起動馬達(dá)及飛輪齒圈損壞的原因分析

黨沛軍

摘要：起動馬達(dá)以其適應(yīng)廣泛，安裝簡單，使用保養(yǎng)方便等性能已被廣泛安裝于船用中速機(jī)上。本文主要從機(jī)架的加工、馬達(dá)的安裝、啟動時的操作方式及習(xí)慣等方面對引起起動馬達(dá)或者飛輪齒圈損壞的原因進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：啟動馬達(dá)；飛輪齒圈；損壞；原因分析

前言

目前應(yīng)用在船舶領(lǐng)域的中速柴油機(jī)來說，起動方式主要有兩種，一種是起動馬達(dá)方式，另外一種是缸頭分配器方式，兩種起動方式都是需要外界的空氣瓶提供3MPa的高壓空氣。對于歐洲品牌的柴油機(jī)，例如德國的MAN、芬蘭的瓦錫蘭、日本品牌的洋馬以及國內(nèi)柴油機(jī)廠家生產(chǎn)的中速機(jī)來說，起動方式都采用的是起動馬達(dá)方式，而日本的新瀉、大發(fā)柴油機(jī)采用的是缸頭分配器方式（本文不做詳細(xì)介紹）。

1.起動馬達(dá)的介紹

起動馬達(dá)具有應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維修容易、成本低等特點，目前被廣泛應(yīng)用于船用中速柴油機(jī)上，這種起動裝置是一種透平形式的馬達(dá)，通過里面的活塞驅(qū)動小齒圈，從而帶動柴油機(jī)轉(zhuǎn)動。當(dāng)然這種起動裝置還包含減壓閥、起動電磁閥等設(shè)備。當(dāng)起動電磁閥打開時，外界供給的3MPa高壓空氣經(jīng)過自身配置的減壓閥，將空氣壓力減小到1MPa左右，空氣通過旁通管路流入起動馬達(dá)的傳動箱內(nèi)，帶動小齒輪緩慢伸出，與飛輪齒圈嚙合，當(dāng)完全嚙合后，主回路的高壓空氣開始進(jìn)入起動馬達(dá)內(nèi)部，驅(qū)動內(nèi)部的活塞，通過活塞驅(qū)動內(nèi)部的透平葉輪帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪再帶動嚙合的飛輪齒圈，飛輪齒圈帶動飛輪，飛輪帶動曲軸，曲軸帶動活塞上下往復(fù)運動，使得燃油在壓縮下燃燒，從而幫助柴油機(jī)啟動成功。在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速大于150rpm/sec時，電磁閥門關(guān)閉，小齒輪自動縮回。

2.故障發(fā)生的常見原因

以某廠生產(chǎn)的L+V20/27及L250系列中速船用柴油機(jī)為例，均采用氣動起動馬達(dá)來啟動柴油機(jī)。多年來，大部分客戶使用情況良好，性能穩(wěn)定。但也有部分用戶反應(yīng)起動馬達(dá)或者內(nèi)部有故障、或者小齒輪有損壞，或者飛輪齒圈有損壞等情況偶爾有發(fā)生，綜合多次現(xiàn)場情況的分析與判斷，結(jié)合實際處理過程中的經(jīng)驗，除了起動馬達(dá)本身外，還有操作不規(guī)范、機(jī)械加工不精細(xì)、裝配不仔細(xì)、小齒輪或者齒圈材質(zhì)不良等原因。

2.1.違規(guī)操作

2.1.1起動馬達(dá)的正常維護(hù)將直接關(guān)系到運行狀態(tài)的良好，對其使用壽命也有深遠(yuǎn)的影響。首先，柴油機(jī)正確的起動程序應(yīng)該是單次起動，如果起動失敗，應(yīng)在柴油機(jī)尚未停止轉(zhuǎn)動前，禁止第二次或者連續(xù)起動，必須等到柴油機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動后，方可進(jìn)行下一次的啟動，否則起動馬達(dá)的小齒輪或者飛輪齒圈有可能被損壞。

2.1.2由于操作人員疏忽，比較常見的問題就是連續(xù)起動。當(dāng)?shù)谝淮纹饎邮『?，由于緊張因素，不由自主地進(jìn)行了再次起動操作，此時柴油機(jī)尚未完全停止轉(zhuǎn)動，起動馬達(dá)的小齒輪再次轉(zhuǎn)動伸出，與還未停止旋轉(zhuǎn)的飛輪齒圈嚙合時，較為困難，在這種不利因素的情況下，會導(dǎo)致飛輪齒圈及起動馬達(dá)損壞。

2.1.3飛輪齒圈相對起動馬達(dá)齒輪硬度較軟，在出現(xiàn)很難嚙合的情況下，大多時候都是飛輪齒圈先損壞。

2.1.4在起動馬達(dá)不帶負(fù)荷，轉(zhuǎn)速較高的情況下，如連續(xù)轉(zhuǎn)動大于6秒以上，此時馬達(dá)內(nèi)部因超時高速運轉(zhuǎn)，潤滑條件降低，油膜層損壞，形成干摩擦產(chǎn)生高溫，從而可能導(dǎo)致起動馬達(dá)的小活塞缸因潤滑不良而出現(xiàn)磨損等故障。

