WYŻSZA SZKOŁA MORSKA W SZCZECINIE WYDZIAŁ MECHANICZNY	LABORATORIUM ZAKŁADU DIAGNOSTYKI I REMONTÓW MASZYN OKRĘTOWYCH				IV M inż. Krzysztof Szulc
		Nr	Temat ćwiczenia:
Data wyk .ćw	Data oddania ćw: 14.06.99		Ocena:	Podpis asystenta	Podpis Kier.Zakł.

Pomiary sprężynowanie wału

Weryfikację wałów korbowych podzielić można na dwa zasadnicze rodzaje:

1. weryfikację wału zamontowanego w ramie fundamentowej silnika,

2. weryfikację wału wymontowanego z silnika (wału znajdującego się w warsztacie stoczni).

Na ćwiczeniu laboratoryjnym zajmowaliśmy się weryfikacją nr 1). Czynności weryfikacji dotyczą:

• kontroli ułożenia wału, a w tym: pomiaru sprężynowania wykorbień (rozchylenia ramion korb) i pomiaru tzw. opadu wału,

• pomiaru zużycia czopów (niedokonywany na ćwiczeniu).

W wyniku nierównomierności zużycia czopów i panwi łożysk głównych oraz wskutek odkształceń ramy fundamentowej i fundamentu silnika oś wału korbowego może wykazywać odchyłki prostoliniowości. Odchyłki te powiększają się w miarę upływu czasu użytkowania silnika i mogą występować w różnych płaszczyznach. Wał korbowy, którego oś czopów głównych wykazuje odchyłki prostoliniowości, jest dodatkowo obciążony naprężeniami gnącymi, które podczas obrotu wału są dwustronnie zmienne. Wartość tych naprężeń zależy od wartości odchyłki prostoliniowości, a w razie rozpatrywania pojedynczego czopa od jego odchyłki współosiowości względem osi teoretycznej wału. Zmienne naprężenia gnące wału mogą doprowadzić do jego pękania zmęczeniowego lub złamania. W tej sytuacji zachodzi konieczność kontroli współosiowości czopów głównych wału. Bezpośredni pomiar odchyłek prostoliniowości i współosiowości czopów w różnych położeniach kątowych wału zamontowanego w silniku jest praktycznie niemożliwy i dlatego stosuje się pomiar pośredni polegający na pomiarze wartości rozchylenia ramion korb
(tzw. sprężynowania) i określaniu na podstawie tych wartości odchyłek współosiowości czopów w płaszczyźnie pionowej (GMP-DMP) i poziomej
(PB-LB). W razie braku odchyłki współosiowości czopów, tzn. gdy czopy główne wału leżą w jednej osi, odległość między ramionami korb a po obrocie wału nie ulegnie zmianie - sprężynowanie nie wystąpi - rys. 1a. W razie przesunięcia czopów ku GMP (PB) lub DMP (LB) w stosunku do osi teoretycznej wału wystąpią różnice odległości między ramionami korb - wystąpi sprężynowanie - rys. 1 b i c. Sprężynowanie to określa się jako dodatnie, gdy odległość między ramionami korb mierzona w GMP (PB) jest większa od tej samej odległości mierzonej w DMP (LB) położenie korby:
Δa > 0. Sprężynowanie ujemne Δa < 0 występuje w wypadku odwrotnym.

Sprężynowanie ocenia się w płaszczyźnie pionowej i poziomej i w tym miejscu należy wykonać pomiary rozchyleń korby w położeniach: GMP, DMP, PB, LB. Z tych czterech położeń położenie korby w DMP uniemożliwia dokonanie pomiaru, ponieważ pomiędzy ramionami korb znajduje się trzon korbowodu (jeśli nie został wcześnie wymontowany). Wykonuje się zatem zamiast tego pomiaru dwa pomiary w położeniach korb zbliżonych do DMP na odległość umożliwiającą dokonanie pomiaru (rys. 2). Z otrzymanych wyników do analizy przyjmuje się średnią arytmetyczną wartości obu pomiarów.

Do kontroli sprężynowania stosowany jest najczęściej przyrząd z czujnikiem zegarowym, zapewniający dokładność pomiaru wynoszącą 0,01 mm.

Stosowanie przyrządu z czujnikiem zegarowym umożliwia bezpośredni odczyt różnicy rozchyleń ramion korb w GMP i DMP oraz na PB i LB, czyli wartości Δa₁ oraz Δa₂. W tym celu w położeniu korby w DMP lub w pobliżu DMP wskazówkę czujnika ustawia się na zerze. Po przyłożeniu przyrządu między ramionami korby w GMP oraz na PB i LB odczytuje się wartości względne Δ a₁ i Δa₂ odniesione do położenia wyjściowego korby w DMP. Wskazanie minusowe czujnika (przy wychyleniu wskazówki w lewo) oznacz sprężynowanie dodatnie (odległość między ramionami korby jest większa od odległości mierzonej w DMP). Wartość sprężynowania zapisuje się więc ze znakiem „+”. Jeśli wskazówka czujnika podczas pomiaru wychyla się w prawo, odległość między ramionami korby jest mniejsza niż ta sama odległość zmierzona w DMP. Sprężynowanie jest wtedy ujemne i jego wartość zapisuje się ze znakiem „−”.

