船舶主推進(jìn)齒輪箱故障判斷研究

閆城 孫厚偉 陳峰

摘要：本文首先簡要闡述了船舶主推進(jìn)齒輪箱的基本原理，然后著重分析了船舶主推進(jìn)齒輪箱的主要故障，其中包括齒輪箱故障現(xiàn)狀、油溫較高的原因，如，軸承發(fā)熱較差、冷卻效果不好、油泵內(nèi)泄較大、恒溫閥異常，最后根據(jù)具體故障，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以此確保船舶主推進(jìn)齒輪箱達(dá)到良好的應(yīng)用效果，以供參考。

Abstract： This paper first briefly expounds the basic principle of the ship's main propulsion gearbox，and then analyzes the main faults of the ship's main propulsion gearbox，including the current situation of the gear box fault，the reasons for the higher oil temperature，such as poor bearing heating，poor cooling effect，large leakage in the oil pump and abnormal constant temperature valve.Finally， according to the specific faults，the corresponding improvement measures are put forward to ensure that the ship's main propulsion gearbox achieves good application effect for reference.

關(guān)鍵詞：船舶;齒輪箱;故障判斷

Key words： ship;gear box;fault judgement

中圖分類號：U664.121 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0142-02

0 ?引言

船舶主推進(jìn)齒輪箱在長時間的使用下，其裝置容易出現(xiàn)影響故障，不利于船舶的安全運行。因此，相關(guān)部門針對船舶主推進(jìn)齒輪箱展開有效分析，明確出現(xiàn)故障的具體原因，并對出現(xiàn)的故障進(jìn)行有效改進(jìn)，避免由于其故障導(dǎo)致船舶失去動力，影響其整體的安全，繼而應(yīng)當(dāng)對主推進(jìn)裝置故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，以此保證船舶運行安全。

1 ?船舶主推進(jìn)齒輪箱的基本原理

以某船舶為例，該船舶配有兩臺齒輪箱，分配在船舶的左右，其額定功率為600kW，軸轉(zhuǎn)速在750rpm左右，螺旋槳轉(zhuǎn)速在152rpm左右。并且，該船舶采用液壓式離合器，配置相應(yīng)的發(fā)電機，該發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可達(dá)到150rmp，額定功率為5760kW。同時，齒輪箱的溫度在52攝氏度左右。該船舶在經(jīng)過某一片海域時，工作人員在檢查中發(fā)現(xiàn)船舶左推進(jìn)齒輪箱的潤滑油壓力逐漸降低，達(dá)到了0.35MPa左右，并且下降的速度相對較快。但是，離合器油壓等均為正常情況。此時，工作人員停車對齒輪箱進(jìn)行有效的檢查，在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)齒輪泵的部分齒局部出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，并且軸承也出現(xiàn)大范圍的磨損，造成齒輪泵無法正常展開工作，并利用泵繼而代替機帶泵而使用。然而，在使用過程中，其壓力的波動相對較大，造成離合器難以正常工作。根據(jù)該情況，工作人員對各項器件進(jìn)行有效檢查，發(fā)現(xiàn)油溫相對較高，影響整體的應(yīng)用效果，為此針對該現(xiàn)象進(jìn)行有效分析，以此明確故障的主要原因。

2 ?船舶主推進(jìn)齒輪箱故障的主要分析

2.1 齒輪箱故障現(xiàn)狀

根據(jù)船舶出現(xiàn)的具體故障，工作人員展開充分分析，了解船舶的實際故障，并對船舶進(jìn)行有效調(diào)查，了解到船舶在施工過程中，主推進(jìn)齒輪箱的溫度已經(jīng)達(dá)到了60攝氏度左右。并且，其軸承的溫度也達(dá)到了65攝氏度，兩者均接近臨界值。在此基礎(chǔ)上，潤滑油的壓力不斷降低，直至低于設(shè)定值以下，在船舶行駛初期，螺旋槳在85%時均未有任何影響，保持正常值[1]。但此時油溫出現(xiàn)明顯變化，左右油溫的溫度出現(xiàn)不同值，左邊的油溫比右邊溫度高出8攝氏度左右，齒輪箱也出現(xiàn)溫度不同的現(xiàn)象，左邊比右邊高，其溫差在10攝氏度左右。此時潤滑油壓力達(dá)到了3.7bar，工作人員為了充分了解油壓與油溫間存在的關(guān)系，利用機帶泵進(jìn)行有效檢查，采用該設(shè)備對油底進(jìn)行吸油工作，并將油液排出到相應(yīng)的濾器中，當(dāng)顯示出油壓相對較低時，則可以采用繼電器對備用泵進(jìn)行有效控制，促使濾器可達(dá)到閥門的特定值，如，安全閥、油壓閥、減壓閥。其中安全閥的特定值為40bar，當(dāng)油壓超過特定值時，則會流入到恒溫閥中。油壓閥的特定值在24bar，在特定值以下，則為正?，F(xiàn)象，當(dāng)超過特定值后，同樣會流入到恒溫閥中，并且還有一部分用作驅(qū)氣以及起壓。另外，減壓閥的特定值為21bar，該部分的多余油液會在恒溫閥下進(jìn)行冷卻，并且背壓閥的作用下可直接流回油箱。繼而充分明確了船舶主推進(jìn)齒輪箱的實際故障以及其出現(xiàn)故障后的現(xiàn)狀，有利于工作人員針對具體故障采取有效的解決方法，以此保障船舶的安全。

