王健

摘 要：航行中舵主要受到推進(jìn)器產(chǎn)生的水流壓力和轉(zhuǎn)舵扭矩的作用。舵的負(fù)載主要是水動(dòng)力負(fù)載，水動(dòng)力負(fù)載指轉(zhuǎn)舵時(shí)作用在舵葉上的水動(dòng)力對(duì)舵桿軸線所產(chǎn)生的力矩。與舵型，船舶航行速度，轉(zhuǎn)舵角度等因素有關(guān)，是舵機(jī)的主要負(fù)載。本文通過對(duì)一例懸掛式平衡舵由于舵承內(nèi)軸承損壞而引起的卡舵和舵桿下沉現(xiàn)象及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：舵機(jī);舵桿;舵承;卡舵

中圖分類號(hào)：U676.6? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）07-0031-02

隨著我國海運(yùn)市場的發(fā)展和船舶數(shù)量的增多，船舶由于舵機(jī)不能正常操縱，船無法控制航向，造成險(xiǎn)情甚至威脅船舶安全的案例也越來越多。舵機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中出現(xiàn)卡阻和不能正常操縱現(xiàn)象的原因很多，有電氣方面也有機(jī)械方面。并對(duì)故障診斷的思路進(jìn)行總結(jié)和整理。供同行參考。

1故障現(xiàn)象

某輪舵機(jī)是雙撞桿式閥控型液壓舵機(jī)，由兩臺(tái)電動(dòng)定向定量柱塞泵通過電磁控制液壓閥操縱四路三位滑閥，改變油管中的油流方向轉(zhuǎn)動(dòng)舵機(jī)。初期故障現(xiàn)象是隨動(dòng)操舵時(shí)，從左舵位置向右回舵時(shí)有卡阻，切換備用泵無效，轉(zhuǎn)為非隨動(dòng)操作也無效，但是低速或停車時(shí)操縱正常。

2故障診斷

2.1確認(rèn)故障區(qū)域

（1）舵的操縱大體可分為三個(gè)區(qū)域：一是遙控區(qū)域：從駕駛臺(tái)操縱臺(tái)到舵機(jī)間控制箱（電氣部分）。二是舵機(jī)裝置，也就是指舵機(jī)間的舵機(jī)設(shè)備。三是舵系。

（2）通常船舶有四種操舵方法：一是自動(dòng)舵航行，駕駛臺(tái)控制，航向定后，與電羅經(jīng)檢測航向進(jìn)行比較，自行操舵。二是隨動(dòng)舵，人工操縱，舵葉隨著舵輪轉(zhuǎn)動(dòng)。三是非隨動(dòng)操縱方式，此種操縱，電纜直通舵機(jī)間電磁閥，旁通了前兩種操舵的電控系統(tǒng)。第四種操舵方式是舵機(jī)間應(yīng)急操舵，在電氣故障引起駕駛臺(tái)操縱失靈時(shí)，在舵機(jī)間手動(dòng)按壓電磁閥或手動(dòng)控制油泵，通過電話接收駕駛臺(tái)指令操縱，或根據(jù)舵機(jī)間的羅經(jīng)控制航向。

（3）舵機(jī)出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象的原因可能是電氣方面，也可能是機(jī)械方面。通過上述故障現(xiàn)象分析，當(dāng)轉(zhuǎn)為非隨動(dòng)操縱時(shí)，卡阻現(xiàn)象依然存在，那就排除了駕駛臺(tái)電控系統(tǒng)區(qū)域故障的原因。應(yīng)該是舵機(jī)裝置即舵機(jī)動(dòng)力/操控系統(tǒng)區(qū)域（包括動(dòng)力泵和操控用閥門）或舵系區(qū)域方面。

2.2分析故障區(qū)域，確定故障單元

（1）既然排除了駕駛臺(tái)電控區(qū)域方面故障的原因，下面來分析下舵機(jī)裝置。 該船舵機(jī)裝置有兩套獨(dú)立的系統(tǒng)。①每套動(dòng)力系統(tǒng)來自一臺(tái)電動(dòng)的定向定量液壓泵組。②操控系統(tǒng)包括：a.與兩個(gè)撞缸連接的四個(gè)截止閥。b.帶四個(gè)單向閥的安全閥組。c.電液控三位四通換向閥（彈簧對(duì)中型）一臺(tái)，由一個(gè)電控三位四通換向閥（先導(dǎo)閥）和一個(gè)液控三位四通換向閥（主閥）組成。d.平衡閥一臺(tái)。

（2）機(jī)旁檢查試驗(yàn)：①動(dòng)力油泵進(jìn)口濾器拆下，解體清潔，裝復(fù)。液壓油泵出口壓力正常，可排除動(dòng)力油泵故障的可能。②在機(jī)旁控制箱上操縱轉(zhuǎn)舵手柄，控制電磁閥動(dòng)作，控制電壓正常，可排除控制電磁閥電磁線圈故障的可能，懷疑故障單元是控制閥組。

2.3 分析故障單元，確定故障元件

要知道具體的故障元件，需了解故障單元（控制閥組）的組成和工作原理。

（1）動(dòng)力/操控系統(tǒng)的控制閥組的組成包括：主閥，先導(dǎo)閥，帶四個(gè)單向閥的安全閥組，平衡閥和溢流閥等組成。①主閥是M型液動(dòng)三位四通閥，不同的工作位決定動(dòng)力油進(jìn)入不同的撞缸（另一側(cè)撞缸回油）或不進(jìn)入撞缸，從而決定轉(zhuǎn)舵方向或不轉(zhuǎn)舵。②先導(dǎo)閥是Y型電磁三位四通閥，不同的工作位決定主閥的工作位置。③帶四個(gè)單向閥的安全閥組和溢流閥，保證系統(tǒng)安全。④平衡閥通過調(diào)節(jié)撞缸兩側(cè)壓力的相對(duì)平衡，來確保舵角穩(wěn)定。

