W-X系列新型智能柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪間隙測量技術(shù)分析

劉建安

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350007)

目前，遠(yuǎn)洋商船智能柴油機(jī)中的代表機(jī)型之一是溫特圖爾(WinGD)W-X系列新型智能柴油機(jī)，其二沖程、大功率、共軌電噴智能控制的運(yùn)行機(jī)理，代表此系列柴油機(jī)的最新前沿技術(shù)[1]。此系列柴油機(jī)在船廠新造或平時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控調(diào)整時(shí)，對其曲軸輸出端的驅(qū)動(dòng)齒輪的正確精密安裝以及間隙調(diào)整是作業(yè)和管理工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本文以W-X62-B新型智能柴油機(jī)為例，對柴油機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪間隙測量技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

1 柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪間隙測量常規(guī)技術(shù)

W-X62-B新型智能柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)本身的動(dòng)力輸出以及驅(qū)動(dòng)齒輪所驅(qū)動(dòng)的燃油共軌、伺服油共軌油泵的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生重大影響，因此其間隙的精確校準(zhǔn)在安裝和調(diào)試中尤為重要。動(dòng)力輸出端齒輪齒間間隙示意圖見圖1，伺服油泵驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)齒輪在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控調(diào)試時(shí)所需重點(diǎn)關(guān)注的齒輪齒間間隙位置。1為伺服油泵單元中間驅(qū)動(dòng)齒輪和燃油泵驅(qū)動(dòng)齒輪之間的配合間隙；2為伺服油泵單元中間驅(qū)動(dòng)齒輪和柴油機(jī)動(dòng)力輸出端齒輪之間的配合間隙；3為伺服油泵單元中間驅(qū)動(dòng)齒輪和伺服油泵驅(qū)動(dòng)齒輪之間的配合間隙。1、2、3這3個(gè)位置齒間間隙標(biāo)準(zhǔn)值見表1。

圖2 伺服油泵驅(qū)動(dòng)齒輪齒間間隙示意圖

表1 齒間間隙標(biāo)準(zhǔn)值 mm

柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的齒間間隙常規(guī)的測量是利用專用的厚薄規(guī)來進(jìn)行，厚薄規(guī)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(biāo)記，單位為毫米，不同規(guī)格的鋼片可以滿足不同間隙的測量。

使用厚薄規(guī)測量柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的齒間間隙示意圖見圖3。W-X62-B柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪在測量之前，需操作盤車機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，手動(dòng)噴射潤滑油到潤滑齒間配合面，對驅(qū)動(dòng)齒輪的所有齒牙進(jìn)行全面檢查，如果有異響、咬緊、偏磨等情況出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)處理。

圖3 厚薄規(guī)測量柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的齒間間隙示意圖

測量過程中，先將需要測量的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合工作齒面清理干凈，不可有雜質(zhì)或油污，根據(jù)技術(shù)說明書的齒間間隙標(biāo)準(zhǔn)，選擇合適的厚薄規(guī)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(cè)端面的前、中、后3個(gè)位置插入厚薄規(guī)進(jìn)行測量。例如：齒間間隙0.42 mm,可使用厚薄規(guī)中0.40 mm和0.02 mm鋼片疊加測量，測量手感可滑動(dòng)但有遲滯現(xiàn)象，可基本確認(rèn)此間隙為0.42 mm,再用0.40 mm和0.01 mm鋼片疊加測量，滑動(dòng)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(rèn)間隙值為0.42 mm。測量過程中，根據(jù)嚙合齒面的間隙情況選用厚薄規(guī)片數(shù)，片數(shù)越少，其測量值越精確。使用時(shí)，不宜戴手套，并保持手部潔凈；鋼片滑動(dòng)測量時(shí)，不可強(qiáng)行塞入間隙，不宜用力過大，否則會導(dǎo)致彎折。

W-X62-B智能柴油機(jī)在船廠試運(yùn)行的磨合期間，管理人員必須每1～2 h對驅(qū)動(dòng)齒輪之間的間隙磨合情況進(jìn)行檢查；在柴油機(jī)投入服務(wù)運(yùn)行期間，也必須按照安裝技術(shù)規(guī)格書的要求，定期檢查這些間隙的狀態(tài)和參數(shù)，及時(shí)調(diào)試。根據(jù)技術(shù)規(guī)格書,使用常規(guī)測量技術(shù)對其驅(qū)動(dòng)齒輪的齒輪齒間間隙進(jìn)行檢查調(diào)整后，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，在規(guī)定技術(shù)時(shí)間的正常運(yùn)行工況監(jiān)測和檢查后，發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)的輸出和燃油泵、潤滑油泵伺服驅(qū)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)不夠穩(wěn)定，會經(jīng)常出現(xiàn)齒隙松動(dòng)或卡滯，故采用以下改進(jìn)方法以提高齒輪齒間間隙測量精確度。

