大型柴油机新曲轴与旧飞轮的配对安装

邱永坚

摘    要：针对某大型船舶修理中大型柴油机新曲轴与旧飞轮的配对安装，详细介绍了新曲轴与旧飞轮配对对中新工艺及紧配螺栓孔加工新方法。

关键词：大型柴油机;新曲轴;旧飞轮;精度控制;配对;紧配孔加工

中图分类号：U664.22                              文献标识码：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

某大型船舶主机MAN 10V 52/55A柴油机出现机损，柴油机曲轴损坏，需要更换曲轴本体，并与旧飞轮配对安装，组成新的曲轴组件。本柴油机曲轴与旧飞轮是通过紧配螺栓连接固定的，没有定中法兰，新曲轴连接孔留有2 mm的加工余量，需要配对加工才能与旧飞轮连接，而紧配螺栓配对加工技术要求高，同时紧配螺栓孔厚度达300 mm、飞轮尺寸约φ2.8 m、重量约3 t，给新曲轴与旧飞轮配对、螺栓孔加工及安装造成很大的困难。

曲轴是柴油机的核心部件，新曲轴与旧飞轮配对不良或紧配螺栓安装不良，会造成柴油机振动而不能使用，严重时会损坏柴油机，因此确保新曲轴与旧飞轮配对安装质量是保证柴油机正常运转的关键因素，也是保证船舶安全运营的关键因素。本文主要介绍柴油机新曲轴与旧飞轮配对方法、紧配螺栓孔加工及安装方法。

2   新曲轴与旧飞轮的主要参数

（1）新曲轴

见图1。主要参数：

曲轴本体重量：约8 t;

输出端法兰：直径φ705 mm、厚100 mm;

输出端连接螺栓孔：15-φ53 mm+0.01 mm;孔中心直径尺寸精度：d+0.01 mm;

旧曲轴连接螺栓孔（绞配孔）：15-φ55 mm+0.01 mm。

（2）旧飞轮

见图2。主要参数：

重量：约3 t;

最大外径：φ2.8 m;

与曲轴连接法兰：直径φ705 mm、厚200 mm;

法兰连接螺栓孔（绞配孔）：15-φ55 mm+0.01 mm。

（3）新紧配螺栓半成品主要参数

半成品：φ58 mm×长400 mm;

紧配螺栓与孔的安装间隙：0～-0.05 mm。

3    新曲轴与旧飞轮的配对定中

3.1   配对定中方式

由于曲轴与飞轮是通过紧配螺栓连接固定，没有定中法兰，只能采用定中销子连接方式定中，因而需要对新曲轴的连接螺栓孔中心距及旧曲轴的铰配螺栓孔中心距及孔的位置分布进行尺寸校核。经测量，新旧曲轴的连接孔中心距、孔的数量、位置分布均相同，新曲轴的孔距与旧曲轴的尺寸相同（为d+0.01 mm）并与轴线同心，因此新曲轴的连接孔与旧飞轮的连接孔可作为定中基准孔。利用新曲轴与旧飞轮同心的连接孔，用两条紧配的定中销子将两者进行连接，即可实现新曲轴与旧飞轮的配对定中。

对于采用两条紧配定中销子进行配对定中的大型机件，安装难度极大，定中销子配合尺寸的选择非常重要：配合间隔过小，会造成配對安装困难或失败;配合间隔过大，又会造成配对精度低、曲轴运转性能差，因此需要对配对安装的便利性及配对质量进行考虑采用合适的配合尺寸。鉴于新曲轴的连接螺栓孔φ53 mm+0.01 mm与旧飞轮的紧配螺栓孔φ55 mm+0.01 mm不同，需要设计两条定中销子，销子与新曲轴孔的配合采用φ53H7/h6;为保证对中精度，销子尺寸采用h6上限值、销子与旧飞轮孔的配合采用φ55H7/g6、销子尺寸采用g 6下限值;同时，与旧飞轮连接的定中销子前端设置导向段，方便旧飞轮压入定中销子与新曲轴连接;定中销子在支承旧飞轮重量时需不变形，满足对中强度、刚度要求。

对于新曲轴与旧飞轮装配后的检查点的选择，也是比较重要的要素。考虑到新曲轴输出端法兰有一个凹坑孔及旧飞轮连接法兰有一个内孔，可作为对中检查点，对两者进行同心度检查。经测量，两者均与连接螺栓孔同心，可作为定中装配后的检查基准孔。鉴于两孔直径不同，需要设计连接法兰，法兰与新曲轴内凹坑采用H7/h6配合。法兰与旧飞轮内孔采用H7/f6配合，以保证能滑入及保证对中精度。

新曲轴与旧飞轮对中装配示意图，如图3所示。

3.2    配对定中连接安装

（1）定中销子加工好后进行销子试安装，必要时需修磨，保证销子一端能压入新曲轴定中基准孔，销子另一端能轻度压入旧飞轮的定中基准孔，并对销子及孔做标识;

（2）定中连接法兰加工好后进行法兰试安装，必要时需修磨，保证法兰一端能压入新曲轴凹坑孔，另一端能滑入旧飞轮的内孔;

（3）对定中连接销子、法兰检查合格后，进行新曲轴与旧飞轮的配对定中安装，步骤如下：

① 将新曲轴连同机架吊到1.2m高的铁墩上;

② 清洁新曲轴输出端法兰面、两定中基准孔及凹坑孔;

③ 安装两条定中连接销子及定中连接法兰，用塞尺检查连接法兰接触面的周向间隙，以0.02 mm插不入为符合要求;

