船舶柴油機離合器損壞故障調(diào)查及分析
2023-09-08
一、故障現(xiàn)象及檢查
某船參數(shù)：
總長，38 m；型寬，10.4 m；型深，4.8 m；總噸，459 t；航速，13 kn；主機功率，1839 kw(×2)。
某年7月25日上午，該船主機運轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)右離合器有異常響聲，隨即上報并等待檢查。
7月30日，設備制造商的服務工程師到船檢查，建議拆檢右離合器，拆檢后發(fā)現(xiàn)右離合器上部各部位均有不同程度的損壞。
主要包括：
①離合器外齒套內(nèi)齒磨損(如圖1所示)；
圖1 離合器外齒套內(nèi)齒磨損
②離合器內(nèi)齒套外齒磨損(如圖2所示)；
圖2 離合器內(nèi)齒套外齒磨損
③復位彈簧損壞；
④離合器摩擦片磨損；
⑤動力油缸密封裝置損壞；
⑥軸承損壞；
⑦軸承室內(nèi)側(cè)磨損(如圖3所示)；
圖3 軸承室內(nèi)側(cè)磨損
⑧傳動橫軸軸頸磨損(如圖4所示)。
圖4 傳動橫軸軸頸磨損
二、故障原因分析及排除
通過分析離合器的潤滑油化驗報告，可知：
①潤滑狀態(tài)。
潤滑油油品的主要指標基本正常，但潤滑油污染度等級偏高，潤滑油中存在少量油泥顆粒污染，可能影響離合器系統(tǒng)的工作可靠性以及相關重要部件的使用壽命。
②磨損狀態(tài)。
潤滑油中含有少量的異常鋼質(zhì)磨損顆粒，其中金屬元素鐵和鉛的含量較高，用直讀式鐵譜儀測量的大于5μm的磨損顆粒光密度值(DL)、小于5μm的磨損顆粒光密度值(Ds)明顯偏高，表明該系統(tǒng)有關部件存在異常磨損。
據(jù)分析，圓錐滾柱軸承內(nèi)圈斷裂面顯示此軸承在長期的運轉(zhuǎn)過程中，在軸承的內(nèi)圈出現(xiàn)了疲勞裂紋。
由于離合器部件所處工作環(huán)境惡劣，受到作用力的反復沖擊，并且該船在工作時產(chǎn)生的振動通過軸承的固定外殼傳遞給軸承，從而加劇了疲勞裂紋的擴大，導致此軸承的碎裂。
圓錐滾柱軸承作用之一是固定傳動軸軸線，此軸承碎裂后，傳動軸不能沿著軸線做回轉(zhuǎn)運動而出現(xiàn)了擺動的現(xiàn)象。
固定在傳動軸上的離合器部件和動力油缸也出現(xiàn)了擺動現(xiàn)象，使得離合片把離合器內(nèi)外齒圈上的齒磨出凹槽，動力油缸的密封裝置損壞，同時也破壞了其他軸承，導致了右離合器的損壞。
1)離合器修復。
①剎車片的導向齒表面溝槽可以通過人工修復。
②離合器傳動套筒表面加溫去油，后用德國覆熔工藝填補缺陷，臨末機加工恢復原尺寸。
經(jīng)現(xiàn)場勘驗支承套筒的材質(zhì)為鑄鐵；軸承支承套筒內(nèi)表面需要長焊處理；長焊前需要光車處理，將表面含油層車削掉，露出原金屬本體，在滿足條件的情況下，車削量越小越好；長焊時需要將套筒整體進行預熱處理，預熱溫度300℃；焊材選用z408焊條，焊前焊條經(jīng)150℃左右烘焙1h；焊肉要高出工作表面5mm；長焊后需要做保溫處理，使其緩慢冷卻。
如果機加工時硬度較高，還需要對套筒整體進行退火熱處理；內(nèi)孔加工粗糙度為3.2μm，尺寸比軸承外圈直徑大0.04—0.06 mm。
2)潤滑油。
①對潤滑油進行深度過濾凈化處理，離合器的潤滑油仍可繼續(xù)使用，同時持續(xù)關注系統(tǒng)的運行情況，建議縮短取樣周期，加強對該機組的定期監(jiān)測。
②潤滑油污染等級偏高并且含有少量的鋼質(zhì)異常磨損顆粒，表明在日常的維護保養(yǎng)過程中存在管理上的失誤，應當加強日常維護保養(yǎng)。
3)維護要點。
(1)按照說明書要求，保持主機在規(guī)定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)；嚴格按照要求保持控制單元壓力正常；定期檢查控制單元功能。
(2)雖然在常規(guī)情況下，離合器摩擦襯片的磨損量較小，且可以通過活塞的軸向移動加以補償磨損量，但是仍需定期檢查摩擦襯片的磨損情況，并建立記錄表，及時檢查記錄。
(3)按照說明書要求進行設備日常維護時，應注意保證油品、油溫、油位和油壓均處于正常水平，保證潤滑油品質(zhì)，及時補充或者更換潤滑油；注意冷卻，避免離合器過熱，潤滑油壓力過高。
(4)應注意按照說明書的要求儲備備件(如液壓閥及部分閥件內(nèi)彈簧等)，并定期予以更換。
(5)當離合器的液壓控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應考慮使用應急合排操作，實際操作中需注意以下幾點。
①應急合排工況僅適用于緊急情況，無法等同于正常工況，不能長時間運轉(zhuǎn)，應盡快排除故障。
②應急合排功能必須在降低負荷的情況下使用，因此，僅適用于主機推進系統(tǒng)。
③應急合排操作應在液壓系統(tǒng)無壓力的情況下，打開齒輪箱上蓋，找到閉鎖螺栓，拆下后安裝應急操作螺栓，按照說明書要求的轉(zhuǎn)矩均勻擰緊，使摩擦片軸向受力，實現(xiàn)機械合排。
④必須保證應急合排操作螺栓隨時待用。
⑤為保證應急合排壓力足夠，系統(tǒng)恢復后，需均勻拆下應急螺栓，恢復原閉鎖螺栓，并確保閉鎖螺栓處無漏油情況。
來源：公眾號“八達職培”
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