2.1.5在飛輪齒圈或者起動馬達(dá)已經(jīng)受損的情況下，還在繼續(xù)運行，從而導(dǎo)致飛輪齒圈或者起動馬達(dá)出現(xiàn)更嚴(yán)重的故障。

2.1.6壓縮空氣質(zhì)量的好壞，也是一個重要因素，如空氣中含有海水成分，長期侵蝕起動系統(tǒng)，或者空氣不干凈，某些細(xì)小的顆?；覊m進(jìn)入起動馬達(dá)中的電磁閥，引起電磁閥無法關(guān)閉等故障，從而導(dǎo)致起動馬達(dá)發(fā)生故障。

2.2.機(jī)械加工、裝配因素

柴油機(jī)的整體質(zhì)量是靠每個零部件的規(guī)范加工、裝配來保證的。可能因為一個小小失誤，也會影響到整體的運行。所以，應(yīng)該嚴(yán)格按照技術(shù)要求保證零部件的加工過程，以及裝配過程，從而減少事故的發(fā)生。

2.3.嚙合間隙過小

如果不是嚙合間隙太小，也不會馬上產(chǎn)生不良后果。正常情況起動時，不會有發(fā)生問題。但因操作失誤，或因起動馬達(dá)原因，致使馬達(dá)工作時間過長、轉(zhuǎn)速升高。此時可能會因嚙合間隙小、高速磨擦產(chǎn)生的熱膨脹作用，使齒間無間隙或過盈，而將起動馬達(dá)小齒輪在飛輪齒圈中向外擠壓時受損，導(dǎo)致發(fā)生故障。

2.4.嚙合間隙過大

如果嚙合間隙過大，隨著頻率的加大，潤滑效果變差，甚至出現(xiàn)了干磨擦，此時對齒圈的損傷就很大。如果齒圈硬度低于標(biāo)準(zhǔn)時，會因間隙過大，在嚙合過程中主動齒頂對齒圈表面刮擦損傷將會加大，加上之間的間隙過大時，會產(chǎn)生齒輪擠頂現(xiàn)象，此時的操作，將會導(dǎo)致馬達(dá)和齒圈雙雙損壞的嚴(yán)重后果。

2.5.起動馬達(dá)支架安裝問題

起動馬達(dá)支架在安裝時，未按工藝要求對貼合面進(jìn)行規(guī)范的檢查處理，裝配后主從二齒輪平行度不行，其搭牙定位是呈單邊（點）受力狀態(tài)。隨著頻繁起動形成的強(qiáng)大沖擊力（點），很容易造成崩齒現(xiàn)象。如果貼合面不平整，緊固件松動，也會釀成事故。

2.6.飛輪齒圈材質(zhì)及裝配問題

如果齒圈在加工、熱處理過程未嚴(yán)格按照要求，而使存在問題或者隱患未被發(fā)現(xiàn)，一旦裝配到柴油機(jī)上，就會在柴油機(jī)啟動時因各種不同的缺陷使齒圈發(fā)生損壞，最終也可能導(dǎo)致?lián)p壞小齒輪。

2.7 .起動馬達(dá)本身問題

起動馬達(dá)是靠1.0MPa左右的起動空氣壓力來工作的，瞬時可產(chǎn)生386N.m的扭矩，長時間的起動或者頻繁的起動，會減少內(nèi)部的一種高樹脂葉輪的壽命，在葉輪發(fā)生損壞的情況下，阻礙了小齒輪的正常伸縮，從而導(dǎo)致在高速旋轉(zhuǎn)過程中小齒輪與飛輪齒圈的正常嚙合，進(jìn)而使小齒輪或者飛輪齒圈被打壞。

3.總結(jié)

總之，導(dǎo)致起動馬達(dá)和飛輪齒圈的損壞的原因有很多種，本文只從一些簡單的原因進(jìn)行了分析，而這些原因主要是在生產(chǎn)加工、事故現(xiàn)場、售后服務(wù)中所被經(jīng)常反應(yīng)的問題，這些可作為大家在今后處理此類故障時參考的原因。同時，我們還應(yīng)在以后的工作中不斷摸索、探討，積累經(jīng)驗對故障進(jìn)行更加全面的具體的分析，在以后的工作中通過指導(dǎo)相關(guān)人員的操作或者提高操作人員的水平來避免一些故障的發(fā)生，以達(dá)到通過實踐得出理論，運用理論指導(dǎo)實踐，提升自身能力及水平減小此類故障的發(fā)生率。

參考文獻(xiàn)：

[1]張同獻(xiàn).L+V20/27維修與操作手冊.上海新中動力機(jī)械廠，2001.