某船是2014年投入運(yùn)營(yíng)的三用工作船，具備起拋錨、拖帶、平臺(tái)運(yùn)輸守護(hù)、動(dòng)力定位等功能。該船從投入運(yùn)營(yíng)后一直存在推進(jìn)系統(tǒng)螺距液壓鎖閥頻繁斷裂問(wèn)題。該鎖閥一旦斷裂，螺距會(huì)失控，船舶不能進(jìn)行正常操作，只能應(yīng)急操作，存在嚴(yán)重安全隱患，同時(shí)影響公司服務(wù)信譽(yù)、經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)，加大設(shè)備維護(hù)成本和船員的工作壓力。

1 推進(jìn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該船采用雙機(jī)雙槳可變螺距的推進(jìn)方式?？勺兟菥嘁簤合到y(tǒng)原理：4～5 MPa的工作油依次通過(guò)電磁比例換向閥、液壓鎖閥和工作活塞。工作油缸內(nèi)活塞在油壓作用下，向前或向后移動(dòng)去拉動(dòng)槳轂中十字頭滑塊，從而改變螺旋槳槳葉角度或方向，滿足船舶前進(jìn)、后退的移動(dòng)需求和航行速度需求。

系統(tǒng)主要部件功能：①比例電磁換向閥用于換向，通過(guò)改變工作油方向來(lái)改變槳葉角度，滿足船舶各種工況需求；②液壓鎖閥用于穩(wěn)距，即螺距到達(dá)需求后鎖閥關(guān)閉，從而封閉系統(tǒng)內(nèi)的工作油并使螺距穩(wěn)定在指定位置，如果鎖閥斷裂，螺距會(huì)失控；工作油缸用于變距,油缸內(nèi)活塞前后移動(dòng)去改變槳葉角度或方向，滿足船舶各種工況需求。

工作油壓一般為2.0～5.0 MPa,穩(wěn)距時(shí)油壓在2.8 MPa左右，安全閥啟跳油壓為7.0 MPa。

2 鎖閥芯斷裂情況和嘗試改進(jìn)方案

該船在運(yùn)營(yíng)中頻繁發(fā)生鎖閥芯斷裂問(wèn)題，截止2018年2月，閥芯總計(jì)斷裂42次。廠家根據(jù)船東反映問(wèn)題對(duì)鎖閥芯進(jìn)行2次嘗試改進(jìn)但都失敗。廠家嘗試改進(jìn)方案：①將原2孔閥芯改為3孔閥芯，試驗(yàn)后斷裂的時(shí)間更短。②將閥芯改為實(shí)心型閥芯，雖然不斷裂但沒(méi)有考慮到槳軸轉(zhuǎn)起來(lái)后離心力對(duì)閥芯的影響，無(wú)法關(guān)閉油路，導(dǎo)致不能穩(wěn)距。

3 鎖閥改進(jìn)思路和實(shí)際施工方案

根據(jù)閥芯斷裂口形狀分析，原因應(yīng)該是疲勞斷裂，一般是應(yīng)力集中引起的。原設(shè)計(jì)閥芯在截面積突然改變處，沒(méi)有采用半徑足夠大的過(guò)渡圓角來(lái)減輕應(yīng)力集中。在排除槳葉過(guò)重等外在因素后，考慮采用柴油機(jī)進(jìn)氣閥型式(氣閥與閥座為錐面密封)作為改進(jìn)參考，即鎖閥芯面和閥座面都改為錐面，錐面配合優(yōu)點(diǎn):減少閥芯面過(guò)渡處的應(yīng)力集中，降低該處斷裂的概率；錐面接觸可以實(shí)現(xiàn)線密封，密封性好。

液壓鎖的工作要求和實(shí)際施工方案：①閥芯承受較高壓力，而且動(dòng)作頻繁，需要高強(qiáng)度材料。為了滿足該要求，在參考其他類(lèi)似閥芯使用材料后選用42CrMo,調(diào)質(zhì)硬度為HRC48-50，閥芯接觸面采用45°過(guò)渡圓角。這樣不但減緩應(yīng)力集中，而且密封性好。②閥座更換不方便，必須選擇耐磨材料?？梢赃x用可鍛鑄鐵。為了加工方便和節(jié)省費(fèi)用選用42CrMo,調(diào)質(zhì)硬度為HRC38-40，接觸面采用45°過(guò)渡圓角。③快速穩(wěn)距。為了滿足要求，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，選用直徑2.0 mm的復(fù)位彈簧。

4 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)型螺距鎖閥在裝船前經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)合格后安裝，經(jīng)過(guò)實(shí)船使用一年多后拆出檢查，情況非常好，表明鎖閥改進(jìn)消除了設(shè)備存在的隱患，是非常成功的。

一款產(chǎn)品投入使用前是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)的，有時(shí)產(chǎn)品總體是沒(méi)問(wèn)題的，只是個(gè)別零部件沒(méi)有處理好。我們對(duì)這些零部件進(jìn)行改進(jìn)應(yīng)該從設(shè)備使用環(huán)境、工作原理、類(lèi)似零部件、廠家意見(jiàn)、工作經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮。從簡(jiǎn)到繁，逐步改善。