Nyheter

Strukturell princip och justering av dieselmotorns trycklager

Axiallager för dieselmotorer, Sammanfattning av strukturella principer och justeringsmetoder för axiallager för dieselmotorer

I. Konstruktionsprinciper för trycklager i dieselmotorer

Fartygets huvudmotor driver propellern genom en samordnad verkan av tryckaxeln, mellanaxeln och akteraxeln. När propellern roterar utövar propellerbladen både omkrets- och axialkrafter på vattnet. Enligt principen om aktion och reaktion utövar vattnet också motsvarande cirkumferentiella och axiella reaktionskrafter på propellerbladen.

Den periferiska kraft som verkar på propellern genererar ett vridmoment som kräver motorns drivmoment för att övervinna detta mothållande vridmoment. Den axiella kraft som utövas på propellern är kritisk, eftersom den antingen blir den dragkraft som driver fartyget framåt eller den dragkraft som får det att röra sig bakåt.

Denna tryckkraft (eller dragkraft) överförs progressivt: först genom akteraxeln, sedan till mellanaxeln, följt av tryckaxeln, som slutligen verkar på trycklagret. Trycklagret överför sedan kraften till skrovet och driver fartyget framåt.

För medelstora till stora lågvarviga dieselmotorer som vanligen används som huvudmotorer, är konstruktion och tillverkningsprocessen specifikt tar hänsyn till lager propellerns dragkraft. Vanligtvis är trycklagret monterat på trycklagerhuset i motorbasens akterände. Trycklagerhuset kan anslutas till motorbasen på två sätt: antingen svetsat eller bultat till en enda enhet. Dess funktion är att överföra den axiella dragkraften från propelleraxeln genom basen till skrovet, vilket driver fartyget framåt.

I medelstora och stora dieselmotorer används ofta axiallager med enkelring, vars struktur illustreras i figur 1. Tryckkraften lagerhuset har en svetsad gjuten stålkonstruktion och innehåller två stödlager internt, som främst bär upp tryckaxelns vikt och huvudmotorns svänghjul.

Tryckaxeln är tillverkad av högkvalitativt gjutstål (35) och ansluts till svänghjulet med en bult som sitter fast ordentligt. Dess mittparti fungerar som en tryckring som griper in i de fläktformade tryckblocken (5). På så sätt kan axelns tryckkraft överföras till trycklagerhuset genom tryckblocken.

Tryckblocken är placerade i två koncentriska ringar: den främre ringen bär upp trycket vid framåtkörning, medan den bakre ringen hanterar trycket vid bakåtkörning. Varje ring är försedd med en fästplatta (7) för att förhindra att tryckblocken glider ut under drift. Dessa tryckblock är segmenterade stålstycken tillverkade av lågkolhaltigt stål av klass 20. Arbetarna gjuter vitmetall på sina arbetsytor. Den vita metallen bäddas in genom svanssvansspår på baksidan av tryckblocken, vilket säkerställer en säker passform.

Den vanligt förekommande vitt legeringsmaterial är SbSnSbH-b tennbaserat lager legering, som lätt binder till lågkolhaltigt stål och ger utmärkt kompatibilitet. Varje tryckyta är utrustad med åtta tryckblock för att kollektivt bära tryckbelastningen. Bakom tryckblocken finns stödjande shims av varierande tjocklek. När slitage uppstår kan operatören byta ut mellanläggen för att justera det axiella spelet mellan tryckringen och tryckblocken.

Personalen smörjer tryckblocken och tryckringen genom att spruta in smörjolja. Stödsektionen på baksidan av tryckblocket upptar endast ungefär hälften av hela sektorvinkeln. Denna konstruktion gör att tryckblocket kan svänga något på plats under drift, vilket underlättar oljeinträngning på arbetsytan och bildar en oljefilm.

Figur 2 illustrerar konstruktionen av trycklagret för L-MC/M-dieselmotorn. Tryckaxeln och vevaxeln i denna motor tillverkas med hjälp av en integrerad smidesprocess. Tryckringens yttre fläns säkrar drivhjulet för transmissionens kamaxel, en konfiguration som effektivt minskar motorns axiella dimensioner.

Trycklagret består huvudsakligen av främre tryckblock 8, bakre tryckblock 5, tryckplattor (justeringsringar) 3 och 9 samt andra komponenter. Åtta framåtriktade och åtta bakåtriktade tryckblock är placerade i omkretsriktningen så att de bildar en sektor som täcker ungefär två tredjedelar av omkretsen.

Under drift framåt överförs den axiella dragkraften som genereras av propellern genom akteraxeln och mellanaxeln till tryckringen, vilket driver fartyget framåt mot vattenmotståndet. För att förhindra att tryckblocken roterar med tryckringen installerar personalen lokaliseringsanordningar ovanför både framåt- och bakåtriktade tryckblock för positionering.

