某船主減速器油氣分離器故障分析

某船主減速器為引進(jìn)機(jī)組，主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩、匹配轉(zhuǎn)速。油氣分離器為主減速器上的重要設(shè)備，位于滑油入口前，滑油經(jīng)過(guò)齒輪、軸承潤(rùn)滑回落入油底殼后會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，由于主減速器自帶滑油箱容積較小，滑油循環(huán)較快，氣泡無(wú)法自然消除，含有氣泡的滑油會(huì)降低潤(rùn)滑效率，影響潤(rùn)滑效果。故需要在滑油進(jìn)入減速器前用油氣分離器去除氣泡。油氣分離器采用離心原理，其剖面圖見(jiàn)圖1。

圖1 油氣分離器剖面圖

滑油通過(guò)進(jìn)油口進(jìn)入油氣分離器。轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑油與氣體在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)下分離。滑油通過(guò)出油口進(jìn)入減速器，氣體通過(guò)排氣口排出。

1 故障現(xiàn)象及勘驗(yàn)

1.1 故障現(xiàn)象

在清洗該船主減速器油底殼過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)幾塊長(zhǎng)約10 mm，寬約1.5 mm的金屬條。隨即通過(guò)觀察孔蓋觀察減速器內(nèi)部，傳動(dòng)齒輪及滾動(dòng)軸承未見(jiàn)異常，盤(pán)車(chē)時(shí)也未聽(tīng)見(jiàn)異響。通過(guò)曲率檢測(cè)得知，金屬物的外圈曲率半徑為19.50～20.40 mm，內(nèi)圈曲率半徑為18.00～19.00 mm，厚度為1.40～1.45 mm。綜合考慮試件斷裂變形與測(cè)量誤差的影響，判斷該金屬物原形為外圓直徑約40 mm的圓環(huán)形部件。對(duì)金屬物進(jìn)行如下測(cè)試和分析：①用磁石吸金屬物，未能吸起，因此判斷其材質(zhì)為非磁性材料；②主減速器內(nèi)最小軸承架厚度與金屬物厚度不符，故排除斷裂物為軸承保持架的可能；③初步判斷故障部位是油氣分離器活塞環(huán),活塞環(huán)位置示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 油氣分離器活塞環(huán)位置示意圖

1.2 勘驗(yàn)

通過(guò)拆解油氣分離器，發(fā)現(xiàn)：①活塞環(huán)的一半留在原位，另一半已經(jīng)缺失；②油氣分離器前端支持軸承的滾珠、滾道磨損嚴(yán)重；③油氣分離器中擋油環(huán)磨損嚴(yán)重；④油氣分離器中端蓋輕微磨損。端蓋、軸承及擋油環(huán)位置見(jiàn)圖3。

圖3 端蓋、軸承、擋油環(huán)位置

2 原因分析

經(jīng)分析，該船是鋁合金焊接船體，強(qiáng)度較鋼結(jié)構(gòu)焊接船體低，在航行過(guò)程，尤其是復(fù)雜惡劣的海況中航行，船體振動(dòng)大、變形大，滾動(dòng)軸承受到強(qiáng)大的沖擊力，導(dǎo)致滾動(dòng)體損壞，旋轉(zhuǎn)軸軸向定位能力減弱，產(chǎn)生較大軸向振動(dòng)沖擊；而油氣分離器活塞環(huán)材質(zhì)較脆，在受到振動(dòng)沖擊時(shí)易發(fā)生碎裂，同時(shí)端蓋與擋油環(huán)互相碰撞磨損，產(chǎn)生大量的金屬屑附著在滑油過(guò)濾器及潤(rùn)滑管路中。活塞環(huán)在出氣口反復(fù)撞擊形成碎塊經(jīng)排氣口排出，落入到油底殼中。

通過(guò)上述分析得知，該船的自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及較惡劣的運(yùn)行狀態(tài)使?jié)L動(dòng)軸承損壞，是導(dǎo)致此次故障的主要原因。

3 零件的替換及修理

3.1 滾動(dòng)軸承替換

由于原機(jī)使用進(jìn)口滾動(dòng)軸承，沒(méi)有隨機(jī)資料可以查詢(xún)?cè)撦S承的具體參數(shù)。同時(shí)國(guó)內(nèi)沒(méi)有相關(guān)備件，若從國(guó)外采購(gòu)，周期至少1年，該船修理工期緊，所以放棄了采購(gòu)國(guó)外原廠軸承的方案。國(guó)產(chǎn)軸承的穩(wěn)定性、可靠性相對(duì)較低，很難保證油氣分離器的正常工作，故放棄選用國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)軸承的方案。經(jīng)過(guò)比較，擬選用進(jìn)口SKF軸承6205進(jìn)行替換。計(jì)算得知，滾動(dòng)軸承壽命約為8萬(wàn)h，遠(yuǎn)大于主減速器的設(shè)計(jì)壽命1萬(wàn)h，完全滿足使用要求，最終決定選用SKF軸承6205。

3.2 活塞環(huán)材料替換

通過(guò)目測(cè)的方法，我們推測(cè)活塞環(huán)的材料為銅合金，該材料較脆易碎，在對(duì)以往相同的進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行分解檢查測(cè)繪過(guò)程中，回裝活塞環(huán)時(shí)，發(fā)生過(guò)活塞環(huán)斷裂的現(xiàn)象。為了解決此情況，需要更換活塞環(huán)材料。通過(guò)分析并與其它型號(hào)對(duì)比，球墨鑄鐵材料的耐磨性、韌性滿足該船的使用要求。

3.3 其它零部件修理

1)擋油環(huán)磨損嚴(yán)重，已無(wú)法繼續(xù)使用，重新測(cè)繪設(shè)計(jì)并加工新件。

2)端蓋輕微磨損，處理磨損部位即可。

3)重新油漆殼體。

4)減速器上的濾器及系統(tǒng)管路需要反復(fù)清洗，避免殘留金屬屑進(jìn)入減速器導(dǎo)致二次損傷。

4 結(jié)束語(yǔ)

該船經(jīng)修理后，分別進(jìn)行了陸地系泊試驗(yàn)，海上系泊試驗(yàn)，海上航行試驗(yàn)及各種工況、海況下的試驗(yàn)，主減速器各溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、金屬屑傳感器顯示正常。重新分解檢查油氣分離器狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)新更換的滾動(dòng)軸承及活塞環(huán)狀態(tài)良好，滿足使用要求。

采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)滾動(dòng)軸承及更換活塞環(huán)材料，提高了油氣分離器的可靠性，滿足了該船高強(qiáng)度的使用工況，并為后續(xù)船舶的維修提供了經(jīng)驗(yàn)。