低速柴油機曲軸整體尺寸較大，并且由于沖程較長，曲臂的尺寸也會較大。因此在曲軸旋轉過程中，曲軸整體以及各曲拐處都會產生較大的變形。曲軸的變形會對曲軸強度和軸承磨損產生很大的影響。因此在低速機設計規范中對曲軸的變形都有嚴格的規定。某型低速柴油機在主機勘驗過程中，發現主機曲軸前端法蘭軸向減振器位置處軸頸損壞，軸向減振器位置如圖1所示，軸向減振器位于調頻輪側，軸頸處距離曲軸前端面法蘭278mm。圖1曲軸軸頸磨損位置軸向減震器殼體受損處位于下殼體正下方即偏排氣側一側，上殼體無損傷。軸頸處產生寬度約為30mm的傷口，其中軸向減振器軸頸破壞情況如圖2所示。圖2曲軸軸頸破壞圖初步推斷可能由于勘驗過程中調頻輪側軸瓦拆除后旋轉曲軸過程中產生的大變形導致。為了對其驗證，采用仿真分析的方法，計算曲軸在勘驗過程的變形情況，判斷曲軸軸頸磨損原因。一、有限元分析1、模型描述曲軸組件的三維模型如圖3所示。圖3曲軸組件三維模型曲軸的一側為飛輪，另外一側為調頻輪，在調頻輪的內側與第1#曲拐之間位置處安裝有軸向減振器。根據圖紙和相關技術文件，各部件的材料參數及質量參數如表1所示。其中調頻輪的質量約為17113kg。2、邊界條件及載荷本次計算的有限元模型如圖4所示，主要包括飛輪、曲軸、調頻輪和軸瓦，其中調頻輪側第1#主軸承軸瓦已經拆除。圖4有限元模型有限元模型單元數為478432個，節點數為771713，曲拐處單元類型為C3D10M，主軸頸和曲柄銷處單元類型為C3D15，軸瓦的單元類型為C3D20。計算過程中將主軸承軸瓦外表面進行固定約束。曲柄銷處進行耦合加載連桿和活塞組件的重量(49722.68N)，方向豎直向下，同時，整個模型加載豎直向下的重力加速度（9800mm/s2)。3、計算結果主機在勘驗過程中，在軸向減震器下殼體拆除的狀態下，安裝百分表指向調頻輪，百分表的位置在調頻輪下方中間與外邊緣中間處。將調頻輪頂高1.5mm后拆除第1道主軸承下軸瓦，頂升工具拆除后，百分表實測調頻輪落下4.3mm，則調頻輪相對第Ⅰ道主軸瓦拆除前下垂值約為2.8mm，調頻輪發生了較大的向下變形。此時對應的調頻輪側第一曲拐盤車相對水平位置約為143°。盤車角度示意如圖5所示，圖中左側為排氣側，右側為燃油側。圖5盤車角度示意圖有限元計算盤車角度143°時，曲軸的下垂量結果如圖5所示。圖6曲軸下垂量結果從圖中可以看出調頻輪邊緣處最大下垂量約為2.901mm，調頻輪下方中間位置處下垂量約為2.491mm，對應現場測量位置處的下垂量約為2.7mm，可見調頻輪下垂量計算結果與現場測量結果2.8mm基本一致?，F場測量時,由于空間的限制，無法測量軸向減振器軸頸處的下垂量值，從有限元計算結果可得軸向減振器軸頸處的下垂量值約為1.68mm。從圖紙尺寸要求，軸向減振器處曲軸軸頸與軸向減振器下殼體之間的間隙為(2.4±0.2)mm，軸向減振器軸頸處的下垂量值小于相應的間隙值，因此在盤車角度為143°時，軸向減振器軸頸與殼體不會發生干涉。實際勘驗中，軸頸和軸向減振器下殼體發生破環，可能由加工精度或安裝精度造成，今后應在安裝完成后測量軸頸配合間隙，使之滿足設計要求。二、曲軸盤車過程變形分析為了分析得到曲拐處在什么盤車角度時調頻輪前端的理論下垂量最大，需要分析盤車一周內曲軸的變形情況。因此對曲軸組件盤車一周內進行仿真計算，得到一周盤車角度下曲軸各處的位移結果。圖7各盤車角度曲軸下垂量結果將各盤車角度下，曲軸調頻輪側的下垂量結果和調頻輪邊緣處的下垂量結果整理如圖7所示，從圖中可以看出調頻輪和軸向減振器軸頸處的最大下垂量值均出現在盤車角度為90°處，0~180°區間與180~360°區間基本對稱。其中調頻輪邊緣處最大下垂量為3.406mm，軸向減振器軸頸處最大下垂量約為2.026mm。軸向減振器軸頸處的最大下垂量值小于圖紙中要求的間隙（2.4±0.2)mm，因此理論上曲軸軸頸與軸向減振器下殼體不會發生干涉。可見理論上調頻輪軸頸處在勘驗過程中不會與曲軸前端法蘭干涉而發生磨損。三、第1#曲拐對調頻輪下垂量的影響分析曲軸調頻輪側的下垂變形規律與調頻輪側第1#曲拐關系密切，因此下面研究第1#曲拐對調頻輪下垂量的影響規律。僅考慮第1#曲拐對調頻輪下垂量的影響，有限元模型只包含第1#曲拐和調頻輪兩部分。計算中將第1#曲拐左側截面處固定，然后施加相應的重力載荷，計算曲軸盤車一周調頻輪的變形結果。其中曲軸盤車角度為0、90、180和270°時對應的豎直方向下垂結果如圖8所示。圖8調頻輪側單拐豎直方向位移云圖從圖中可以看出，盤車角度為0、90、180和270°時相應的調頻輪的最大下垂量分別為1.744、2.18、1.744和2.183mm?？芍P車角度為0°~180°區間與180°~360°區間對應的調頻輪最大下垂量呈對稱分布。將單拐模型盤車一周過程中調頻輪下垂量的結果與整體曲軸模型計算結果對比如圖9所示。圖9僅考慮1#曲拐影響的調頻輪下垂量對比從圖中可以看出，調頻輪下垂量趨勢相同，在0°~180°區間與180°~360°區間呈規律性變化，可見這種規律性的變化主要由第1#曲拐引起。今后在盤車角度選取時，可采用單拐模型進行計算，實現盤車角度快速評估。四、結論對主機勘驗過程曲軸組件的變形情況進行仿真模擬，并對各處的變形結果進行分析，可以得到如下結論:(1)曲軸盤車過程中，盤車角度為143°時調頻輪下落約2.8mm，仿真計算結果與現場測量結果一致。(2）通過對盤車一周進行仿真分