2.2 油溫較高的原因

2.2.1 軸承發(fā)熱較差

在船舶主推進(jìn)齒輪箱的故障分析中，當(dāng)齒輪箱出現(xiàn)故障時，則油溫會逐漸升高，繼而影響其整體的運行，容易為船舶帶來較大的危險，其中軸承發(fā)熱較差就是油溫較高的原因之一。在正常工作下，齒輪箱的前軸承與后軸承均不好發(fā)熱，從而造成油溫逐漸升高，對船舶運行形成較大的影響。

2.2.2 冷卻效果不好

當(dāng)油溫過高時，還有可能是冷卻效果未能達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)，冷卻器在應(yīng)用過程中出現(xiàn)問題，由于冷卻器自身的故障，如，電線短路、短路等，均能造成潤滑油冷卻不足的現(xiàn)象。并且在冷卻器中可能對出現(xiàn)較多的灰塵，繼而造成冷卻器無法正常工作，致使油溫不斷升高。

2.2.3 油泵內(nèi)泄較大

當(dāng)油泵內(nèi)泄過大時，也會促使油溫上升，當(dāng)冷卻器中的潤滑油量不斷減少時，通過備用泵的應(yīng)用，油溫則會繼續(xù)下降，從而可得出油泵內(nèi)泄過大的結(jié)論。正常情況下，油泵自身會有相應(yīng)的富余量，當(dāng)油溫不斷升高時，則油量泄漏也會逐漸增多，繼而需要依靠背壓閥可對潤滑油壓力進(jìn)行有效控制[2]。但是當(dāng)油溫升高時，造成潤滑油的壓力下降，以此出現(xiàn)排量不足的現(xiàn)象。同時，油泵泄漏較大也有可能與軸承的磨損程度有關(guān)，當(dāng)齒輪箱的磨損程度過大時，則容易造成齒斷裂的現(xiàn)象發(fā)生，對油泵形成較大的損壞，促使油泵內(nèi)泄過大，出現(xiàn)油溫升高的情況。因此，在船舶主推進(jìn)齒輪箱的故障中，工作人員應(yīng)當(dāng)從多方面考慮，并對其進(jìn)行檢查，以此了解真正故障的原因，以此達(dá)到良好的處理效果。

2.2.4 恒溫閥異常

恒溫閥工作異常也是油溫升高的原因之一，通過對恒溫閥的應(yīng)用，并根據(jù)冷卻器的實際情況，可有效對潤滑油進(jìn)行有效調(diào)整。但是，在調(diào)整過程中，還需參照冷卻器冷卻油量的多少繼而能夠發(fā)揮其自身的作用。然而，當(dāng)冷卻器未能展現(xiàn)其自身的優(yōu)勢，以此恒溫閥也會受到相應(yīng)的影響，繼而促使在相同負(fù)荷下，油溫出現(xiàn)升高的現(xiàn)象[3]。

2.3 氣控系統(tǒng)故障

在船舶運行過程中，主推進(jìn)齒輪箱在長期應(yīng)用下會發(fā)生相應(yīng)的故障，造成船舶難以正常運行，由于氣控系統(tǒng)容易出現(xiàn)失靈的現(xiàn)象。為此，促使齒輪箱的零件出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。并且，在部分零件中存在表面生銹的情況，該問題是由于在氣控系統(tǒng)中存在相應(yīng)的水汽，造成各零件在潮濕環(huán)境下，其表面出現(xiàn)生銹的狀況，繼而導(dǎo)致船舶無法順利行駛。此外，在主推進(jìn)裝置中，還會存在噪聲、泄漏、變形、螺孔滑扣、齒輪箱接排等故障，促使齒輪箱造成不同程度的破壞，出現(xiàn)問題時由于設(shè)備系統(tǒng)在長時間的應(yīng)用下，會形成較大的損耗。同時，工作人員在船舶操作的過程中，存在不正當(dāng)?shù)牟僮?，繼而均會使船舶主推進(jìn)齒輪箱產(chǎn)生相應(yīng)的故障，對船舶形成較大的影響。

