轨滑块机构一14的设置保证了其中的滑块沿与主轴颈6轴线相平行的方向移动；平移工作台13上方经导轨滑块机构二22与进给工作台11连接，进给工作台11的运动方向垂直于主轴颈6的轴线，也即导轨滑块机构二22的设置保证了其中的滑块沿与主轴颈6轴线相垂直的方向移动；平移工作台13上设有进给电机12，进给电机12的轴端经滚珠丝杠组件与给工作台相连，滚珠丝杠组件中的螺母18与进给工作台相连，丝杠23与进给电机12的轴端相连，进给工作台11上安装有修磨电机10，修磨电机10的与修磨轮9传动连接。

同步运动装置包括伺服电机、在机架15两端设置的同步带轮19及绕装在同步带轮19上的同步带21，任一端的同步带轮19与所述伺服电机传动连接；所述同步带21与平移工作台13相固定。为避免碰撞，在机架15上设有平移工作台13两端设有防撞杆20，防撞杆20具有缓冲撞击的作用，避免平移工作台13撞击同步带轮19。

为消除间隙，平移工作台13和进给工作台11均倾斜设置。

在对曲轴的主轴颈6修磨时，按如下步骤进行：

（1）选配合适规格和数量的轴承座3和轴瓦4安装在纵向导轨2上，要求轴瓦4与待修磨的曲轴的主轴颈6相适配，然后将待修磨的曲轴吊装安装在轴瓦4内，使得主轴颈6配合安装在弧形的轴瓦4上侧，同时保证轴瓦4靠近主轴颈6的同一端；根据不同直径的主轴颈6，需要配置不同尺寸的轴承座3和轴瓦4，轴承座3和轴瓦4可以根据待修磨的曲轴主轴颈6尺寸及主轴颈6数量配置多套；安装时，需要保证多个轴瓦4的同轴度，其精度主要依靠制造精度予以保证，由于轴承座3在纵向导轨2上可滑动，因此，在吊装曲轴时，其自身在一定程度上可以自行调整与曲柄7销之间的匹配，调整到位后，可以将轴承座3和纵向导轨2予以固定；

（2）利用盘整车盘车，使得曲轴转动，曲轴转动时，在轴瓦4和主轴颈6之间加入润滑油，保证润滑良好；

（3）将若干千分表搁置在轴承座3上，千分表的测量端抵触在对应的主轴颈6表面，在主轴颈6转动的同时，记录千分表上的读数变化，逐一记录各段主轴颈6的千分表读数最大值和最小值之间的差值；

（4）沿主轴颈6轴向移动轴承座3至另一位置，继续盘车，同时记录千分表上的读数变化的最大值和最小值之间的差值；

（5）针对单个主轴颈6选择读数差值最小的位置，将轴承座3连同轴瓦4移动到该位置；再次盘车，同时，测量不同转动角度下的主轴颈6直径大小以及千分表的读数变化值，在确定偏心向外变形量最大的位置以涂覆方式作出标记，涂覆范围小于需要修磨的表面，同时根据测量的直径确定需要修磨的进给量；这样做的理由在于，通过差值可以对比获得轴承座3在何位置时，主轴颈6的变形量最小，将该变形量所处位置作为修磨该段主轴颈6的基准位置，能得到最小修磨工作量，提高修磨精度；这也是轴瓦4宽度小于主轴颈6长度的原因所在，可使得轴瓦4沿主轴颈6轴线方向可移动，从而能快速找到最变形量的位置；

（6）卸下全部千分表，调整修磨轮9至修磨位置，通过盘车机16转动曲轴，按进给量推动修磨轮9接触主轴颈6表面，修磨电机10驱动修磨轮9转动并打磨掉涂覆位置的主轴颈6上的部分实体，然后沿主轴颈6轴向方向移动平移工作台13，对相应轴承座3前后位置的主轴颈6予以修磨，涂覆标记位置用于识别修模位置，以便于找到修磨位置，修磨的进给量通过进给电机12予以控制，直到恰好将涂覆范围修磨去除，单个主轴颈6修磨完成后，再修磨下一主轴颈6，直至修磨完全部主轴颈6；