④ 清洁旧飞轮的连接法兰前后两端面、两定中基准孔及内孔;

⑤ 将新曲轴输出端法兰面的顶部标识置于顶部;

⑥ 用桥吊将旧飞轮吊起、连接法兰面的顶部标识置于顶部;

⑦ 用桥吊将旧飞轮吊到新曲轴输出端法兰前面，人工将旧飞轮的定中基准孔对准新曲轴的定中销子及定中连接法兰，调整好旧飞轮法兰面与新曲轴输出端法兰面的平行度;

⑧ 旧飞轮进入两定中连接销子的导向端后，将旧飞轮推入两定中连接销子，然后用两支螺栓固定;

⑨ 并核算连接法兰同心度，以不大于0.025 mm为符合要求;

⑩ 将检查结果向船东、MAN主机服务工程师、船检报验，并获得认可。

4    紧配螺栓孔及紧配螺栓加工

（1）新曲轴与旧飞轮装配后连接螺栓孔的厚度达到300 mm、孔径φ55 mm，市场上没有这种超长尺寸的铰刀，鉴于旧飞轮的直径达φ2.8 m，故只能采用大型镗床镗孔的方法加工紧配连接螺栓孔。由于船东提供的新紧配螺栓半成品的直径只有φ58 mm，旧飞轮原孔直径φ55 mm，故镗孔尺寸设定为φ56 mm，然后用一块300 mm厚的锻钢，按照紧配螺栓孔加工精度φ56H7、1.6 μm进行加工试验，并编制镗孔程序。经过多次试验，紧配螺栓孔加工精度达到φ56H7、1.6 μm，现场通过船东、MAN主机服务工程师、船检的检查及认可，对镗孔程序固化作为新曲轴与旧飞轮连接的紧配螺栓孔镗孔程序。

紧配螺栓配合精度高，MAN主机服务工程师提供的紧配螺栓与孔的配合值为0～-0.05 mm，考虑到镗制孔的特点并结合300 mm的安装长度，紧配螺栓加工尺寸采用配合值的下偏差及车+磨的方式加工，并现场报验船东、MAN主机服务工程师、船检检查，并获得认可。

（2）将报验合格的新曲轴与旧飞轮组件吊离曲轴支架，并吊到大型镗床转盘平台上的支架上固定;清洁旧飞轮连接孔法兰端面、调整新曲轴组件的轴线，让旧飞轮连接孔法兰的端面跳动值≤0.02 mm，使得加工的紧配螺栓孔垂直于旧飞轮连接孔法兰的端面，以保证旧飞轮紧配螺栓的紧固性能。端面跳动值实际测量值如图4所示，现场报验船东、MAN主机服务工程师、船检检查，并获得认可;

（3）在镗床转盘平台锁定后，在连接孔法兰端面上对各紧配螺栓孔做编号，按照紧配螺栓孔镗孔程序，以紧配螺栓孔中心线为基准，对紧配螺栓孔进行加工，步骤如下：

① 首先对左右对称的两个紧配螺栓孔加工，当第一个孔加工完毕，在测量登记表上对应的编号栏记录加工值;检查合格后，对另一个孔加工并记录加工值;

② 按照记录值加工两条铜销子作为新的定位销子，依次在相应的位置安装，并用螺栓紧固，以减少加工时对轴线的影响;

③ 依次对其余的紧配螺栓孔加工，最后将两条旧的定中销子拆除并对孔加工，在测量登记表上对应的编号栏记录各孔加工值;

④ 将测量登记表交船东、MAN主机服务工程师、船检检查，并获得认可。

（4）当第一个孔加工完毕及船东、MAN主机服务工程师、船检检查合格后，按照孔的加工值为基本尺寸，按照选定的间隙配合值加工紧配螺栓，加工值在相当的登记表上记录，将紧配螺栓在加工孔试装，以检验紧配螺栓尺寸选取的合理性;试装后，报船东、MAN主机服务工程师、船检对安装状态检查并获得认可后，对其余的紧配螺栓加工，加工值在相应的登记表上记录;对螺栓磁性探伤并退磁，将检查测量登记表交船东、MAN主机服务工程师、船检检查认可，对各紧配螺栓做上对应的编号。

（5）将旧飞轮从新曲轴拆卸，对旧飞轮、新曲轴的紧配螺栓孔清洁，涂上润滑油。

5    旧飞轮船上安装

新曲轴在船上的主机座安装后，对旧飞轮、新曲轴的紧配螺栓孔及连接法兰面清洁，将旧飞轮吊移到新曲轴输出端法兰前，让相应的编号对齐，然后將用干冰冷冻的紧配螺栓安装到对应编号的紧配螺栓孔，并按主机柴油机说明书要求的力矩上紧螺母，用塞尺检查连接法兰接触面的周向间隙，若0.05 mm插不入为符合要求，安装保险，安装完毕后报验船东、MAN主机服务工程师、船检检查认可。

6    结束语

经过系泊试验、航行试验，主机运转平稳，说明旧飞轮安装性能达到技术要求，主机更换新曲轴获得船东、MAN主机服务工程师、船检认可。本大型柴油机新曲轴与旧飞轮配对安装成功，可为其他大型柴油机新曲轴与旧飞轮配对提供技术参考。

参考文献

[1] CB/T 3544-94 船用柴油机曲轴修理技术要求[S].

[2] CB/T 3534-94 船用柴油机紧固螺栓及螺母修理技术要求[S].

[3] CB/T 3533-94 船用柴油机修理安装技术要求[S].

[4]轮机工程手册[M].  北京：人民交通出版， 1992.