某船推進系統液壓鎖閥改進

某船是2014年投入運營的三用工作船，具備起拋錨、拖帶、平臺運輸守護、動力定位等功能。該船從投入運營后一直存在推進系統螺距液壓鎖閥頻繁斷裂問題。該鎖閥一旦斷裂，螺距會失控，船舶不能進行正常操作，只能應急操作，存在嚴重安全隱患，同時影響公司服務信譽、經營業績，加大設備維護成本和船員的工作壓力。

1 推進系統簡介

該船采用雙機雙槳可變螺距的推進方式。可變螺距液壓系統原理：4～5 MPa的工作油依次通過電磁比例換向閥、液壓鎖閥和工作活塞。工作油缸內活塞在油壓作用下，向前或向后移動去拉動槳轂中十字頭滑塊，從而改變螺旋槳槳葉角度或方向，滿足船舶前進、后退的移動需求和航行速度需求。

系統主要部件功能：①比例電磁換向閥用于換向，通過改變工作油方向來改變槳葉角度，滿足船舶各種工況需求；②液壓鎖閥用于穩距，即螺距到達需求后鎖閥關閉，從而封閉系統內的工作油并使螺距穩定在指定位置，如果鎖閥斷裂，螺距會失控；工作油缸用于變距,油缸內活塞前后移動去改變槳葉角度或方向，滿足船舶各種工況需求。

工作油壓一般為2.0～5.0 MPa,穩距時油壓在2.8 MPa左右，安全閥啟跳油壓為7.0 MPa。

2 鎖閥芯斷裂情況和嘗試改進方案

該船在運營中頻繁發生鎖閥芯斷裂問題，截止2018年2月，閥芯總計斷裂42次。廠家根據船東反映問題對鎖閥芯進行2次嘗試改進但都失敗。廠家嘗試改進方案：①將原2孔閥芯改為3孔閥芯，試驗后斷裂的時間更短。②將閥芯改為實心型閥芯，雖然不斷裂但沒有考慮到槳軸轉起來后離心力對閥芯的影響，無法關閉油路，導致不能穩距。

3 鎖閥改進思路和實際施工方案

根據閥芯斷裂口形狀分析，原因應該是疲勞斷裂，一般是應力集中引起的。原設計閥芯在截面積突然改變處，沒有采用半徑足夠大的過渡圓角來減輕應力集中。在排除槳葉過重等外在因素后，考慮采用柴油機進氣閥型式(氣閥與閥座為錐面密封)作為改進參考，即鎖閥芯面和閥座面都改為錐面，錐面配合優點:減少閥芯面過渡處的應力集中，降低該處斷裂的概率；錐面接觸可以實現線密封，密封性好。

液壓鎖的工作要求和實際施工方案：①閥芯承受較高壓力，而且動作頻繁，需要高強度材料。為了滿足該要求，在參考其他類似閥芯使用材料后選用42CrMo,調質硬度為HRC48-50，閥芯接觸面采用45°過渡圓角。這樣不但減緩應力集中，而且密封性好。②閥座更換不方便，必須選擇耐磨材料。可以選用可鍛鑄鐵。為了加工方便和節省費用選用42CrMo,調質硬度為HRC38-40，接觸面采用45°過渡圓角。③快速穩距。為了滿足要求，經過反復試驗，選用直徑2.0 mm的復位彈簧。

4 結束語

改進型螺距鎖閥在裝船前經過反復試驗合格后安裝，經過實船使用一年多后拆出檢查，情況非常好，表明鎖閥改進消除了設備存在的隱患，是非常成功的。

一款產品投入使用前是經過無數次試驗的，有時產品總體是沒問題的，只是個別零部件沒有處理好。我們對這些零部件進行改進應該從設備使用環境、工作原理、類似零部件、廠家意見、工作經驗等綜合考慮。從簡到繁，逐步改善。