（7）重复步骤（3）—（6）再次进行测量和修磨，直至修磨后的主轴颈6尺寸符合设计要求。修磨本质上是减材加工，因此，不宜一次性修磨到位，每次修磨的进给量必须控制到是的主轴颈6尺寸不小于设计尺寸，由于初始给出的修磨基准位置本身也是有变形的，也是就是说，给出的基准只是变形量较小的位置，其本身也有变形，不是标准，通过多次反复测量和调整，可以使得最终确定的修磨基准位置更加接近于理想的基准，从而保证修磨精度；重复步骤（3）—（6）的次数优选为1-3次。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种船舶柴油机曲轴修磨装置，其特征在于包括与曲轴的主轴颈一一对应的半开放式轴承座，轴承座内设有圆弧形轴瓦，轴瓦宽度小于主轴颈长度，轴承座的上表面设有从轴瓦上侧端面压紧轴瓦的压块，曲轴放置在轴瓦上时，曲轴对应的一端设有用驱动曲轴转动的盘车机，盘车机的输出轴端部与曲轴端部的轴端齿轮传动连接；所述轴承座底部安装在与主轴颈轴线相垂直的纵向导轨上，纵向导轨两端设置在与主轴颈轴线相平行的横向导轨上；轴承座整体的一侧设有机架，机架上经导轨滑块机构一连接有平移工作台，机架上设有驱动平移工作台直线运动的同步运动装置，平移工作台直线运动方向与主轴颈轴线相平行；平移工作台上方经导轨滑块机构二与进给工作台连接，进给工作台的运动方向垂直于主轴颈的轴线，平移工作台上设有进给电机，进给电机的轴端经滚珠丝杠组件与给工作台相连，进给工作台上安装有修磨电机，修磨电机的与修磨轮传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种船舶柴油机曲轴修磨装置，其特征在于所述同步运动装置包括伺服电机、在机架两端设置的同步带轮及绕装在同步带轮上的同步带，任一端的同步带轮与所述伺服电机传动连接；所述同步带与平移工作台相固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种船舶柴油机曲轴修磨装置，其特征在于所述轴瓦的宽度为主轴颈长度的三分之一到二分之一。

4.根据权利要求1或2所述的一种船舶柴油机曲轴修磨装置，其特征在于所述轴瓦的内上侧设有楔形的油槽，压块上与油槽对应连接有进油嘴。

5.根据权利要求1或2所述的一种船舶柴油机曲轴修磨装置，其特征在于所述平移工作台和进给工作台均倾斜设置。

6.一种船舶柴油机曲轴的修磨方法，其特征在于，利用权利要求1所述的船舶柴油机曲轴修磨装置对曲轴进行修磨。

7.根据权利要求6所述的一种船舶柴油机曲轴的修磨方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）选配合适规格和数量的轴承座和轴瓦安装在纵向导轨上，要求轴瓦与待修磨的曲轴的主轴颈相适配，然后将待修磨的曲轴吊装安装在轴瓦内，使得主轴颈配合安装在弧形的轴瓦上侧，同时保证轴瓦靠近主轴颈的同一端；

（2）利用盘整车盘车，使得曲轴转动，曲轴转动时，在轴瓦和主轴颈之间加入润滑油，保证润滑良好；

（3）将若干千分表搁置在轴承座上，千分表的测量端抵触在对应的主轴颈表面，在主轴颈转动的同时，记录千分表上的读数变化，逐一记录各段主轴颈的千分表读数最大值和最小值之间的差值；

（4）沿主轴颈轴向移动轴承座至另一位置，继续盘车，同时记录千分表上的读数变化的最大值和最小值之间的差值；

（5）针对单个主轴颈选择读数差值最小的位置，将轴承座连同轴瓦移动到该位置；再次盘车，同时，测量不同转动角度下的主轴颈直径大小以及千分表的读数变化值，在确定偏心向外变形量最大的位置以涂覆方式作出标记，涂覆范围小于需要修磨的表面，同时根据测量的直径确定需要修磨的进给量；

（6）卸下全部千分表，调整修磨轮至修磨位置，通过盘车机转动曲轴，按进给量推动修磨轮接触主轴颈表面，修磨电机驱动修磨轮转动并打磨掉涂覆位置的主轴颈上的部分实体，然后沿主轴颈轴向方向移动平移工作台，对相应轴承座前后位置的主轴颈予以修磨，修磨的进给量通过进给电机予以控制，直到恰好将涂覆范围修磨去除，单个主轴颈修磨完成后，再修磨下一主轴颈，直至修磨完全部主轴颈；

（7）重复步骤（3）—（6）再次进行测量和修磨，直至修磨后的主轴颈尺寸符合设计要求。

8.根据权利要求7所述的一种船舶柴油机曲轴的修磨方法，其特征在于所述步骤（1）中，轴承座和轴瓦可以根据待修磨的曲轴主轴颈尺寸及主轴颈数量配置多套。

9.根据权利要求7所述的一种船舶柴油机曲轴的修磨方法，其特征在于步骤（7）重复步骤（3）—（6）的次数为1-3次。