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啤嶺機電設備(上海)有限公司

船舶柴油機離合器損壞故障調查及分析

2023-09-08

一、故障現象及檢查

某船參數:

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,該船主機運轉過程中發現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,拆檢后發現右離合器上部各部位均有不同程度的損壞。

主要包括:

①離合器外齒套內齒磨損(如圖1所示);

圖1  離合器外齒套內齒磨損

②離合器內齒套外齒磨損(如圖2所示);

圖2 離合器內齒套外齒磨損

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軸承室內側磨損(如圖3所示);

圖3 軸承室內側磨損

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。

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的工作可靠性以及相關重要部件的使用壽命。

②磨損狀態。

潤滑油中含有少量的異常鋼質磨損顆粒,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,表明該系統有關部件存在異常磨損。

據分析,圓錐滾柱軸承內圈斷裂面顯示此軸承在長期的運轉過程中,在軸承的內圈出現了疲勞裂紋。

由于離合器部件所處工作環境惡劣,受到作用力的反復沖擊,并且該船在工作時產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運動而出現了擺動的現象。

固定在傳動軸上的離合器部件和動力油缸也出現了擺動現象,使得離合片把離合器內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。

經現場勘驗支承套筒的材質為鑄鐵;軸承支承套筒內表面需要長焊處理;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使用,同時持續關注系統的運行情況,建議縮短取樣周期,加強對該機組的定期監測。

②潤滑油污染等級偏高并且含有少量的鋼質異常磨損顆粒,表明在日常的維護保養過程中存在管理上的失誤,應當加強日常維護保養。

3)維護要點。

(1)按照說明書要求,保持主機在規定轉速運轉;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,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彈簧等),并定期予以更換。

(5)當離合器的液壓控制系統出現故障時,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,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。

③應急合排操作應在液壓系統無壓力的情況下,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矩均勻擰緊,使摩擦片軸向受力,實現機械合排。

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”

(版權歸原作者或機構所有)