2.4 齒輪箱振動故障

在船舶運行過程中，主推進(jìn)齒輪箱由于受到強烈的振動，繼而產(chǎn)生相應(yīng)的故障。為此，工作人員需根據(jù)實際情況，分析可能出現(xiàn)故障的原因，在設(shè)備的詳細(xì)檢查下，對扭振計算進(jìn)行詳細(xì)的核對，明確PTO軸系的計算要求。同時，在原因分析過程中，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的測試，以確保原因的分析準(zhǔn)確。在齒輪箱的各個端口等設(shè)備大約16個觀測點，其中可選擇4個進(jìn)行有效測試，通過具體測試可充分掌握振動的頻率，在齒輪箱輸出端的振動數(shù)值相對較大，其頻率達(dá)到了121dB。針對PTO軸系的振動分析中，其振動頻率的范圍在150Hz左右，并且在運行過程中，會發(fā)生橫向振動。通過對齒輪箱進(jìn)行一系列的測試，可了解PTO軸系的實際模態(tài)頻率，對船舶主推進(jìn)齒輪箱的工作造成嚴(yán)重的干擾，不利于船舶的正常運行。

3 ?船舶主推進(jìn)齒輪箱故障的改進(jìn)措施

工作人員針對船舶主推進(jìn)齒輪箱的故障分析后，明確其具體故障的原因，繼而需采取相應(yīng)的措施，以解決齒輪箱的故障。首先，工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)船舶的實際情況，選擇相適宜的油泵，對于出現(xiàn)損壞的軸承以及齒輪進(jìn)行定期更換。并且，選擇較為柔軟的齒輪泵，避免在船舶運行過程中，對軸承造成較大的磨損，相應(yīng)齒輪箱的正常運轉(zhuǎn)[4]。其次，在備用泵安裝過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)加以注意，選擇合理的位置，可使其距離齒輪箱較近的位置，通過齒輪箱較強的吸入力，可確保備用泵的壓力趨于穩(wěn)定。必要時，還可采用蓄能器穩(wěn)定備用泵的壓力。同時，在安裝備用泵時，應(yīng)當(dāng)接近齒輪箱的吸入濾器，并在安裝時，減少彎頭，避免對其產(chǎn)生影響，造成主推進(jìn)齒輪箱出現(xiàn)嚴(yán)重的故障。然后，工作人員應(yīng)當(dāng)實時關(guān)注軸承的溫度變化，當(dāng)其溫度出現(xiàn)異常情況時，則會及時進(jìn)行檢查，并做出相應(yīng)的調(diào)整。最后，可采用兩臺機帶泵，將其結(jié)合使用，繼而可有效提高油泵的使用壽命，保證船舶運行的安全[5]。此外，在主推進(jìn)裝置出現(xiàn)問題時，工作人員應(yīng)當(dāng)加大對設(shè)備的檢查力度，明確具體出現(xiàn)的故障，根據(jù)實際故障，采取相對應(yīng)的解決措施，可有效降低故障的發(fā)生率。同時，根據(jù)主推進(jìn)裝置換向狀態(tài)，明確換向延時要求，以此為氣控系統(tǒng)提供良好的緩沖時間，避免船舶在運行過程中出現(xiàn)停機的現(xiàn)象。并且，還要求工作人員在實際操作過程中，應(yīng)當(dāng)按照具體的方法以及規(guī)定的流程進(jìn)行操作，避免出現(xiàn)相應(yīng)的失誤對船舶主推進(jìn)裝置造成較大的損壞，影響船舶的行進(jìn)效率。

針對齒輪箱振動故障的原因，可提出相對應(yīng)的解決方案，通過改變PTO系統(tǒng)的頻率，有利于解決振動問題。為此，工作人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑黾虞S徑的配重，并調(diào)節(jié)PTO軸的頻率，使其增加到300Hz，防止出現(xiàn)頻率耦合的情況，以此可有效避免出現(xiàn)齒輪箱振動的現(xiàn)象，促使船舶能夠正常運行。同時，在主軸系統(tǒng)運行的過程中，容易對調(diào)速器系統(tǒng)造成較大的干擾。因此，工作人員還可調(diào)整調(diào)速器的控制裝置，防止分支系統(tǒng)對其產(chǎn)生不良影響，使該系統(tǒng)的平衡遭到嚴(yán)重破壞，繼而影響齒輪箱的運轉(zhuǎn)，以此提高船舶的運行效率。

4 ?結(jié)束語

總而言之，通過對船舶主推進(jìn)齒輪箱故障的有效分析，可充分判斷出船舶故障的具體原因，繼而可及時進(jìn)行改進(jìn)，促使設(shè)備能夠正常運行。并且，在各項零件的檢查下，有效掌握設(shè)備的運行情況，針對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理，從而提高船舶的運行效率。

參考文獻(xiàn)：

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