李瑞宏

(湛江海濱船廠，廣東 湛江 524005)

1 故障現(xiàn)象

某船采用減振聯(lián)軸裝置的新型減振方式實(shí)現(xiàn)減振。近期一次廠修前，該船高工況航行時(shí)，左、右主機(jī)及軸系均有較為明顯的異常振動(dòng)，船員反映在近4年使用中，因?yàn)檎駝?dòng)，左主機(jī)第六檔B列基座橫向固定螺栓1支斷掉，右主機(jī)第七檔A列基座橫向固定螺栓1支斷掉，左、右主機(jī)基座橫向固定螺栓斷掉位置示意圖如圖1所示，需要結(jié)合本次廠修排除該故障。

圖1 左、右主機(jī)基座橫向固定螺栓斷掉位置示意圖

2 主推進(jìn)裝置基本構(gòu)成

該船主推進(jìn)裝置是由柴油機(jī)、減振聯(lián)軸裝置、齒輪箱、推進(jìn)軸系支點(diǎn)軸承和調(diào)距槳系統(tǒng)組成。其中，減振聯(lián)軸裝置是由萬向聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承及減振器、高彈性聯(lián)軸器[1]3大部件組成。

3 故障情況及分析

為排除主推進(jìn)裝置振動(dòng)故障，首先運(yùn)用烏龜圖明確過程方法中的各項(xiàng)輸入和輸出要素，處理問題過程烏龜圖見圖2，進(jìn)而充分收集主推進(jìn)裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)，并使用分層法對(duì)各種數(shù)據(jù)和可能因素分別加以分析、研究，從修前勘驗(yàn)、拆前檢查測(cè)量、拆檢鑒定、原因分析4個(gè)方面跟蹤查找故障原因。

1)修前勘驗(yàn)。動(dòng)態(tài)勘驗(yàn)表明，當(dāng)左主機(jī)轉(zhuǎn)速為987 r/min、槳對(duì)應(yīng)螺距比為94%和右主機(jī)轉(zhuǎn)速為983 r/min、槳對(duì)應(yīng)螺距比為93%時(shí)，軸系振動(dòng)值超標(biāo)，主機(jī)振動(dòng)值也偏高，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

圖2 處理問題過程烏龜圖

2)拆前檢查測(cè)量。拆修主機(jī)前，測(cè)量左、右主機(jī)曲柄臂距差(開檔差)[2]，左主機(jī)第一檔垂直方向曲柄臂距差為+0.007 5 mm(計(jì)算值)，超出0～-0.130 mm的標(biāo)準(zhǔn)要求；右主機(jī)第一檔垂直方向曲柄臂距差為+0.035 mm(計(jì)算值)，超出0～-0.130 mm標(biāo)準(zhǔn)要求，其余各檔在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。第一檔曲軸臂距差數(shù)值為正，說明主機(jī)軸線低于中間支點(diǎn)軸承軸線，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3)拆檢鑒定。拆檢關(guān)聯(lián)圖如圖3所示，運(yùn)用圖3對(duì)主推進(jìn)裝置各部件進(jìn)行逐一檢查測(cè)量，細(xì)化拆檢鑒定過程。6個(gè)方面拆檢鑒定情況如下。

圖3 拆檢關(guān)聯(lián)圖

(1)主推調(diào)距槳裝置使用狀況正常。經(jīng)檢查，左、右螺旋槳槳葉沒有缺損、變形等缺陷，使用狀況良好。對(duì)左、右螺旋槳槳葉上的FKB(F為最大正車止檔位置，K為設(shè)計(jì)螺距位置，B為最大倒車止檔位置)標(biāo)記線與配油器機(jī)械指針刻度進(jìn)行校對(duì)檢查，檢查數(shù)據(jù)正常。