Personalen smörjer tryckringen med olja från huvudoljetanken lager smörjsystem. För att förhindra oljeläckage från axeltappen utanför motorn monterar personalen axeltätningar på axeltappen. Under axelns rotation använder oljeutkastarringen 2 centrifugalkraften för att driva ut smörjolja som stänkt på axeln. Resterande olja skrapas bort av oljeskrapringen.

Tryckblocket är ett kritiskt komponent i trycklagret. Även om dess struktur kan variera mellan olika motormodeller, är funktionsprincipen densamma. Figur 3 visar en tredimensionell vy av ett tryckblock. Det har en solfjäderformad konfiguration. Arbetarna gjuter vit legering 5 på arbetsytan nära tryckringen och bearbetar en avfasning vid oljeinloppskanten 2.

På justeringsringens sida finns två ytor (yta 1 och yta 3) på olika höjder. Kanten där dessa ytor korsar varandra fungerar som arbetskant under drift och ligger an mot justeringsringens arbetsyta. På båda sidorna av tryckblocket finns en förhöjning (4) som ger stöd åt intilliggande tryckblock och underlättar deras positionering.

Under normala förhållanden arbetar trycklagret med vätskedynamisk smörjning. Se figur 4 för detaljer: Tryckblocket 2 böjs av något runt stödbladet, vilket skapar ett kilformat utrymme mellan tryckblocket och arbetsytan på tryckringen 3. Tryckringen drar in smörjolja i detta kilformade utrymme och genererar därigenom ett dynamiskt oljetryck.

Tryckkraften som bärs upp av tryckringen överförs till tryckblocket via hydraultrycket och överförs sedan till reglerringen 3 via stödbladet. Figur 4 illustrerar också oljeflödesmönster och tryckfördelning över tryckblockets arbetsyta: När dragkraften ökar minskar spelrummet mellan tryckblocket och tryckringen, vilket ökar oljans dynamiska tryck och därmed förstärker den överförda dragkraften. Omvänt, vid alltför låga rotationshastigheter, minskar det hydrauliska trycket, vilket kan leda till halvflytande filmsmörjning på grund av otillräckligt tryck.

II. Justering av axiallager för dieselmotorer

Figur 5 visar ett förenklat diagram över ett typiskt trycklager. Tryckblocken för framåt- och bakåtriktning är placerade vid tryckplattorna 6 och 7. När tryckblocken pressas samman finns mellanrummen i1 och i2 kvar vid tryckplattorna 6 och 7.

Det kombinerade spelet i1 och i2 måste uppfylla de specifikationer som anges i manualen. Operatören kan justera de specifika värdena genom att lägga till eller ta bort shims vid tryckplattans placering. Detta spel säkerställer att tryckblocken kan svänga fritt runt stödkanten, vilket garanterar normal trycklagerfunktion.

Det främre tryckblocket 3 vilar mot den främre justeringsringen 2, medan det bakre tryckblocket 4 vilar mot den bakre justeringsringen 5. Dessa justeringsringar spelar en kritisk roll: de reglerar inte bara spelet mellan tryckblocken och tryckringarna utan justerar också det axiella relativa läget mellan vevaxeln och lagren.

Personal mått trycklager spel med hjälp av två metoder: Först trycker du fast tryckringen ordentligt på det främre tryckblocket och mäter gapet mellan det bakre tryckblocket och tryckringen med en känselmätare. För det andra, låt axeln förbli i ett fritt tillstånd utan axiell kraft, mät mellanrummen vid både den främre och den bakre tryckringen med en känselspröt och lägg sedan ihop de två mätningarna för att få det totala spelvärdet.

Det uppmätta spelrummet måste uppfylla specifikationskraven. Om detta inte uppfylls måste teknikerna justera med hjälp av justeringsringen. I nödsituationer kan teknikerna tillfälligt sätta in mellanlägg bakom justeringsringen som en tillfällig åtgärd och byta ut justeringsringen under efterföljande fartygsreparationer.

Vid fabriksmontering av två rader tryckblock måste justeringsringen riktas in på ett särskilt sätt: När monteringsspelet mellan tryckringen och båda tryckblocken framåt/bakåt är 1 (2), måste centrumlinjen på den sista vevtappen närmast trycklagret förskjutas mot trycklagret med ett visst mått.

Detta kompenserar för vevaxelns värmeutvidgning under drift och säkerställer i slutändan ett jämnt axiellt spel mellan varje vevarm och huvudlager för att garantera en stabil drift av dieselmotorn.