2 驅(qū)動(dòng)齒輪齒間間隙測量技術(shù)改進(jìn)

測量技術(shù)改進(jìn)后，其前期技術(shù)準(zhǔn)備工作與常規(guī)測量技術(shù)一樣，柴油機(jī)保持停車并狀態(tài)良好，用盤車機(jī)構(gòu)緩慢對柴油機(jī)盤車2～3轉(zhuǎn)，檢查柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對驅(qū)動(dòng)齒輪及其嚙合的齒輪進(jìn)行前期技術(shù)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(xì)微直線移動(dòng)的尺寸，經(jīng)過儀表內(nèi)部齒輪傳動(dòng)放大，通過儀表盤上指針的轉(zhuǎn)動(dòng)，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?yōu)橹羔樈俏灰频囊环N計(jì)量設(shè)備。百分表(或千分表)儀表盤上有100個(gè)(或1 000個(gè))等分刻度，每一等分刻度可表示測量桿移動(dòng)0.01 mm(或0.001 mm)精確距離。

測量時(shí)，準(zhǔn)備2個(gè)百分表A和B,針對某個(gè)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(jī)座上，將測量桿對準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)齒輪，并垂直于齒輪某個(gè)工作面，其儀表盤盤面朝向觀測人員并調(diào)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(jī)座上，將測量桿對準(zhǔn)與驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合的齒輪(例如圖3中的被驅(qū)動(dòng)齒輪)，并使測量桿垂直于齒輪某個(gè)工作面，其儀表盤盤面朝向觀測人員并調(diào)整指針為0。此時(shí)，確保驅(qū)動(dòng)齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，小心操作盤車機(jī)構(gòu)，可以采用“點(diǎn)動(dòng)”操作模式。如圖3所示，正向“點(diǎn)動(dòng)”操作盤車機(jī)構(gòu)，使被驅(qū)動(dòng)齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細(xì)微移動(dòng)，則百分表B的移動(dòng)距離可以以其表盤上的指針朝某方向移動(dòng)的數(shù)值精確測量，例如表盤上的指針朝正向移動(dòng)6個(gè)最小等分刻度，即表示被驅(qū)動(dòng)齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細(xì)微移動(dòng)了0.06 mm(如果換成千分表，則是0.006 mm)。當(dāng)被驅(qū)動(dòng)齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細(xì)微移動(dòng)觸及到驅(qū)動(dòng)齒輪的時(shí)候，百分表A表盤上的指針會有細(xì)微的偏移，可以將百分表A和B表盤上的指針都重新調(diào)0。反向小心“點(diǎn)動(dòng)”操作盤車機(jī)構(gòu)，使被驅(qū)動(dòng)齒輪的嚙合齒輪在齒隙間細(xì)微反向移動(dòng)，此時(shí)，假設(shè)百分表B表盤上的指針反向移動(dòng)數(shù)值為最小刻度等分35格，當(dāng)觸及到驅(qū)動(dòng)齒輪的時(shí)候，即百分表A表盤上的指針有細(xì)微偏移但仍然保持0位時(shí)，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(qū)動(dòng)齒輪2、3處的齒間間隙也可采取同樣方法進(jìn)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(zhǔn)備一些合適的鉛絲，在選擇鉛絲時(shí)，一般選用直徑為測量間隙標(biāo)準(zhǔn)值的1.2～3.0倍的鉛絲。根據(jù)驅(qū)動(dòng)齒輪測量齒間間隙的標(biāo)準(zhǔn)可選擇直徑1.5 mm、長度大約為200 mm的鉛絲若干條。測量時(shí)，將準(zhǔn)備測量但還未進(jìn)入嚙合的齒輪齒間間隙擦拭干凈，圖4為驅(qū)動(dòng)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(gè)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(qū)動(dòng)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(cè)端面伸入約15 mm處，以及距離齒輪兩側(cè)端面中線處。此時(shí)，小心操作盤車機(jī)構(gòu)，可以采用“點(diǎn)動(dòng)”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(gè)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(jì)算每個(gè)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(gè)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(shù)值Δfn，此數(shù)值允許偏差最大值為此驅(qū)動(dòng)齒輪兩端面寬度的0.2%:

Δfn=an-bn。

(2)

對該處測量出的驅(qū)動(dòng)齒輪齒間間隙的最大值、最小值和平均值進(jìn)行技術(shù)規(guī)格書的技術(shù)確認(rèn)，滿足表1的標(biāo)準(zhǔn)范圍即為狀態(tài)良好。同理，對驅(qū)動(dòng)齒輪其他處齒間間隙也可采取同樣方法進(jìn)行精確測量。

圖4 驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的齒間間隙測量改進(jìn)技術(shù)，能輔助船廠和船舶技術(shù)管理人員在生產(chǎn)實(shí)踐中提高生產(chǎn)質(zhì)量，優(yōu)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。