(2)艉軸和艉軸賽龍軸承間隙符合要求。用塞尺原位檢查測(cè)量艉軸和艉軸賽龍軸承間隙，配合間隙符合要求。

(3)艉軸中間支點(diǎn)軸承使用狀況正常。原位檢查測(cè)量中間支點(diǎn)軸承間隙，軸瓦的工作表面使用狀況良好，配合間隙符合要求。

(4)齒輪箱使用狀況正常。左齒輪箱拆箱體觀察孔，檢查齒輪工作表面，齒輪工作狀況良好。右齒輪箱拆上蓋，吊出車轂，檢查剎車片和齒輪，剎車片和齒輪工作狀況良好。

(5)主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線對(duì)中數(shù)據(jù)超標(biāo)。在拆卸主機(jī)高彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器后，以中間支點(diǎn)軸承的短軸為基準(zhǔn)，測(cè)量中間支點(diǎn)軸承與主機(jī)的對(duì)中情況，在直徑230 mm位置測(cè)得數(shù)據(jù)超出“徑向?qū)χ?外圓)允差為±0.50 mm，角向?qū)χ?平面)允差為±0.25 mm/230 mm”的標(biāo)準(zhǔn)要求，調(diào)整前的主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值見表1。

表1 調(diào)整前的主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值 mm

2臺(tái)主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線對(duì)中測(cè)量數(shù)據(jù)均不滿足《高彈性聯(lián)軸器安裝使用維護(hù)說明書》的對(duì)中要求，說明2臺(tái)主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線調(diào)整前的對(duì)中情況不理想。

(6)主機(jī)及隔振器檢查情況。外觀檢查左、右主機(jī)隔振器橡膠表面，沒有裂紋、老化等現(xiàn)象，使用狀況正常。拆檢左、右主機(jī)各12套活塞環(huán)，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)嚴(yán)重異常磨損，活塞環(huán)的側(cè)面磨成臺(tái)階，活塞環(huán)表面存在麻點(diǎn)；右主機(jī)A1缸的第4道油環(huán)斷裂，B5缸的第3道氣環(huán)、第4道油環(huán)斷裂。左主機(jī)A6、B5缸和右主機(jī)A1、A3、A4、A6、B5、B6缸汽缸套的活塞行程區(qū)域異常磨損0.24 ～0.65 mm，磨成臺(tái)階；其余16個(gè)汽缸套內(nèi)壁有明顯的縱向拉痕，工作狀態(tài)不好。左、右主機(jī)16個(gè)缸的噴油器啟噴試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)噴油器滴油或霧化不良，其余8個(gè)噴油器啟噴試驗(yàn)正常。

4)原因分析。該船的高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承、萬向聯(lián)軸器3個(gè)部件軸線的對(duì)中方式較為特殊，技術(shù)要求高。通過對(duì)拆檢情況、測(cè)量數(shù)據(jù)、減振聯(lián)軸裝置、主機(jī)隔振裝置固有結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層分析，確定2臺(tái)主機(jī)、軸系運(yùn)行時(shí)振動(dòng)異常的主要原因如下。

(1) 不同于其他船柴油機(jī)剛性機(jī)座安裝或公共機(jī)架隔振器安裝，該船主機(jī)的安裝方式較為特殊，主機(jī)座采用單層隔振器的彈性安裝，每臺(tái)主機(jī)共裝設(shè)8個(gè)橡膠隔振器，這種設(shè)計(jì)有利于消除主機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，但是對(duì)主機(jī)的對(duì)中安裝工作影響較大。因?yàn)橹鳈C(jī)基座與船體基座間的隔振器為橡膠部件，其受載荷后變形較大，且性能隨著使用時(shí)間變長(zhǎng)會(huì)逐漸變差，造成主機(jī)整體下降，導(dǎo)致主機(jī)、高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承、萬向聯(lián)軸器、齒輪箱軸線對(duì)中狀況變差。

