某艇錨機振動和異響故障的修理

李 林，鄭江濤，孟繁強

(1.92493部隊,遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠,山東 威海 264200)

某艇錨機振動和異響故障的修理

李 林1，鄭江濤2，孟繁強2

(1.92493部隊,遼寧 葫蘆島 125000；2.4808工廠 威海修船廠,山東 威海 264200)

文章針對某護衛(wèi)艇錨機振動和異響故障，介紹了錨機結(jié)構(gòu)與原理，針對故障特征進行檢測排查，分析故障原因，并提出修理方法，最終使問題得到圓滿解決。

錨機；振動和異響故障；排查分析；改進

某護衛(wèi)艇QDM-16型錨機采用了擺線針輪減速器與起錨系纜絞盤一體化設(shè)計，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、操作方便。該錨機雖然是新裝備，但由于制造精度存在一定不足，使用中常出現(xiàn)振動和異響故障，在配套方面又無任何技術(shù)資料和配件供應(yīng)，因此問題長期得不到解決，影響安全使用。為解決這一難題，我們在修理中實際測繪了該錨機圖紙，通過結(jié)構(gòu)和原理分析，并對關(guān)鍵零部件及其裝配進行嚴格檢測，終于找出了產(chǎn)生振動和異響的原因，并通過改進性修理徹底排除了故障。

1 結(jié)構(gòu)與原理

1.1 錨機結(jié)構(gòu)與原理

QDM-16型錨機結(jié)構(gòu)如圖1所示，機械部分由系纜絞盤、錨鏈輪、基座、主軸、剎車、離合器和擺線針輪減速器等組成。擺線針輪減速器通過輸出軸和主軸將動力傳遞給系纜絞盤，主軸與絞盤之間設(shè)有牙嵌式離合器, 絞盤再通過徑向凸舌式離合器帶動鏈輪。剎車為帶式制動器，通過操縱手輪、錐齒輪和傳動構(gòu)件實現(xiàn)制動功能。

1.2 擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)與原理

圖1 錨機結(jié)構(gòu)示意圖

擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中針齒殼、針齒銷和套組成針齒輪。動力由電機軸輸入，帶動偏心軸運轉(zhuǎn)。偏心軸上有2個呈180°對稱的偏心輪，上裝有滾柱軸承，擺線輪的內(nèi)孔即為滾柱軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為1齒的內(nèi)嚙合減速器構(gòu)。當偏心輪轉(zhuǎn)動時，由于擺線輪上齒廓曲線的特點及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運動成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運動，偏心輪轉(zhuǎn)動1周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過1個齒，從而得到減速。再將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運動通過銷軸和套，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。

圖2 擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)示意圖

2 故障現(xiàn)象和特征

振動和異響表現(xiàn)有2種：一是減速器帶動整個錨機振動，異響呈周期性變化，絞盤和錨鏈輪轉(zhuǎn)1周，振動和響聲由大至小循環(huán)1次；二是減速器覺察不到振動，但能看到與輸出軸相連接的主軸在抖動，振動和異響呈連續(xù)狀態(tài)，并使牙嵌式離合器和徑向凸舌式離合器產(chǎn)生連續(xù)狀的振動和異響。

3 故障排查和原因分析

首先分解錨機，次序從上至下，最后分解擺線針輪減速器。分解中要注意觀察有無異常磨損和其它特殊情況，如針齒銷、針齒套、銷軸斷裂或針齒套、擺線輪異常磨損等。若有異常情況，應(yīng)查清原因并更換損壞的零件；若看不出異常情況，分解后重點檢查部分關(guān)鍵零部件的尺寸和形位誤差，有些項目需在機床上檢測完成。

1)上下端蓋和針齒殼各工作內(nèi)外圓同軸度及相互配合尺寸。按照裝配順序，下端蓋是減速器及錨機中心定位的起始點，其內(nèi)孔定位偏心軸軸承，外止口定位針齒殼，檢測內(nèi)孔與外止口的同軸度，以及裝配端面的垂直度。上端蓋既是減速器端蓋，又是錨機安裝底座和支架，是輸出軸、鏈輪、絞盤以及離合器的定位基準，檢測上端蓋各內(nèi)外圓與止口圓的同軸度，以及裝配端面的垂直度。上述各同軸度和垂直度要求不低于 6～7級精度 。同時要檢測上下端蓋與針齒殼止口配合尺寸，應(yīng)符合H7/h6。

2)偏心輪偏心距。通過實測和統(tǒng)計分析，該減速器偏心輪理論偏心距為1.25 mm。檢測偏心輪實際偏心距，其與理論值的偏差應(yīng)不超過±0.02 mm。

3)針齒殼同軸度及針齒銷孔相鄰孔距。檢測針齒殼上下止口和上下端面與針齒銷中心圓的同軸度和垂直度。外圓同軸度偏差應(yīng)不超過0.03 mm，內(nèi)孔同軸度偏差應(yīng)不超過0.04 mm，垂直度偏差應(yīng)不超過0.05 mm。檢測針齒銷孔相鄰孔距，其偏差應(yīng)不超過0.05 mm。

