300 kN液壓摩擦絞車故障分析和修復總結(jié)

耿建斌

（淮安市萬潤通用機械有限公司，江蘇 淮安223005）

300 kN液壓摩擦絞車故障分析和修復總結(jié)

耿建斌

（淮安市萬潤通用機械有限公司，江蘇 淮安223005）

本文針對長雁8號工程船300kN摩擦絞車使用中出現(xiàn)的故障，分析產(chǎn)生故障的原因，提出整改修復方案，總結(jié)成功修復的經(jīng)驗。[關(guān)鍵詞]摩擦絞車；齒輪傳動；嚙合；懸臂安裝

長江宜昌航道工程局長雁8號工程船，主要用于長江急流航道鋪排作業(yè)，該船安裝某公司生產(chǎn)的8臺300kN液壓摩擦絞車，用來起錨、拋錨，使船舶移動和定位。液壓摩擦絞車形式如附圖1所示，為臥式，前后主軸上各安裝有一只卷筒，鋼索張緊安裝在兩卷筒上，低速大扭矩液壓馬達經(jīng)二級開式齒輪傳動，傳遞扭矩給卷筒齒輪，驅(qū)動兩卷筒，進行收、放纜索工作。

1.液壓馬達2.馬達小齒輪3.大齒輪4.中間傳動軸5.懸臂軸承座6.中間軸小齒輪7.卷筒齒輪圖1摩擦絞車示意圖

工程船使用幾個月后，摩擦絞車陸續(xù)出現(xiàn)故障，表現(xiàn)在中間軸小齒輪齒面出現(xiàn)變形，進而使卷筒大齒輪齒面也破損，嚴重的一臺，甚至馬達小齒輪和配對的大齒輪也變形損壞，絞車不能使用，影響工程船正常使用。用戶發(fā)現(xiàn)問題嚴重，通知某公司派人到船上去了解情況，協(xié)助查明原因。據(jù)船上施工人員反映，絞車剛開始使用時，沒什么問題，施工使用一段時間后就開始發(fā)現(xiàn)齒面破損，施工頻率高的絞車問題更嚴重，施工頻率低的絞車問題輕一些。另外，中間軸上的兩端圓錐滾子軸承常發(fā)生保持架脫落，滾柱散落現(xiàn)象，已更換了幾套軸承。

經(jīng)相關(guān)人員分析研究，技術(shù)人員反映該300 kN液壓摩擦絞車是某公司從某研究所引進圖紙技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，圖紙已經(jīng)過中國船級社審核，理論計算無問題，齒輪傳動是兩級開式齒輪，小齒輪選用材料是高強度合金鋼42CrMo，大齒輪選用的材料是ZG35CrMo，材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，齒輪是按照GB／T3480-1999《漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法》校核機械強度，其機械性能滿足安全系數(shù)要求。產(chǎn)品出廠時，在工廠試驗臺架上也嚴格經(jīng)過負載試驗，通過驗船師的出廠檢查驗收。設(shè)計計算和臺架試驗都沒問題，用戶使用一段時間后絞車陸續(xù)出現(xiàn)故障，問題到底出在什么地方呢。經(jīng)過又一次走訪用戶，查看絞車實際使用情況，經(jīng)過現(xiàn)場施工和了解操作者的反映，通過分析判斷，發(fā)現(xiàn)問題出在絞車中間軸的懸臂軸承支座和選用的圓錐滾柱軸承上。中間軸軸承座安裝示意圖，見附圖2。

1.中間軸大齒輪2.墻架軸承座3中間軸4.中間軸圓錐軸承5.中間軸懸臂軸承座6.小齒輪7.離合器8.右墻架圖2中間軸軸承座安裝示意圖

圖3 中間軸小齒輪水平面受力圖

在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中間軸的軸承座懸臂式安裝是為不影響鋼索通過，從理論上來講，絞車工作時，中間軸小齒輪（即懸臂軸承座）同時承受卷筒上兩大齒輪的水平徑向力，見附圖3，兩水平徑向力數(shù)值相同，方向相反，兩力抵消，懸臂軸承座不受側(cè)向水平作用力，而實際工況中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)沖擊載荷時，中間懸臂軸承座會左右輕微晃動，這是因為大小齒輪中間有齒輪間隙，在絞車啟動和承受沖擊負荷的瞬間，兩對大小齒輪不一定同時嚙合，就使得中間軸懸臂軸承座承受到瞬間的單側(cè)水平徑向力，由于中間軸承座是懸臂式安裝，剛性不足，在受到單向水平徑向力時，就會產(chǎn)生微量的左右搖擺，短期使用時，軸承座支撐是彈性變形，問題不大，時間長時，軸承座支撐逐漸由彈性變形轉(zhuǎn)化到塑性變形，這時中間軸兩軸承座已不同心，造成兩對開式齒輪不能正常嚙合運轉(zhuǎn)，使得大小齒輪承受非正常沖擊載荷，逐漸擠壓變形。圓錐子柱軸承的損壞，是因軸承座支撐變形時，軸承內(nèi)、外圈不能同心，再受到一定的沖擊載荷，就會使軸承滾柱擠出保持架，軸承報廢。

查找分析絞車故障的原因后，決定修復工作要重點解決中間軸懸臂軸承座鋼性不足的問題，將懸臂軸承座改裝到右側(cè)墻架上，絞車左右墻架都是雙墻板設(shè)計，剛性很好。另外，絞車整體框架是鋼結(jié)構(gòu)件，難免存在軸承座間的微小變形，如將兩端軸承由圓錐滾子軸承改為調(diào)心滾子軸承，就能較好地克服微量的位置誤差，使得兩對開式齒輪正常運轉(zhuǎn)，傳遞扭矩。

絞車返廠后，按照修復方案，某公司重新加工大小齒輪、中間軸、軸承座，并將懸臂軸承座改裝在右側(cè)墻架上，中間軸兩端軸承座更換調(diào)心滾子軸承，完工后，先在工廠試驗臺架上按額定負載進行工廠臺架試驗，特意觀察了中間軸的兩端軸承座，沒有發(fā)現(xiàn)晃動現(xiàn)象，證明軸承座剛性很好。該絞車經(jīng)船東認可，在工程船上安裝使用，經(jīng)過幾個工程的施工檢驗，效果很好，再沒有以前的故障發(fā)生，證明事先的分析判斷正確，修復可靠。后來船東又將其余七臺絞車全部返廠按既定規(guī)劃進行修復，在工程船上使用后，全都沒有發(fā)現(xiàn)問題，修復工作得到了用戶的認可，新的絞車結(jié)構(gòu)保證了工程船的正常施工。

通過這次長雁號工程船液壓摩擦絞車故障問題的分析和絞車修復工作，對摩擦式絞車的結(jié)構(gòu)設(shè)計有了進一步的認識，工廠同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已按修改過的方案重新設(shè)計，其他用戶使用后，再沒有出現(xiàn)問題。摩擦絞車設(shè)計一是不能迷信權(quán)威，二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計一定要理論結(jié)合實際，發(fā)現(xiàn)問題時，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)，在實踐中不斷總結(jié)，才能使產(chǎn)品不斷完善和提高。

[1]機械工業(yè)部.機械設(shè)計手冊.

[2]GB／T3480-1999.漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法.

TH132

A

1671-0037（2014）02-84-1.5

2014年2月11日。

耿建斌（1959.1-），男，副總經(jīng)理，工程師，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計和技術(shù)管理工作。