W-X系列新型智能柴油機驅動齒輪間隙測量技術分析

劉建安

(福建船政交通職業學院，福建 福州 350007)

目前，遠洋商船智能柴油機中的代表機型之一是溫特圖爾(WinGD)W-X系列新型智能柴油機，其二沖程、大功率、共軌電噴智能控制的運行機理，代表此系列柴油機的最新前沿技術[1]。此系列柴油機在船廠新造或平時運行狀態監控調整時，對其曲軸輸出端的驅動齒輪的正確精密安裝以及間隙調整是作業和管理工作中的重點和難點，本文以W-X62-B新型智能柴油機為例，對柴油機的驅動齒輪間隙測量技術進行改進。

1 柴油機驅動齒輪間隙測量常規技術

W-X62-B新型智能柴油機驅動齒輪的齒間間隙的大小是否合適，齒間是否精密配合，對柴油機本身的動力輸出以及驅動齒輪所驅動的燃油共軌、伺服油共軌油泵的穩定運行產生重大影響，因此其間隙的精確校準在安裝和調試中尤為重要。動力輸出端齒輪齒間間隙示意圖見圖1，伺服油泵驅動齒輪齒間間隙示意圖見圖2。圖1中的1、2處，圖2中的3處即為驅動齒輪在安裝和運轉監控調試時所需重點關注的齒輪齒間間隙位置。1為伺服油泵單元中間驅動齒輪和燃油泵驅動齒輪之間的配合間隙；2為伺服油泵單元中間驅動齒輪和柴油機動力輸出端齒輪之間的配合間隙；3為伺服油泵單元中間驅動齒輪和伺服油泵驅動齒輪之間的配合間隙。1、2、3這3個位置齒間間隙標準值見表1。

圖2 伺服油泵驅動齒輪齒間間隙示意圖

表1 齒間間隙標準值 mm

柴油機驅動齒輪的齒間間隙常規的測量是利用專用的厚薄規來進行，厚薄規又稱塞尺，是許多厚薄不同的鋼片按照順序制成的一把厚度測量尺，每片鋼片上都刻有厚度標記，單位為毫米，不同規格的鋼片可以滿足不同間隙的測量。

使用厚薄規測量柴油機驅動齒輪的齒間間隙示意圖見圖3。W-X62-B柴油機驅動齒輪在測量之前，需操作盤車機構轉動曲軸，手動噴射潤滑油到潤滑齒間配合面，對驅動齒輪的所有齒牙進行全面檢查，如果有異響、咬緊、偏磨等情況出現，應及時處理。

圖3 厚薄規測量柴油機驅動齒輪的齒間間隙示意圖

測量過程中，先將需要測量的驅動齒輪嚙合工作齒面清理干凈，不可有雜質或油污，根據技術說明書的齒間間隙標準，選擇合適的厚薄規塞入間隙中測量，測量位置為齒輪嚙合處，如圖3中f1和f2所示，在齒輪兩側端面的前、中、后3個位置插入厚薄規進行測量。例如：齒間間隙0.42 mm,可使用厚薄規中0.40 mm和0.02 mm鋼片疊加測量，測量手感可滑動但有遲滯現象，可基本確認此間隙為0.42 mm,再用0.40 mm和0.01 mm鋼片疊加測量，滑動順暢，以及0.40 mm和0.03 mm鋼片疊加測量，遲滯卡阻，最終確認間隙值為0.42 mm。測量過程中，根據嚙合齒面的間隙情況選用厚薄規片數，片數越少，其測量值越精確。使用時，不宜戴手套，并保持手部潔凈；鋼片滑動測量時，不可強行塞入間隙，不宜用力過大，否則會導致彎折。

W-X62-B智能柴油機在船廠試運行的磨合期間，管理人員必須每1～2 h對驅動齒輪之間的間隙磨合情況進行檢查；在柴油機投入服務運行期間，也必須按照安裝技術規格書的要求，定期檢查這些間隙的狀態和參數，及時調試。根據技術規格書,使用常規測量技術對其驅動齒輪的齒輪齒間間隙進行檢查調整后，經實際運行，在規定技術時間的正常運行工況監測和檢查后，發現柴油機的輸出和燃油泵、潤滑油泵伺服驅動運行狀態不夠穩定，會經常出現齒隙松動或卡滯，故采用以下改進方法以提高齒輪齒間間隙測量精確度。

2 驅動齒輪齒間間隙測量技術改進

測量技術改進后，其前期技術準備工作與常規測量技術一樣，柴油機保持停車并狀態良好，用盤車機構緩慢對柴油機盤車2～3轉，檢查柴油機運轉狀態，對驅動齒輪及其嚙合的齒輪進行前期技術檢查，確保齒輪工作面，尤其是嚙合面潔凈、光滑、無油污。

