船舶主推進齒輪箱故障判斷研究

閆城 孫厚偉 陳峰

摘要：本文首先簡要闡述了船舶主推進齒輪箱的基本原理，然后著重分析了船舶主推進齒輪箱的主要故障，其中包括齒輪箱故障現狀、油溫較高的原因，如，軸承發熱較差、冷卻效果不好、油泵內泄較大、恒溫閥異常，最后根據具體故障，提出了相應的改進措施，以此確保船舶主推進齒輪箱達到良好的應用效果，以供參考。

Abstract： This paper first briefly expounds the basic principle of the ship's main propulsion gearbox，and then analyzes the main faults of the ship's main propulsion gearbox，including the current situation of the gear box fault，the reasons for the higher oil temperature，such as poor bearing heating，poor cooling effect，large leakage in the oil pump and abnormal constant temperature valve.Finally， according to the specific faults，the corresponding improvement measures are put forward to ensure that the ship's main propulsion gearbox achieves good application effect for reference.

關鍵詞：船舶;齒輪箱;故障判斷

Key words： ship;gear box;fault judgement

中圖分類號：U664.121 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0142-02

0 ?引言

船舶主推進齒輪箱在長時間的使用下，其裝置容易出現影響故障，不利于船舶的安全運行。因此，相關部門針對船舶主推進齒輪箱展開有效分析，明確出現故障的具體原因，并對出現的故障進行有效改進，避免由于其故障導致船舶失去動力，影響其整體的安全，繼而應當對主推進裝置故障進行準確判斷，以此保證船舶運行安全。

1 ?船舶主推進齒輪箱的基本原理

以某船舶為例，該船舶配有兩臺齒輪箱，分配在船舶的左右，其額定功率為600kW，軸轉速在750rpm左右，螺旋槳轉速在152rpm左右。并且，該船舶采用液壓式離合器，配置相應的發電機，該發電機的轉速可達到150rmp，額定功率為5760kW。同時，齒輪箱的溫度在52攝氏度左右。該船舶在經過某一片海域時，工作人員在檢查中發現船舶左推進齒輪箱的潤滑油壓力逐漸降低，達到了0.35MPa左右，并且下降的速度相對較快。但是，離合器油壓等均為正常情況。此時，工作人員停車對齒輪箱進行有效的檢查，在檢查過程中，發現齒輪泵的部分齒局部出現損壞的現象，并且軸承也出現大范圍的磨損，造成齒輪泵無法正常展開工作，并利用泵繼而代替機帶泵而使用。然而，在使用過程中，其壓力的波動相對較大，造成離合器難以正常工作。根據該情況，工作人員對各項器件進行有效檢查，發現油溫相對較高，影響整體的應用效果，為此針對該現象進行有效分析，以此明確故障的主要原因。

2 ?船舶主推進齒輪箱故障的主要分析

2.1 齒輪箱故障現狀

根據船舶出現的具體故障，工作人員展開充分分析，了解船舶的實際故障，并對船舶進行有效調查，了解到船舶在施工過程中，主推進齒輪箱的溫度已經達到了60攝氏度左右。并且，其軸承的溫度也達到了65攝氏度，兩者均接近臨界值。在此基礎上，潤滑油的壓力不斷降低，直至低于設定值以下，在船舶行駛初期，螺旋槳在85%時均未有任何影響，保持正常值[1]。但此時油溫出現明顯變化，左右油溫的溫度出現不同值，左邊的油溫比右邊溫度高出8攝氏度左右，齒輪箱也出現溫度不同的現象，左邊比右邊高，其溫差在10攝氏度左右。此時潤滑油壓力達到了3.7bar，工作人員為了充分了解油壓與油溫間存在的關系，利用機帶泵進行有效檢查，采用該設備對油底進行吸油工作，并將油液排出到相應的濾器中，當顯示出油壓相對較低時，則可以采用繼電器對備用泵進行有效控制，促使濾器可達到閥門的特定值，如，安全閥、油壓閥、減壓閥。其中安全閥的特定值為40bar，當油壓超過特定值時，則會流入到恒溫閥中。油壓閥的特定值在24bar，在特定值以下，則為正?，F象，當超過特定值后，同樣會流入到恒溫閥中，并且還有一部分用作驅氣以及起壓。另外，減壓閥的特定值為21bar，該部分的多余油液會在恒溫閥下進行冷卻，并且背壓閥的作用下可直接流回油箱。繼而充分明確了船舶主推進齒輪箱的實際故障以及其出現故障后的現狀，有利于工作人員針對具體故障采取有效的解決方法，以此保障船舶的安全。

2.2 油溫較高的原因

2.2.1 軸承發熱較差

在船舶主推進齒輪箱的故障分析中，當齒輪箱出現故障時，則油溫會逐漸升高，繼而影響其整體的運行，容易為船舶帶來較大的危險，其中軸承發熱較差就是油溫較高的原因之一。在正常工作下，齒輪箱的前軸承與后軸承均不好發熱，從而造成油溫逐漸升高，對船舶運行形成較大的影響。

2.2.2 冷卻效果不好

當油溫過高時，還有可能是冷卻效果未能達到預期的標準，冷卻器在應用過程中出現問題，由于冷卻器自身的故障，如，電線短路、短路等，均能造成潤滑油冷卻不足的現象。并且在冷卻器中可能對出現較多的灰塵，繼而造成冷卻器無法正常工作，致使油溫不斷升高。