(2) 對(duì)裝有橡膠隔振器的柴油機(jī)，考慮到新安裝隔振器的壓縮變形，按規(guī)范應(yīng)使柴油機(jī)軸線高于中間支點(diǎn)軸承軸線，但其高出量不能超過徑向?qū)χ性什?。因此，有可能柴油機(jī)上船安裝時(shí)沒有控制好軸線的高出量，導(dǎo)致使用一段時(shí)間后軸系對(duì)中出現(xiàn)超差的情況。

(3) 主機(jī)活塞環(huán)、汽缸套存在異常磨損，噴油器霧化不良，會(huì)導(dǎo)致主機(jī)工況不均，尤其是在高負(fù)荷時(shí)，主機(jī)各缸爆炸壓力不均勻，使主機(jī)產(chǎn)生不均勻的振動(dòng)[3]，進(jìn)一步導(dǎo)致軸系異常振動(dòng)，以及主機(jī)基座橫向固定螺栓斷掉。

4 故障排除及實(shí)施

結(jié)合該船主推進(jìn)裝置固有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及對(duì)中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，若采用傳統(tǒng)的方法，分別單獨(dú)對(duì)高彈性聯(lián)軸器與中間支點(diǎn)軸承安裝對(duì)中，或者中間支點(diǎn)軸承與萬向聯(lián)軸器安裝對(duì)中，短時(shí)間無法糾正原有的對(duì)中偏差，甚至需要移動(dòng)主機(jī)或齒輪箱來調(diào)整，工作量非常大，修理周期無法保證。

考慮到修前測(cè)量的數(shù)據(jù)偏差不算很大，經(jīng)多次計(jì)算確認(rèn)，可在不移動(dòng)主機(jī)或齒輪箱的情況下，通過調(diào)整中間支點(diǎn)軸承來滿足對(duì)中要求，具體實(shí)施過程如下。

1) 更換主機(jī)全部噴油器噴嘴，以及左、右主機(jī)各12缸的汽缸套和活塞環(huán)。主機(jī)各部件裝復(fù)完整后，拆卸外圍主管系附件(如排氣管，滑油、燃油管，海、淡水管等)的聯(lián)接管，安裝淡水管和滑油管法蘭封板，加注滑油、淡水，待主機(jī)隔振器在主機(jī)自重預(yù)壓足夠長(zhǎng)時(shí)間、靜變形穩(wěn)定，即后續(xù)蠕變非常小后，再進(jìn)行對(duì)中。

2) 左、右齒輪箱各部件裝復(fù)完整后，拆卸齒輪箱外圍主管系附件(如滑油、冷卻水管等)的聯(lián)接管，安裝冷卻水管和滑油管法蘭封板，加注滑油、冷卻水，再進(jìn)行對(duì)中。

3) 制作用于萬向聯(lián)軸器對(duì)中用的等長(zhǎng)(即L1=L2)的雙針尖式對(duì)中工具一對(duì)，雙針尖式對(duì)中工具示意圖如圖4所示。用雙針尖式對(duì)中工具對(duì)中間支點(diǎn)軸承與齒輪箱間的萬向聯(lián)軸器進(jìn)行對(duì)中。

(a)主動(dòng)端 (b)從動(dòng)端圖4 雙針尖式對(duì)中工具示意圖

4) 為盡量消除由于因加工(主機(jī)飛輪或中間支點(diǎn)軸承法蘭等)引起的同心度和平行度誤差的影響，在每次對(duì)中測(cè)量時(shí)，主、從動(dòng)軸都旋轉(zhuǎn)90°，然后測(cè)量第2點(diǎn)，一圈共測(cè)量4點(diǎn)。對(duì)高彈性聯(lián)軸器與中間支點(diǎn)軸承、中間支點(diǎn)軸承與萬向聯(lián)軸器進(jìn)行同步對(duì)中，對(duì)每座中間支點(diǎn)軸承的8塊基座鋼質(zhì)墊片進(jìn)行打磨調(diào)整，改變基座鋼質(zhì)墊片高低及傾角，并對(duì)中間支點(diǎn)軸承前后左右移動(dòng)調(diào)整，使主機(jī)高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承、萬向聯(lián)軸器3種部件的軸線對(duì)中都符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5) 重新對(duì)中間支點(diǎn)軸承4塊基座鋼質(zhì)墊片配鉸定位孔，加工配鉸定位螺栓，并擰緊4支配鉸的定位螺栓。再擰緊其余4支松配的基座緊固螺栓。