2.1 百分表(或千分表)測量法

百分表(或千分表)測量法[2]的工作原理是利用被測部件在測量桿細微直線移動的尺寸，經過儀表內部齒輪傳動放大，通過儀表盤上指針的轉動，確定出被測部件的精確位移量，是將測量桿的直線位移量變為指針角位移的一種計量設備。百分表(或千分表)儀表盤上有100個(或1 000個)等分刻度，每一等分刻度可表示測量桿移動0.01 mm(或0.001 mm)精確距離。

測量時，準備2個百分表A和B,針對某個齒輪齒間間隙測量位置(例如圖1中的嚙合位置1處)，一只百分表A將其磁吸支架固定在附近機座上，將測量桿對準驅動齒輪，并垂直于齒輪某個工作面，其儀表盤盤面朝向觀測人員并調整指針為0；另一只百分表B將其磁吸支架也固定在附近機座上，將測量桿對準與驅動齒輪嚙合的齒輪(例如圖3中的被驅動齒輪)，并使測量桿垂直于齒輪某個工作面，其儀表盤盤面朝向觀測人員并調整指針為0。此時，確保驅動齒輪不轉動，小心操作盤車機構，可以采用“點動”操作模式。如圖3所示，正向“點動”操作盤車機構，使被驅動齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細微移動，則百分表B的移動距離可以以其表盤上的指針朝某方向移動的數值精確測量，例如表盤上的指針朝正向移動6個最小等分刻度，即表示被驅動齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細微移動了0.06 mm(如果換成千分表，則是0.006 mm)。當被驅動齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細微移動觸及到驅動齒輪的時候，百分表A表盤上的指針會有細微的偏移，可以將百分表A和B表盤上的指針都重新調0。反向小心“點動”操作盤車機構，使被驅動齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細微反向移動，此時，假設百分表B表盤上的指針反向移動數值為最小刻度等分35格，當觸及到驅動齒輪的時候，即百分表A表盤上的指針有細微偏移但仍然保持0位時，表明位置1處的齒輪嚙合齒間間隙為精確值0.35 mm。對于驅動齒輪2、3處的齒間間隙也可采取同樣方法進行精確測量。

2.2 壓鉛絲測量法

采用壓鉛絲測量法[3]測量之前，先準備一些合適的鉛絲，在選擇鉛絲時，一般選用直徑為測量間隙標準值的1.2～3.0倍的鉛絲。根據驅動齒輪測量齒間間隙的標準可選擇直徑1.5 mm、長度大約為200 mm的鉛絲若干條。測量時，將準備測量但還未進入嚙合的齒輪齒間間隙擦拭干凈，圖4為驅動齒輪齒間間隙壓鉛絲測量示意圖，按照圖4所示放置鉛絲，一個位置(例如圖1中1處)測量使用3條鉛絲(如圖4所示a、b、c，其中a、c之間的距離等于b、c之間的距離)，用透明膠帶將鉛絲沿著驅動齒輪齒廓形狀彎折貼附，如圖4山峰山谷狀，測量位置為齒輪兩側端面伸入約15 mm處，以及距離齒輪兩側端面中線處。此時，小心操作盤車機構，可以采用“點動”操作模式，將3條鉛絲一次性壓入齒輪嚙合間隙處，在齒輪嚙合退出端小心取出3條鉛絲，每條鉛絲可以測量出如圖4所示的0～9個嚙合處的齒間間隙，使用千分尺即可測量在嚙合處的鉛絲精確厚度，提取其中齒隙最大值(anmax、bnmax、cnmax)和最小值(anmin、bnmin、cnmin)，并計算每個齒隙的平均間隙值Kn值為：

Kn=(an+bn+cn)/3,

(1)

式中，an、bn、cn表示在同一齒間間隙n處中的3個測量位置，n取0～9。

求取0～9嚙合處的齒間間隙端面平衡性數值Δfn，此數值允許偏差最大值為此驅動齒輪兩端面寬度的0.2%:

Δfn=an-bn。

(2)

對該處測量出的驅動齒輪齒間間隙的最大值、最小值和平均值進行技術規格書的技術確認，滿足表1的標準范圍即為狀態良好。同理，對驅動齒輪其他處齒間間隙也可采取同樣方法進行精確測量。

圖4 驅動齒輪齒間間隙壓鉛絲測量示意圖

W-X系列新型智能柴油機驅動齒輪的齒間間隙測量改進技術，能輔助船廠和船舶技術管理人員在生產實踐中提高生產質量，優化測量精密度和精確度，最大程度上減少各種因素的誤差影響。