劉　瀟

(遼寧省公安邊防總隊 海警第三支隊，遼寧 葫蘆島　125000)

某型柴油機(jī)與離合器(齒輪箱)采取一體化設(shè)計，用作高速艇主機(jī)。其連接曲軸與離合器主軸油道的出油短管經(jīng)常發(fā)生磨損掉落故障，造成柴油機(jī)滑油壓力下降而不能工作,嚴(yán)重時導(dǎo)致主軸承和連桿軸承燒損。故障有比較明顯的特點(diǎn),即柴油機(jī)在寒冷地區(qū)和冬季使用，或柴油機(jī)頻繁啟動、換向和停車，故障容易發(fā)生。修理中也能經(jīng)常能看到出油短管軸肩的磨損現(xiàn)象，磨損程度大小不一，嚴(yán)重時整個軸肩都磨掉了，出油短管掉落在離合器主軸油道內(nèi)。

1　油道連接結(jié)構(gòu)與工作原理

出油短管是該柴油機(jī)曲軸連接離合器主軸的一個零件，其作用是從曲軸油道向離合器輸送潤滑油，油道連接結(jié)構(gòu)如圖1所示。

按照設(shè)計要求，當(dāng)柴油機(jī)啟動運(yùn)轉(zhuǎn)時，出油短管在曲軸油道內(nèi)滑油壓力的作用下，軸肩緊貼曲軸頸蓋密封端面，依靠兩者之間摩擦力驅(qū)動出油短管作同步運(yùn)轉(zhuǎn)。離合器工作有3種工況：即空車、正車和倒車。當(dāng)柴油機(jī)空車或倒車工作時，曲軸正向轉(zhuǎn)動，離合器主軸不轉(zhuǎn)動或反向轉(zhuǎn)動，當(dāng)柴油機(jī)正車工作時，離合器主軸正向轉(zhuǎn)動。而無論離合器處于何種工況，出油短管應(yīng)始終與主軸頸蓋同步轉(zhuǎn)動，之間不允許存在相對運(yùn)動和摩擦。但實(shí)際上出于各種原因出油短管有時與離合器主軸同步，而與主軸頸蓋作相對轉(zhuǎn)動，使出油短管軸肩與主軸頸蓋密封端面相互磨擦，致使出油短管軸肩磨損。出油短管軸肩設(shè)計長度為8 mm，磨損后軸肩長度漸漸縮短，最終整個軸肩被磨掉，使出油短管在油壓的作用下掉入離合器主軸內(nèi)，工作主軸頸蓋內(nèi)孔失去密封，大量滑油從此孔泄出，造成柴油機(jī)滑油壓力嚴(yán)重下降。而奇怪的是對應(yīng)的主軸頸蓋(硬鋁)密封端面磨損輕微，不曾有損壞。

2　原因分析

如上所述，出油短管軸肩異常磨損主要是出油短管與主軸頸蓋產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動引起的。對于產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的原因分析有以下3個原因。

2.1設(shè)計方面

柴油機(jī)不同工況工作時出油短管最多受3個力，即軸肩密封端面摩擦阻力，襯套內(nèi)孔和主軸頸蓋內(nèi)孔對出油短管的間隙阻力，以及出油短管自身的慣性力。工作時出油短管與兩內(nèi)孔配合之間充滿了潤滑油，如果兩內(nèi)孔同軸，間隙阻力就是指油隙形成的阻力。因?yàn)閮蓛?nèi)孔配合間隙相同，配合長度也大致相同，其間隙阻力的絕對值基本相同。間隙阻力要遠(yuǎn)小于密封端面摩擦阻力。

柴油機(jī)工作時的工況，對應(yīng)出油短管有5種工作狀態(tài)。

1)空車啟動。該柴油機(jī)啟動轉(zhuǎn)速750 r/min，啟動時間約5 s?？哲噯铀查g出油短管主要受密封端面摩擦阻力，兩內(nèi)孔間隙阻力方向相反可相互抵消。經(jīng)計算，啟動瞬間密封端面摩擦阻力小于出油短管慣性力。特別是冬季啟動，滑油溫度較低黏度較大，再加上此處為滑油供油末端，啟動瞬間未能建立應(yīng)有的滑油壓力，端面摩擦阻力變小。所以在啟動瞬間出油短管與主軸頸蓋之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動和摩擦，產(chǎn)生磨損。

2)空車運(yùn)轉(zhuǎn)。柴油機(jī)啟動后空車運(yùn)轉(zhuǎn)，出油短管在油壓作用下壓緊在密封端面上，形成較大的靜摩擦力，并克服離合器主軸襯套對出油短管的油隙阻力，使出油短管隨主軸頸蓋同步轉(zhuǎn)動，之間無相對運(yùn)動和摩擦，不產(chǎn)生磨損。

3)正車運(yùn)轉(zhuǎn)。柴油機(jī)正車運(yùn)轉(zhuǎn)時，出油短管隨主軸頸蓋和離合器主軸一起同步轉(zhuǎn)動，方向一致，也不產(chǎn)生磨損。

