“雪龍”號(hào)主機(jī)飛輪為鑄鐵材質(zhì),由于長(zhǎng)期與鑄鋼材料的盤車機(jī)齒輪嚙合磨損,而且,該盤車系統(tǒng)的齒輪模式設(shè)計(jì)過大,齒輪嚙合力過大,造成幾乎全部齒輪損傷,成為長(zhǎng)期困擾船東的一個(gè)問題。由于 “雪龍”號(hào)的科學(xué)考察日程早已確定,不能安排 “雪龍”號(hào)進(jìn)塢拆卸修理,只能就地更換齒輪外圈。極地中心通過咨詢并邀請(qǐng)專家評(píng)審認(rèn)為青島萬(wàn)度力工程有限公司擁有類似的修理經(jīng)驗(yàn),決定由青島萬(wàn)度力承擔(dān)此修理任務(wù)。經(jīng)實(shí)地勘察、測(cè)繪,雙方認(rèn)為可以實(shí)施就地更換齒圈業(yè)務(wù),其更換工藝介紹如下。

1 測(cè)量結(jié)果

齒輪模數(shù),50;飛輪齒數(shù),56;飛輪齒輪厚度,140mm;盤車機(jī)齒數(shù),9;盤車機(jī)齒輪厚度,156mm。

2 工藝路線

經(jīng)極地中心組織的專家論證會(huì)討論,確定工藝路線:保留原齒輪模數(shù)、齒數(shù)設(shè)計(jì)不變,在近乎對(duì)稱的位置,預(yù)制、鑲嵌 4齒鑲嵌塊,起飛輪齒圈固定作用,其余部位鑲嵌齒圈。這樣做可以有效防止齒圈因過度受力引起的齒圈滑動(dòng),但會(huì)使得新齒壽命降低。施工工藝是先安裝固定端,防止新制齒圈滑動(dòng)。然后,將新制齒圈固定就位。

但是在施工準(zhǔn)備的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)該工藝很復(fù)雜,需要制作兩只不同內(nèi)徑的齒輪圈,才能做出這個(gè)結(jié)果,時(shí)間和工程成本會(huì)很高,而且很難保證鑲嵌后的來(lái)自于兩個(gè)齒輪的 4只齒條能完整地形成新的等齒距齒圈。因此我們決定將工藝改回原設(shè)計(jì)方案,但增加 8只強(qiáng)力鍵加強(qiáng)固定的方式,如下所述。

3 現(xiàn)場(chǎng)加工

本工程成功的關(guān)鍵是如何保證鑲嵌的新齒圈能與飛輪同心。為此,青島萬(wàn)度力工程有限公司設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)銑削工裝,固定在主機(jī)飛輪端,這樣可以將原來(lái)的齒輪銑削去,并可以保證新齒輪的安裝表面用于精確安裝齒輪。架設(shè)便攜式鉆孔設(shè)備,沿圓周方向,將飛輪的齒輪根基部位,鉆周向孔。鉆孔工作完成后,架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)銑削設(shè)備,將飛輪表面銑削至齒根面以下 35mm處,以便安裝齒輪外圈。

4 萬(wàn)度力安裝

新齒圈安裝就位,采用固定螺栓固定,并檢查測(cè)量,如果沒有問題,采用萬(wàn)度力波浪鍵固定。固定后,用透影的方法在一邊看對(duì)面的燈光,沒有看到,說(shuō)明結(jié)合面配合很好。安裝過程如下所述。

1)新齒圈固定好,開始鑲嵌萬(wàn)度力波浪鍵,真正的結(jié)合力是由波浪鍵提供的,施加波浪鍵前,采用拉緊器將齒圈緊緊固定在飛輪上。波浪鍵固定后的表面需要打磨清理,形成光滑表面。

2)為加快齒輪更換時(shí)間,將齒輪沿齒根鉆除,再進(jìn)行銑削,這樣可以大大減少銑削工作量,加快工程進(jìn)度。

3)兩只分成兩半的齒圈,都安裝固定后,應(yīng)將接頭部分開坡口,并采用低溫焊接技術(shù)焊接起來(lái)。所謂低溫焊接技術(shù),也稱之為低熱量輸入焊接技術(shù),由于焊接時(shí)產(chǎn)生熱量比較低,不會(huì)產(chǎn)生過度應(yīng)力造成齒輪變形,影響嚙合。

4)開強(qiáng)力鍵槽,準(zhǔn)備強(qiáng)力鍵。

5)強(qiáng)力鍵固定。既提供了防止齒輪圈滑動(dòng)的制動(dòng)力,又提供了強(qiáng)力固定齒圈與飛輪基體的作用,具有雙重功效。

5 盤車實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過 20天的努力,齒輪鑲嵌工程順利完工。經(jīng)過極地中心組織多次盤車實(shí)驗(yàn),飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),消除了長(zhǎng)期困擾船舶運(yùn)行的事故隱患。

6 探傷實(shí)驗(yàn)

根據(jù)極地中心和船檢的要求,我們邀請(qǐng)了第三方檢驗(yàn)公司,對(duì)齒輪進(jìn)行了超聲波探傷,發(fā)現(xiàn)該齒輪圈存在 9處鑄造缺陷和小的裂紋,對(duì)此,我們做了研究分析,認(rèn)為該鑄造缺陷的位置和尺寸不會(huì)對(duì)該飛輪的正常運(yùn)行產(chǎn)生破壞性影響。