6) 再次對(duì)主機(jī)高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承、萬向聯(lián)軸器進(jìn)行對(duì)中檢查，調(diào)整后的主機(jī)齒輪箱與中間支點(diǎn)軸承軸線對(duì)中數(shù)據(jù)符合“專用對(duì)中工具兩尖端的不對(duì)中度不大于2 mm，用卡尺或鋼皮尺測(cè)量，目測(cè)即可”的標(biāo)準(zhǔn)要求，調(diào)整后的主機(jī)齒輪箱與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值見表2。調(diào)整后的主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值見表3。

7) 裝復(fù)高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承和萬向聯(lián)軸器后，對(duì)左、右主機(jī)曲軸臂距差測(cè)量檢查，測(cè)量左、右主機(jī)曲柄臂距差(計(jì)算值)：左主機(jī)第一檔垂直方向曲柄臂距差為-0.020 mm，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，其余各檔在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；右主機(jī)第一檔垂直方向曲柄臂距差為-0.010 mm，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，其余各檔在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

表2 調(diào)整后的主機(jī)齒輪箱與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值 mm

表3 調(diào)整后的主機(jī)與中間支點(diǎn)軸承軸線測(cè)量值 mm

5 驗(yàn)證情況及效果分析

該船主推進(jìn)裝置裝復(fù)完整后，進(jìn)行了3天修后航行試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如下。

1)主機(jī)100%負(fù)荷時(shí)，雙機(jī)進(jìn)10，左主機(jī)進(jìn)10工況：轉(zhuǎn)速是994 r/min，對(duì)應(yīng)槳角或螺距比是95%。右主機(jī)進(jìn)10工況：轉(zhuǎn)速是987 r/min，槳對(duì)應(yīng)螺距比是97%，2臺(tái)主機(jī)及軸系工作平穩(wěn)。

2)主機(jī)110%負(fù)荷時(shí)，雙機(jī)進(jìn)10，左主機(jī)進(jìn)10工況：轉(zhuǎn)速是994 r/min，對(duì)應(yīng)槳角或螺距比是97%。右主機(jī)進(jìn)10工況：轉(zhuǎn)速是987 r/min，槳對(duì)應(yīng)螺距比是99%，2臺(tái)主機(jī)及軸系工作平穩(wěn)。

該船修理完工出廠后，經(jīng)過1年多航行驗(yàn)證，左、右主推進(jìn)裝置各種工況的振動(dòng)情況正常，表明該故障徹底排除。

6 結(jié)束語

該船主推進(jìn)裝置的減振聯(lián)軸裝置是較為先進(jìn)的減振設(shè)計(jì)方式，這種新型設(shè)計(jì)有利于消除柴油機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，但是對(duì)主機(jī)的對(duì)中安裝工作要求較高。本文采用合理對(duì)中方法，通過調(diào)整中間支點(diǎn)軸承對(duì)高彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器的軸線偏差進(jìn)行彌補(bǔ)、改善，以最短的時(shí)間完成了主機(jī)高彈性聯(lián)軸器、中間支點(diǎn)軸承、萬向聯(lián)軸器的對(duì)中工作。在修理過程中，合理運(yùn)用過程方法、分層法、因果分析法等統(tǒng)計(jì)方法，排除了主推進(jìn)裝置振動(dòng)故障，對(duì)解決船舶類似故障具有重要的參考意義。