某船舵機(jī)液壓系統(tǒng)故障原因及排除

張 明(青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266001)

某船舵機(jī)液壓系統(tǒng)故障原因及排除

張 明
(青島前進(jìn)船廠，山東 青島 266001)

某船舵機(jī)修后試驗(yàn)時，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)了很多故障，基于對該系統(tǒng)了解的基礎(chǔ)上結(jié)合修理經(jīng)驗(yàn)，對故障原因作出了準(zhǔn)確的分析和判斷，并采取相應(yīng)的修理措施，最后各故障均順利解決。

舵機(jī)；液壓系統(tǒng)；故障；排除

船舶為了維持或改變航向，保證機(jī)動性，都裝有舵機(jī)裝置。船舶舵機(jī)主要有電動舵機(jī)和液壓舵機(jī)2種，電動舵機(jī)不能很好地緩沖風(fēng)浪對舵葉的沖擊，而液壓舵機(jī)就能很好地避免風(fēng)浪的沖擊，液壓舵機(jī)還具有等功率條件下承載能力大、可實(shí)現(xiàn)無級變速、功率范圍廣的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)舵轉(zhuǎn)矩少則幾十千牛米，大則幾百千牛米，所以液壓舵機(jī)應(yīng)用最多。但是液壓系統(tǒng)元件制造精度高，閥件種類繁多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不易檢查和排除。某船舵機(jī)修理后，液壓系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)故障。因該舵機(jī)液壓系統(tǒng)在很多船上都采用，屬于典型的舵機(jī)液壓系統(tǒng)，排除故障經(jīng)過具有實(shí)際意義。

1 舵機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

該船舵機(jī)液壓系統(tǒng)主要組成參見圖1，其動力元件為一臺軸向變量柱塞泵和一臺齒輪泵，分別提供主壓力和控制壓力；油路分主油路和控制油路，主油路中的閥件有主溢流閥、2個液控單向閥液壓鎖、防浪溢流閥和單向節(jié)流閥等，控制油路中的閥件有副溢流閥，主油路的換向是通過電液換向閥來實(shí)現(xiàn)的；執(zhí)行元件為往復(fù)式液壓缸。

1-軸向柱塞變量泵(主泵)；2-齒輪泵(副泵)；3-副油路溢流閥；4-主油路溢流閥；5-液控單向閥(2個組合為液壓鎖)；6-防浪溢流閥；7-液壓缸;8-單向節(jié)流閥；9-電液換向閥(電磁閥+液動閥)。圖1 某船舵機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

電液換向閥是由電磁換向閥和液動換向閥組合而成的，電磁換向閥用來改變控制壓力油的流動方向，起先導(dǎo)閥的作用，液動換向閥是用來實(shí)現(xiàn)主油路液壓油的換向，是主換向閥；當(dāng)電磁閥的一端接收到電信號后，電磁閥開始動作，使控制壓力油按預(yù)期的方向流動去推動液動換向閥閥芯動作，液動換向閥閥芯動作后，主油路按相應(yīng)的方向給舵機(jī)液缸供油，從而推動舵桿轉(zhuǎn)動。當(dāng)電磁閥另一側(cè)接收到電信號后，作用原理相同，改變液壓缸活塞桿方向，從而改變船的航向。

明白了該系統(tǒng)各元件的功用和特性后，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障就會迎刃而解。該船修后試驗(yàn)時，出現(xiàn)了多個故障，現(xiàn)就直接影響舵機(jī)性能的4個故障進(jìn)行描述和分析。

2 故障現(xiàn)象分析及排除方法

2.1舵只能向一個方向轉(zhuǎn)動

首先試驗(yàn)的是右泵組液壓系統(tǒng)。剛開始向左右方向轉(zhuǎn)舵都基本正常，但是還存在噪聲大、漏油等問題，小問題排除后，舵卻出現(xiàn)了只往一個方向轉(zhuǎn)而不能向另一個方向轉(zhuǎn)的故障，而且是沒有換向指令的情況下，只要啟動泵組就轉(zhuǎn)舵。故障出現(xiàn)后首先查看電信號，左右方向操舵時，電磁閥指示燈跟著左右閃爍變化，不操舵時，指示燈不亮，說明電信號沒問題，一定是液壓系統(tǒng)故障。首先想到的是電液換向閥閥芯卡死在一側(cè)不動作，而該閥上面提到過是由2個閥疊加而成，有2個閥芯。我們先取下電磁閥頭，檢查電磁閥閥芯，發(fā)現(xiàn)無卡滯現(xiàn)象，然后又打開液動閥端蓋，發(fā)現(xiàn)一端的復(fù)位彈簧斷裂，液動閥閥芯兩端各有一個復(fù)位彈簧，當(dāng)一側(cè)彈簧斷裂后，閥芯將偏向另一側(cè)，使主油路接通，所以只要啟動泵組，舵就開始轉(zhuǎn)向。然后找到一個備用彈簧裝復(fù)，再次試驗(yàn)，該故障消失。