4)倒車運(yùn)轉(zhuǎn)。柴油機(jī)倒車運(yùn)轉(zhuǎn)時，出油短管在密封端面靜摩擦力驅(qū)動下克服離合器主軸襯套對出油短管的油隙阻力，隨主軸頸蓋同步轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生磨損。但如果某種原因使出油短管與離合器主軸襯套卡住，則出油短管與主軸頸蓋之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動和摩擦，產(chǎn)生磨損。

5)停車。該柴油機(jī)轉(zhuǎn)速要降至750 r/min才能停車，停車時間約3 s，在停車瞬間，出油短管的慣性力要大于密封端面摩擦驅(qū)動力，方向相反。所以在停車瞬間出油短管與主軸頸蓋存在相對轉(zhuǎn)動和摩擦，產(chǎn)生磨損。

以上分析說明，正常情況下柴油機(jī)在啟動和停車瞬間，以及寒冷天氣倒車時，出油短管與主軸頸蓋存在相對運(yùn)動和摩擦，會產(chǎn)生磨損。

2.2修理安裝方面

機(jī)器在修理裝配過程中，有些環(huán)節(jié)不注意會使出油短管與離合器主軸襯套內(nèi)孔配合產(chǎn)生卡滯現(xiàn)象，甚至卡住不動，使得出油短管與主軸頸蓋出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動，造成出油短管軸肩磨損，修理中多次發(fā)現(xiàn)這種情況，具體如下。

1)在柴油機(jī)與離合器對裝過程中，由于離合器固定殼體調(diào)整不當(dāng)，與傳動機(jī)構(gòu)不同軸，裝配時易把出油短管蹩彎，出油短管就卡在離合器主軸襯套內(nèi)。

2)離合器主軸的支撐軸承間隙偏大，造成離合器與柴油機(jī)裝配后兩軸線不同軸，同樣使出油短管卡在離合器主軸襯套內(nèi)。

3)離合器主軸襯套內(nèi)孔如果有損傷，也能使出油短管卡住。

2.3使用管理方面

通過對這一型柴油機(jī)出油短管故障進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)故障機(jī)在使用管理上有如下特點(diǎn)。

1)頻繁啟動和停車。如某艇為訓(xùn)練用艇，主要用于考核艇長，長時間作靠離碼頭訓(xùn)練，頻繁進(jìn)行啟動、換向和停車。前面分析提到頻繁啟動停車容易使出油短管軸肩磨損。

2)倒車使用時間相對較長。如某艇所停泊碼頭特殊，靠離碼頭要長時間使用倒車。前面分析提到，如果裝配不當(dāng)出油短管在離合器主軸襯套內(nèi)卡住，倒車使用時間越長出油短管磨損越快。

3)艦艇所在地區(qū)主要集中在北方，由于冬天環(huán)境溫度較低，導(dǎo)致滑油溫度較低黏度較大，啟動和停車時出油短管密封端面摩擦阻力小于慣性力，致使出油短管與主軸頸蓋之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動和摩擦，氣溫越低磨損越大。

3　改進(jìn)措施

3.1結(jié)構(gòu)改進(jìn)

1)為避免出油短管在離合器主軸襯套中卡住，適當(dāng)增大出油短管與襯套的間隙，從原來的0.10～0.17 mm增大到0.20～0.27 mm，襯套內(nèi)孔尺寸不變，將出油短管伸入襯套內(nèi)這一段外徑縮小0.10 mm，見圖2。

圖2　改進(jìn)后曲軸與離合器主軸油道連接結(jié)構(gòu)

2)適當(dāng)減少出油短管與主軸頸蓋密封端面的比壓，以減輕出油短管軸肩磨損。方法是將出油短管軸肩直徑從16 mm增大到20 mm，接觸面積增加了80%。

3)適當(dāng)增加出油短管與主軸頸蓋之間的油隙阻力，減少兩者之間相對轉(zhuǎn)動的傾向。方法是延長兩者之間軸向配合長度，主軸頸蓋直徑12 mm內(nèi)孔長度從7 mm延長到9 mm，并新增直徑20 mm軸向長度5 mm的內(nèi)孔，將出油短管軸肩部分包容起來，以增加油隙阻力。

3.2修理和安裝措施

1)裝配前仔細(xì)測量和檢查出油短管、主軸頸蓋和離合器主軸襯套，確保各零件清潔無損傷，離合器主軸襯套內(nèi)孔無缺陷，各配合尺寸符合規(guī)定要求。

2)離合器與柴油機(jī)對裝前，殼體與正車鼓之間用塞尺測量四周間隙，間隙差小于0.05 mm，并用支撐螺釘支撐固定，以保證對裝時兩者同軸度，避免出油短管被蹩彎。

3)修理過程中仔細(xì)測量和檢查離合器輸出軸及支撐軸承等零部件的磨損情況，超出修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的換新或修理，以保證工作時離合器主軸與柴油機(jī)曲軸的同軸度。

4　改進(jìn)效果

通過對出油短管等零件做上述結(jié)構(gòu)改進(jìn)，并在修理中采取有效措施，該型柴油機(jī)出油短管磨損斷掉問題得到了有效解決。改進(jìn)后經(jīng)過2年多時間和近1 200 h的使用，出油短管基本無磨損，提高了該型柴油機(jī)的使用可靠性。