基于VisualC#语言的柴油机臂距差数据处理系统

郭军武，邓荣成

(上海海事大学 商船学院，上海201306)

0 引 言

曲轴臂距差过大将可能导致柴油机曲轴的断裂，严重影响船舶营运安全，因此每个航运公司都非常重视柴油机曲轴臂距差的变化。当然对曲轴臂距差的研究也是很有必要的。目前实船上柴油机臂距差采用人工测量，然后进行人工计算，并采用人工作图进行轴线状态判定，其结果难免因人工失误而造成判断错误。为此，有必要利用先进的计算机技术为船舶轮机人员研制一套臂距差数据处理系统软件，以便在实船工作中快速、准确和直观地判断柴油机轴线状态，确保柴油机的正常运行。

1 臂距差与曲轴轴线状态关系

正确地反映曲轴的挠曲情况能够采用曲轴臂距差的大小。在船舶柴油机曲轴中，对于曲柄，如果当曲柄销在上止点时，两曲柄臂之间的距离变大;而曲柄销在下止点时，两曲柄臂之间的距离变小。换句话说，当曲柄销上止点的臂距值大于下止点的臂距值，曲柄臂距差为正值，曲轴的轴心线呈下弧线弯曲，是由于曲柄两端的主轴承低于其相邻的主轴承所造成的，称为曲柄呈下叉口。

相反，当曲柄销位于上止点时，两曲柄臂之间的距离变小;而曲柄销位于下止点时，两曲柄臂之间的距离变大，曲轴的轴心线呈上弧线弯曲，曲柄臂距差为负值，称为曲柄呈上叉口。

相类似的情况也发生在曲轴在水平平面上产生挠曲的情况与垂直平面:曲柄销右水平位置的臂距小于左水平位置，就表明曲轴的轴心线在水平平面上是呈右弧线弯曲;相反，曲柄销右水平位置的臂距大于左水平位置，就表明曲轴的轴心线在水平平面上呈左弧线弯曲。

总之，一般曲轴由多道主轴承共同支承，轴心线状态是由所有的主轴承对整根曲轴综合影响的结果。当曲轴中心线呈下凹形(或右凹形)，臂距差为正值;当曲轴中心线呈上拱形(或左拱形)，臂距差为负值;当曲轴中心线平直，臂距差为零值时;当曲轴中心线的状态变化越大，则臂距差值越大。

2 臂距差数据处理系统研制

本系统基于Visual Studio. NET 2010 和. NET Framework 作为开发平台，以Visual C#. NET 作为开发语言实现。其总体设计如图1 所示。

图1 总体设计图Fig.1 The overall design diagram

软件系统设计采用MVC 框架模式，如图2 所示。

图2 MVC 框架图Fig.2 MVC frame diagram

系统软件设计将应用程序的输入、处理和输出分开，将程序分成模型、视图和控制器3 个核心部件，3 部分分别处理各自的任务。程序开发思路框架图如图3 所示。

图3 软件框架图Fig.3 Software frame diagram

3 臂距差数据处理系统的应用

软件系统的应用需要测试分析，通过实验数据验证其可靠性和适用性，其过程分实验准备、数据测量、软件计算绘图和人工绘图、对结果对比分析。其流程如图4 所示。

图4 测试流程Fig.4 The testing process

根据测得的柴油机热态时曲轴臂距差的数据，运行软件系统，录入上述各缸曲轴臂距差数据后，得到柴油机热态时曲轴在垂直平面与水平平面内的臂距差值和曲轴轴线状态图，如图5 所示。

图5 曲轴臂距差值和轴线状态图Fig.5 The diagram of crankshaft deflection and axis state

从图5 可知，柴油机在热态时曲轴轴线状态如下:第Ⅳ和Ⅶ道主轴承位置最高，第Ⅱ道主轴承位置偏低;第1 缸、2 缸、5 缸和6 缸臂距差为“+”值，曲柄两端的主轴承较低，曲轴轴线呈踏腰形;3缸和4 缸臂距差为“-”值，曲柄两端的主轴承较高，曲轴轴线呈拱腰形;在第1 缸(0.095)的臂距差值较大，但仍然在允许营运范围内。

图5 是用Visual C#程序设计的臂距差数据处理系统软件得到的曲轴在垂直平面与水平平面内的臂距差数值和曲轴轴线状态图。曲轴臂距差的大小表明了曲轴的弯曲程度;臂距差的符号表明曲轴轴线弯曲变形的方向。

4 结 语

用Visual C#程序设计的臂距差数据处理系统软件在上海海事大学自动化机舱柴油机上进行验证，得到曲轴在垂直平面与水平平面内的臂距差和曲轴轴线状态图。此系统能快速，准确地得到柴油机的曲轴中心线状态图，轮机管理人员可以通过曲轴中心线状态图和数据对曲轴中心线状态进行判断和检查，避免因人为因素造成失误，确保船舶柴油机的正常运行。

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