2.2.3 油泵內泄較大

當油泵內泄過大時，也會促使油溫上升，當冷卻器中的潤滑油量不斷減少時，通過備用泵的應用，油溫則會繼續下降，從而可得出油泵內泄過大的結論。正常情況下，油泵自身會有相應的富余量，當油溫不斷升高時，則油量泄漏也會逐漸增多，繼而需要依靠背壓閥可對潤滑油壓力進行有效控制[2]。但是當油溫升高時，造成潤滑油的壓力下降，以此出現排量不足的現象。同時，油泵泄漏較大也有可能與軸承的磨損程度有關，當齒輪箱的磨損程度過大時，則容易造成齒斷裂的現象發生，對油泵形成較大的損壞，促使油泵內泄過大，出現油溫升高的情況。因此，在船舶主推進齒輪箱的故障中，工作人員應當從多方面考慮，并對其進行檢查，以此了解真正故障的原因，以此達到良好的處理效果。

2.2.4 恒溫閥異常

恒溫閥工作異常也是油溫升高的原因之一，通過對恒溫閥的應用，并根據冷卻器的實際情況，可有效對潤滑油進行有效調整。但是，在調整過程中，還需參照冷卻器冷卻油量的多少繼而能夠發揮其自身的作用。然而，當冷卻器未能展現其自身的優勢，以此恒溫閥也會受到相應的影響，繼而促使在相同負荷下，油溫出現升高的現象[3]。

2.3 氣控系統故障

在船舶運行過程中，主推進齒輪箱在長期應用下會發生相應的故障，造成船舶難以正常運行，由于氣控系統容易出現失靈的現象。為此，促使齒輪箱的零件出現卡頓的現象。并且，在部分零件中存在表面生銹的情況，該問題是由于在氣控系統中存在相應的水汽，造成各零件在潮濕環境下，其表面出現生銹的狀況，繼而導致船舶無法順利行駛。此外，在主推進裝置中，還會存在噪聲、泄漏、變形、螺孔滑扣、齒輪箱接排等故障，促使齒輪箱造成不同程度的破壞，出現問題時由于設備系統在長時間的應用下，會形成較大的損耗。同時，工作人員在船舶操作的過程中，存在不正當的操作，繼而均會使船舶主推進齒輪箱產生相應的故障，對船舶形成較大的影響。

2.4 齒輪箱振動故障

在船舶運行過程中，主推進齒輪箱由于受到強烈的振動，繼而產生相應的故障。為此，工作人員需根據實際情況，分析可能出現故障的原因，在設備的詳細檢查下，對扭振計算進行詳細的核對，明確PTO軸系的計算要求。同時，在原因分析過程中，還應當進行相應的測試，以確保原因的分析準確。在齒輪箱的各個端口等設備大約16個觀測點，其中可選擇4個進行有效測試，通過具體測試可充分掌握振動的頻率，在齒輪箱輸出端的振動數值相對較大，其頻率達到了121dB。針對PTO軸系的振動分析中，其振動頻率的范圍在150Hz左右，并且在運行過程中，會發生橫向振動。通過對齒輪箱進行一系列的測試，可了解PTO軸系的實際模態頻率，對船舶主推進齒輪箱的工作造成嚴重的干擾，不利于船舶的正常運行。

3 ?船舶主推進齒輪箱故障的改進措施

工作人員針對船舶主推進齒輪箱的故障分析后，明確其具體故障的原因，繼而需采取相應的措施，以解決齒輪箱的故障。首先，工作人員應當根據船舶的實際情況，選擇相適宜的油泵，對于出現損壞的軸承以及齒輪進行定期更換。并且，選擇較為柔軟的齒輪泵，避免在船舶運行過程中，對軸承造成較大的磨損，相應齒輪箱的正常運轉[4]。其次，在備用泵安裝過程中，工作人員應當加以注意，選擇合理的位置，可使其距離齒輪箱較近的位置，通過齒輪箱較強的吸入力，可確保備用泵的壓力趨于穩定。必要時，還可采用蓄能器穩定備用泵的壓力。同時，在安裝備用泵時，應當接近齒輪箱的吸入濾器，并在安裝時，減少彎頭，避免對其產生影響，造成主推進齒輪箱出現嚴重的故障。然后，工作人員應當實時關注軸承的溫度變化，當其溫度出現異常情況時，則會及時進行檢查，并做出相應的調整。最后，可采用兩臺機帶泵，將其結合使用，繼而可有效提高油泵的使用壽命，保證船舶運行的安全[5]。此外，在主推進裝置出現問題時，工作人員應當加大對設備的檢查力度，明確具體出現的故障，根據實際故障，采取相對應的解決措施，可有效降低故障的發生率。同時，根據主推進裝置換向狀態，明確換向延時要求，以此為氣控系統提供良好的緩沖時間，避免船舶在運行過程中出現停機的現象。并且，還要求工作人員在實際操作過程中，應當按照具體的方法以及規定的流程進行操作，避免出現相應的失誤對船舶主推進裝置造成較大的損壞，影響船舶的行進效率。

針對齒輪箱振動故障的原因，可提出相對應的解決方案，通過改變PTO系統的頻率，有利于解決振動問題。為此，工作人員應當適當的增加軸徑的配重，并調節PTO軸的頻率，使其增加到300Hz，防止出現頻率耦合的情況，以此可有效避免出現齒輪箱振動的現象，促使船舶能夠正常運行。同時，在主軸系統運行的過程中，容易對調速器系統造成較大的干擾。因此，工作人員還可調整調速器的控制裝置，防止分支系統對其產生不良影響，使該系統的平衡遭到嚴重破壞，繼而影響齒輪箱的運轉，以此提高船舶的運行效率。

4 ?結束語

總而言之，通過對船舶主推進齒輪箱故障的有效分析，可充分判斷出船舶故障的具體原因，繼而可及時進行改進，促使設備能夠正常運行。并且，在各項零件的檢查下，有效掌握設備的運行情況，針對可能出現的問題進行處理，從而提高船舶的運行效率。

參考文獻：

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