耿建斌

（淮安市萬(wàn)潤(rùn)通用機(jī)械有限公司，江蘇 淮安223005）

300 kN液壓摩擦絞車(chē)故障分析和修復(fù)總結(jié)

耿建斌

（淮安市萬(wàn)潤(rùn)通用機(jī)械有限公司，江蘇 淮安223005）

本文針對(duì)長(zhǎng)雁8號(hào)工程船300kN摩擦絞車(chē)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(fù)方案，總結(jié)成功修復(fù)的經(jīng)驗(yàn)。[關(guān)鍵詞]摩擦絞車(chē)；齒輪傳動(dòng)；嚙合；懸臂安裝

長(zhǎng)江宜昌航道工程局長(zhǎng)雁8號(hào)工程船，主要用于長(zhǎng)江急流航道鋪排作業(yè)，該船安裝某公司生產(chǎn)的8臺(tái)300kN液壓摩擦絞車(chē)，用來(lái)起錨、拋錨，使船舶移動(dòng)和定位。液壓摩擦絞車(chē)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(dá)經(jīng)二級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，傳遞扭矩給卷筒齒輪，驅(qū)動(dòng)兩卷筒，進(jìn)行收、放纜索工作。

1.液壓馬達(dá)2.馬達(dá)小齒輪3.大齒輪4.中間傳動(dòng)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(chē)示意圖

工程船使用幾個(gè)月后，摩擦絞車(chē)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(jìn)而使卷筒大齒輪齒面也破損，嚴(yán)重的一臺(tái)，甚至馬達(dá)小齒輪和配對(duì)的大齒輪也變形損壞，絞車(chē)不能使用，影響工程船正常使用。用戶(hù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題嚴(yán)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(chē)剛開(kāi)始使用時(shí)，沒(méi)什么問(wèn)題，施工使用一段時(shí)間后就開(kāi)始發(fā)現(xiàn)齒面破損，施工頻率高的絞車(chē)問(wèn)題更嚴(yán)重，施工頻率低的絞車(chē)問(wèn)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(chē)是某公司從某研究所引進(jìn)圖紙技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，圖紙已經(jīng)過(guò)中國(guó)船級(jí)社審核，理論計(jì)算無(wú)問(wèn)題，齒輪傳動(dòng)是兩級(jí)開(kāi)式齒輪，小齒輪選用材料是高強(qiáng)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(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法》校核機(jī)械強(qiáng)度，其機(jī)械性能滿(mǎn)足安全系數(shù)要求。產(chǎn)品出廠時(shí)，在工廠試驗(yàn)臺(tái)架上也嚴(yán)格經(jīng)過(guò)負(fù)載試驗(yàn)，通過(guò)驗(yàn)船師的出廠檢查驗(yàn)收。設(shè)計(jì)計(jì)算和臺(tái)架試驗(yàn)都沒(méi)問(wèn)題，用戶(hù)使用一段時(shí)間后絞車(chē)陸續(xù)出現(xiàn)故障，問(wèn)題到底出在什么地方呢。經(jīng)過(guò)又一次走訪用戶(hù)，查看絞車(chē)實(shí)際使用情況，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工和了解操作者的反映，通過(guò)分析判斷，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在絞車(chē)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(jiàn)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(guò)，從理論上來(lái)講，絞車(chē)工作時(shí)，中間軸小齒輪（即懸臂軸承座）同時(shí)承受卷筒上兩大齒輪的水平徑向力，見(jiàn)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(shí)際工況中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)沖擊載荷時(shí)，中間懸臂軸承座會(huì)左右輕微晃動(dòng)，這是因?yàn)榇笮↓X輪中間有齒輪間隙，在絞車(chē)啟動(dòng)和承受沖擊負(fù)荷的瞬間，兩對(duì)大小齒輪不一定同時(shí)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(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微量的左右搖擺，短期使用時(shí)，軸承座支撐是彈性變形，問(wèn)題不大，時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，軸承座支撐逐漸由彈性變形轉(zhuǎn)化到塑性變形，這時(shí)中間軸兩軸承座已不同心，造成兩對(duì)開(kāi)式齒輪不能正常嚙合運(yùn)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(shí)，軸承內(nèi)、外圈不能同心，再受到一定的沖擊載荷，就會(huì)使軸承滾柱擠出保持架，軸承報(bào)廢。

查找分析絞車(chē)故障的原因后，決定修復(fù)工作要重點(diǎn)解決中間軸懸臂軸承座鋼性不足的問(wèn)題，將懸臂軸承座改裝到右側(cè)墻架上，絞車(chē)左右墻架都是雙墻板設(shè)計(jì)，剛性很好。另外，絞車(chē)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(duì)開(kāi)式齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)，傳遞扭矩。

絞車(chē)返廠后，按照修復(fù)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(yàn)臺(tái)架上按額定負(fù)載進(jìn)行工廠臺(tái)架試驗(yàn)，特意觀察了中間軸的兩端軸承座，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象，證明軸承座剛性很好。該絞車(chē)經(jīng)船東認(rèn)可，在工程船上安裝使用，經(jīng)過(guò)幾個(gè)工程的施工檢驗(yàn)，效果很好，再?zèng)]有以前的故障發(fā)生，證明事先的分析判斷正確，修復(fù)可靠。后來(lái)船東又將其余七臺(tái)絞車(chē)全部返廠按既定規(guī)劃進(jìn)行修復(fù)，在工程船上使用后，全都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，修復(fù)工作得到了用戶(hù)的認(rèn)可，新的絞車(chē)結(jié)構(gòu)保證了工程船的正常施工。

通過(guò)這次長(zhǎng)雁號(hào)工程船液壓摩擦絞車(chē)故障問(wèn)題的分析和絞車(chē)修復(fù)工作，對(duì)摩擦式絞車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，工廠同類(lèi)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已按修改過(guò)的方案重新設(shè)計(jì)，其他用戶(hù)使用后，再?zèng)]有出現(xiàn)問(wèn)題。摩擦絞車(chē)設(shè)計(jì)一是不能迷信權(quán)威，二是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要理論結(jié)合實(shí)際，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，在實(shí)踐中不斷總結(jié)，才能使產(chǎn)品不斷完善和提高。

[1]機(jī)械工業(yè)部.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).

[2]GB／T3480-1999.漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)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(jì)和技術(shù)管理工作。