2.2轉(zhuǎn)舵時左右方向的時間不一樣

該故障還是右泵系統(tǒng)的。上述故障排除后，需要測量轉(zhuǎn)舵時間，從左滿舵至右滿舵所用時間和右滿舵至左滿舵時間差5 s左右，左右方向轉(zhuǎn)滿舵時間差一兩秒屬于正常，但是差5 s及以上是不符合要求的，一定是系統(tǒng)存在問題。一般來說轉(zhuǎn)舵時間直接和變量泵的變量機(jī)構(gòu)有關(guān)，該泵是手動變量機(jī)構(gòu)，調(diào)好后鎖緊是不會發(fā)生變化的，出現(xiàn)左右舵時間不一樣真令人費(fèi)解。經(jīng)過考慮，突然想到我們剛剛更換了電液換向閥中的液動換向閥復(fù)位彈簧，問題應(yīng)該出在這里。因?yàn)橐簞娱y的閥芯在換向動作時在控制液壓油的推動下要克服一側(cè)復(fù)位彈簧的阻力，當(dāng)時液動閥一端使用原來的彈簧，另一端換了一個新的彈簧，二者的自由長度和彈力肯定不同，在相同的控制油壓力作用力下，復(fù)位彈簧需要相同的阻力使閥芯保持在一個新的平衡位置。由于新舊彈簧彈力不同，閥芯在控制油壓和彈簧反作用力保持平衡狀態(tài)后，彈簧的變形量就不同，即閥芯在往左和往右換向時，移動的距離不一樣，導(dǎo)致了換向閥內(nèi)部進(jìn)、出油口的開度不同，最后導(dǎo)致左、右方向轉(zhuǎn)舵時間不一樣。按此思路分析后把另一個舊彈簧也換新，問題得以解決。

2.3左舵不動作

試驗(yàn)左泵系統(tǒng)時，剛開始，操舵時電磁閥左右信號指示燈都相應(yīng)閃爍，舵機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是沒有動作，手動推動電磁閥頂桿(電磁閥帶手動功能)還是不能轉(zhuǎn)舵。出現(xiàn)這種故障，一是主油路無壓力或壓力低，主壓力引起的可能性不大，從主泵回油口觀察油量正常；二是主換向閥不動作，主換向閥不動作可由3個原因引起：①電信號；②控制壓力低；③2個閥芯任何一個卡住。電信號沒問題因?yàn)椴俣鏁r指示燈會左右閃爍，換向閥卡住可能性也不大，因?yàn)樾耷霸囼?yàn)正常的，這次修理也沒拆過。那么控制壓力低或沒壓力應(yīng)該是主要的原因，控制壓力是副泵提供的，用手摸了一下輔助泵外殼，感覺溫度偏高，應(yīng)該是副泵不排油，打開副泵出口果然沒油。副泵是齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，油箱到副泵進(jìn)口只有一根管子。首先檢查泵進(jìn)口是否密封不良，拆下進(jìn)口油管換了密封墊，還是不排油，最后把副泵拆回車間分解檢查，拆開后發(fā)現(xiàn)泵端蓋密封采用了 “樂泰598”密封膠，該膠密封效果類似橡膠密封墊，密封層很厚，導(dǎo)致泵的端面間隙太大，導(dǎo)致泵自吸能力差，抽不上油柜的液壓油。修理后再次裝船試驗(yàn)，副泵開始抽油，故障隨之消除。

2.4航行試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)跑舵現(xiàn)象

該船航行試驗(yàn)時, 出現(xiàn)了在大舵角跑舵現(xiàn)象，就是舵在大的舵角下不能停住，一般是向零位方向變化。出現(xiàn)跑舵主要原因是液壓鎖(2個液控單向閥)鎖不住液缸內(nèi)的液壓油，在大舵角或高速航行情況下，舵葉迎水面承受很大的海水推力，舵葉就會向零位方向轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)跑舵故障。當(dāng)時判斷是液壓鎖鎖不住，但在海上航行試驗(yàn)時時間不夠沒做相應(yīng)檢查。試航回來后，把液壓鎖單向閥打開，檢查液壓鎖的2個單向閥密閉情況，發(fā)現(xiàn)其中一個單向閥的壓緊彈簧盤松動，該單向閥閥芯已不能緊緊地壓在閥座上，同時把閥芯壓痕稍光車了一點(diǎn)，然后把彈簧盤安裝到位并固定。再次試驗(yàn)，問題得以解決。印證了該跑舵故障是由液壓鎖鎖不住的原因造成的。

3 結(jié)束語

要修理調(diào)試液壓系統(tǒng)或設(shè)備，首先要看明白液壓系統(tǒng)原理圖或已經(jīng)了解所修系統(tǒng)的原理，然后對照實(shí)物，進(jìn)行分析，知道每個元件的功能和作用。當(dāng)出現(xiàn)故障時，才能針對性地對相關(guān)元件進(jìn)行排查。有時一個故障現(xiàn)象可由多個元件引起，那么在排故時應(yīng)仔細(xì)分析哪些元件異常時會導(dǎo)致已發(fā)的故障，然后按各元件引起故障的可能性大小，由大到小由簡到繁的原則和次序去排查。當(dāng)遇到所修的液壓系統(tǒng)沒有原理圖時，一定要抓住主線：動力元件→管路、閥件、控制元件→執(zhí)行元件，其中油路一般還分主油路和控制油路。如果不明確系統(tǒng)各元件的功能，不能按上述主線把所修的液壓系統(tǒng)理出頭緒，那么出現(xiàn)故障后的確難以做出準(zhǔn)確判斷。

液壓系統(tǒng)種類繁多，在平時的修理工作中，要注意知識的積累，做到修理過的設(shè)備力求明白，下次出現(xiàn)故障時才能輕松地解決。復(fù)雜的系統(tǒng)都是由基本的元件組合而成，平時必須注重簡單的、基礎(chǔ)的知識積累，才能應(yīng)對復(fù)雜多變的艦船裝備的保障修理任務(wù)。

Many faults appeared on the hydraulic system after the repair for the rudder of a ship.Based on the understanding and experience,the precise analysis and judgement were given to the fault cause.Some corresponding measures were adopted to eliminate the fault smoothly.

rudder;hydraulic system;fault;eliminate

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.011

張 明(1973-)，男，山西朔州人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶輪機(jī)動力裝置修理技術(shù)工作。

2014-11-25