4)擺線輪柱銷孔相鄰孔距。檢測擺線輪柱銷孔相鄰孔距，其偏差應(yīng)不超過0.042 mm。

5)輸出軸各工作面形位誤差。輸出軸各工作面形位關(guān)系復(fù)雜，制造容易出現(xiàn)偏差。圖3是輸出軸檢測示意圖，檢測工作在車床上進行。第一步，床頭夾住Z面，找正C面和D面，檢測A、B面的同軸度；第二步，床頭夾住A面，找正C面和D面，檢測Z面、G孔，銷軸中心圓的同軸度和E面的垂直度。其中A面、B面同軸度誤差應(yīng)小于0.04 mm，G孔同軸度誤差應(yīng)小于0.03 mm，E面垂直度誤差值小于0.05 mm，銷軸中心圓同軸度誤差應(yīng)小于0.06 mm。再檢測銷軸相鄰中心距，偏差應(yīng)不超過0.05 mm，累計偏差不超過0.10 mm。

圖3 輸出軸檢測示意圖

通過以上檢測，發(fā)現(xiàn)該型擺線針輪減速器在制造和裝配方面確實存在精度低、質(zhì)量差的問題，其中輸出軸、偏心軸和上下端蓋等零件問題較多，主要問題如下。

1)G孔和銷軸中心圓同軸度誤差嚴重超標，分別達到0.20 mm和0.40 mm。

2)偏心輪的偏心距誤差超標，誤差達0.10 mm。

3)上下端蓋與針齒殼止口配合尺寸嚴重超標，個別配合間隙達到0.40 mm以上，裝配時無法精確定位中心。各止口內(nèi)外圓同軸度誤差也有超標，個別達到0.25 mm。

由于零部件制造誤差嚴重超標，致使擺線針輪減速器輪齒嚙合及軸承運轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動, 并發(fā)出異響。如果是上下端蓋與針齒殼止口同軸度超差，最終表現(xiàn)為偏心軸中心與針齒殼針齒中心圓的同軸度偏差，致使擺線輪與針齒嚙合在繞針齒殼1周內(nèi)，嚙合間隙大小不均，并變化循環(huán)1次，振動和響聲的變化也循環(huán)1次，減速器整體產(chǎn)生振動。如果是偏心輪偏心距超差，或輸出軸銷軸中心圓同軸度超差，致使偏心軸和輸出軸運轉(zhuǎn)劃圈，輸出軸和主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就抖動1次，并引起牙嵌式離合器產(chǎn)生連續(xù)狀的振動和響聲。上述分析正好與故障特征相吻合。

上述檢測和排查中沒涉及到擺線輪、針齒、針齒套、軸承等，這些零部件都是由專業(yè)廠家生產(chǎn)的標準件，制造精度和質(zhì)量有保證。

4 修理改進

修理改進方法是自行設(shè)計研制新配件，重點把控以下3點：一是對不合格的零部件作精確測繪，部分尺寸和要素需通過設(shè)計和測繪共同確定；二是正確選擇零部件的材料和熱處理方法；三是制造精度要符合擺線針輪減速器相關(guān)技術(shù)標準。以上工作需要技術(shù)人員熟知擺線針輪減速器結(jié)構(gòu)與工作原理，以及設(shè)計方法。

1)輸出軸。輸出軸材料為45#鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為HB187～229。軸與軸頸不應(yīng)有裂紋、毛刺、劃痕等缺陷。軸承孔和銷孔制造公差分別為G7和R7。銷軸中心圓同軸度偏差應(yīng)小于0.06 mm。銷軸孔相鄰中心距偏差應(yīng)小于0.05 mm，累計不超過0.10 mm。

2)偏心軸。偏心軸材料為45#鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或正火處理，硬度為HB170～217。兩偏心輪偏心距的偏差應(yīng)不超過±0.02 mm。偏心軸輸入端內(nèi)孔圓度和軸頸外圓、偏心輪外圓圓度的精度等級分別不低于7級和6級。

3)上下端蓋和針齒殼。如果是上下端蓋與針齒殼止口配合間隙超差，或止口內(nèi)外圓同軸度超差，可以采用焊補止口方法修復(fù)。即在止口外圓或內(nèi)圓上，沿圓周360°對稱均布焊補8段與母體相同或相近的材料，然后按要求的間隙和同軸度車削出新止口。為防止端蓋和針齒殼焊接變形，應(yīng)采用熱量輸入較低的電阻焊、電火花焊、精密亞弧焊和激光焊等焊接方法。

如果是針齒殼針齒銷孔相鄰孔距偏差超差，針齒殼應(yīng)報廢換新。針齒殼的材料為不低于HT200灰鑄鐵，并進行人工時效處理。針齒銷孔相鄰孔距的公差0.05 mm，針齒銷孔和止口內(nèi)孔尺寸公差H7，止口外圓尺寸公差h6。

5 結(jié)束語

通過按上述方法進行檢測、排查、分析和改進修理，最后經(jīng)試驗驗證，多艘該型艇錨機振動和異響故障都得到了圓滿解決，消除了裝備隱患，提高了工作可靠性。

興 船 報 國 創(chuàng) 新 超 越

打 造 精 品 做 強 主 業(yè)

The structure and working principle of anchor machine are introduced because of its vibration and abnormal sound.By inspecting and culling,the faults are analyzed and removed.

anchor machine;vibration and abnormal sound;culling analysis;improvement

李林(1979-)，男，山東榮城人，工程師，大學(xué)本科，主要從事艦船裝備修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.03.002

2016-12-12