Wyniki pomiarów laboratoryjnych podane są w tabeli 1 oraz sporządzony dla niej rysunek 3.

Tabela 1

Wyniki pomiarów sprężynowania wału korbowego

Położenie korby	Wartości pomiarów sprężynowania wału korbowego dla poszczególnych 6 korb
		1	2	3	4	5	6
DMP1	0	0	0	0	0	0
LB	-6	-2	+1	+1	0	+1
GMP	-13	-3	0	+1	0	+1
PB	-5	-2	0	0	0	+1
DMP2	0	0	+1	+1	0	+1
PN	-13	-3	-0,5	+0,5	0	+0,5
PZ	+1	0	-1	-1	0	0

Rysunek 3

Wykreślona rzeczywista oś wału korbowego została przedstawiona dla sprężynowania korb wału położonych w GMP i DMP. Obrazuje to rysunek na rysunku zaznaczone są kolejno ponumerowane wykorbienia i łożyska. Począwszy od wykorbienia nr 1 na przedłużeniu osi jego czopów (A₁-B₁), w miejscu gdzie ta oś przecina oś wykorbienia nr 2, wystawiono wektor pionowy, którego zwrot i wartość odpowiadają wartości sprężynowania wykorbienia nr 1 (-13). Przez punkt określający koniec tego wektora i punkt przecięcia się osi A₁ z osią pionową wykorbienia nr 1 poprowadzono odcinek A₂ i jego przedłużenie do wykorbienia nr 3 - odcinek B₂. Analogicznie postępowaliśmy z dalszym wykreślaniem osi wału korbowego. Przenosząc pionowo w dół punkty wyznaczone przez końce wektorów o stałą wartość dla każdego wykorbienia, otrzymaliśmy punkty wyznaczające rzeczywistą oś wału korbowego. Do tej linii dorysowaliśmy prostą (asymptotę) odwzorowującą teoretyczną oś wału.

Przyczynami zmiany sprężynowania wału korbowego mogą być, oprócz zużycia i złego montażu łożysk zmiany zachodzące w łożyskowaniu linii wałów lub wałów mechanizmów napędzających przez silnik oraz nadmierne odchyłki współosiowości wału silnika i odbioru mocy.

Pomiary sprężynowania wału wykonuje się z reguły dla silników wolnoobrotowych dużej i wielkiej mocy oraz średnioobrotowych silników średniej i dużej mocy. W silnikach szybkoobrotowych średnioobrotowych i wolnoobrotowych małej mocy ocena ułożenia wału na podstawie jego sprężystych odkształceń jest praktycznie niemożliwa. Wały korbowe tych silników mają relatywnie małe masy oraz dość dużą sztywność i nawet przy znacznym zużyciu poszczególnych łożysk głównych nie następuje mierzalne w praktyce remontowej sprężynowanie. Dotyczy to również pomiaru opadu wału.

Pomiar opadu wału

Pomiar opadu wału jest metodą sprawdzenia prostoliniowości wału korbowego. Pomiar ten poza pomiarem sprężynowania, umożliwia kontrolę zużycia powierzchni roboczej stopu łożyskowego półpanwi.

Pomiaru dokonaliśmy za pomocą szablonu. Wymaga on zdemontowania pokrywy i górnej półpanwi łożyska. Luz K (rys 4) mierzy się szczelinomierzem. W szablon można też wmontować śrubę mikrometryczną, co usprawnia pomiar.

Rysunek 4

Tabela 2

Wyniki pomiaru opadu wału korbowego

Numer łożyska	1	2	3	4	5	6	7
Wartość producenta	0,7	0,75	0,8	0,8	0,8	0,85	0,9
Wartość zmierzona	0,95	0,95	2,10	0,85	0,9	0,9	0,9

Wnioski

Z graficznego wykreślenia rzeczywistej osi wału korbowego wynika, że największe odchyłki od prostej znajdują się na łożysku nr 2 i 3. Sprężynowanie jest ujemne, czyli wał korbowy jest wypukły do góry. W związku z tym łożyska 2 i 3 powinny być wymienione na nowe, czopy ewentualnie dotarte.

Po pomiarze opadu wału można stwierdzić, że zużycie czopów głównych nastąpiło na całej długości silnika. Należałoby zastosować tutaj grubsze panwie łożyskowe.

---