（2）動(dòng)力/操控系統(tǒng)控制閥組的工作原理：①操舵機(jī)構(gòu)不發(fā)出轉(zhuǎn)舵指令，先導(dǎo)閥閥芯和主閥閥芯都位于中位，舵機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。②操舵機(jī)構(gòu)給出左舵或右舵指令，先導(dǎo)閥移至左位或右位，使主閥移至右位或左位，動(dòng)力油通入右或左撞缸，舵機(jī)向左或右轉(zhuǎn)舵。

（3）故障時(shí)，操舵機(jī)構(gòu)給出向右轉(zhuǎn)舵指令時(shí)，舵不動(dòng)。故障元件可能有三：①先導(dǎo)閥故障，閥芯卡阻在左位或左側(cè)復(fù)位彈簧斷裂，復(fù)位彈力不足。②主閥故障，閥芯卡阻在右位或右側(cè)復(fù)位彈簧斷裂或失去彈性。③安全閥或溢流閥有卡阻或關(guān)閉不嚴(yán)。

（4）拆檢：①拆除先導(dǎo)閥兩側(cè)電磁線圈，取出先導(dǎo)閥閥芯和兩側(cè)復(fù)位彈簧檢查，見其移動(dòng)和復(fù)位都正常，排除了先導(dǎo)閥故障的可能。②打開主閥兩側(cè)端蓋，取出主閥閥芯和兩側(cè)復(fù)位彈簧檢查，其移動(dòng)和復(fù)位都正常，排除了主閥故障的可能。③拆檢安全閥組和溢流閥，打開和關(guān)閉正常。排除了安全閥組和溢流閥故障的可能。

2.4通過上述排查，可以排除是舵機(jī)裝置區(qū)域故障的問題，問題應(yīng)該出在舵系區(qū)域。

（1）在機(jī)旁控制箱上用操縱手柄操縱舵機(jī)，在舵轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，發(fā)現(xiàn)在上舵承處有輕微異響，仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)舵桿有輕微下沉。（2）打開舵桿上舵承壓蓋，檢查，發(fā)現(xiàn)舵桿推力滾動(dòng)軸承內(nèi)部有滾子碎裂。

3故障產(chǎn)生原因分析

（1） 要知道具體的故障原因，確定故障零件，須先了解舵系統(tǒng)的主要組成部分和功能。①舵系的組成，包括：固定件-舵桿舵承（上、下舵承），舵銷軸承，舵軸等。運(yùn)動(dòng)件-舵桿，舵葉和舵銷等。②如圖1所示舵桿由上，下舵承所支撐。③上舵承內(nèi)有一個(gè)調(diào)心雙列滾子軸承20，軸承外圓坐在舵承上，軸承外圈有環(huán)狀油槽和3個(gè)油孔（牛油由此進(jìn)入潤滑軸承）。軸承內(nèi)圓與舵桿過盈配合。④軸承內(nèi)圓上面是由2個(gè)半圓鋼組成的承壓環(huán)21，承壓環(huán)一部分鑲嵌在舵桿的卡槽內(nèi)，一部分壓在軸承內(nèi)圓上，以此承起舵桿和舵葉的重量。⑤在上舵承下部有3道密封19。第一道和2、3道之間有一擋圈，起到定位和防止雜物進(jìn)入。2、3道封之間注滿牛油（舵承外面有加油孔）。如果安裝錯(cuò)誤或軸封處缺少牛油，就會(huì)使軸封唇邊加劇磨損而損壞，從而引起海水進(jìn)入，引起軸承銹蝕，加劇磨損（如圖1）。⑥下舵承由舵承座13和下舵承座外襯套12和內(nèi)襯套11（多為銅套）等組成。舵桿與下舵承內(nèi)襯套接觸部分是與舵桿過盈配合的白鋼套10。⑦舵承下部有兩道骨架軸封防止泥沙和雜物進(jìn)入。⑧這也就是說舵桿和舵葉的重量全部由上舵承內(nèi)的滾子軸承承擔(dān)。如果軸承損壞，內(nèi)部的滾子和支架破損，就會(huì)引起舵桿卡阻或下沉（船低速或錨泊時(shí)，水下舵葉轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩減少，舵卡阻現(xiàn)象減弱或消失）。

（2） 軸承損壞的原因。軸承損壞通常有以下幾個(gè)原因：①軸承缺油，潤滑不良，造成異常磨損。②由于舵銷或襯套異常磨損，間隙過大，進(jìn)海水，使軸承腐蝕，銹蝕加劇。③先天性軸線不直或襯套異常磨損，轉(zhuǎn)舵時(shí)舵葉與舵桿擺動(dòng)，造成推力軸承周面承受軸向推力不均，局部受力過大而損壞了滾子。④軸承質(zhì)量不好或超出使用年限。

4 預(yù)防措施

（1）平時(shí)要注意定期給舵承注油。上舵承共有3個(gè)注油孔，最上面的是潤滑承壓環(huán)21和上壓蓋，中間的是潤滑推力軸承20，下面的是潤滑密封19，阻擋海水和雜物進(jìn)入的。

（2）定期打開上舵承壓蓋檢查軸承情況。

（3）每次塢修注意檢查記錄舵承，舵銷間隙，間隙超過規(guī)定時(shí)，要進(jìn)行修復(fù)或換新。

（4）使用正規(guī)廠家的軸承，定期換新軸承，正確安裝軸承。

5結(jié)束語

航行中（特別是大風(fēng)浪天氣和使用大舵角時(shí)）要加強(qiáng)值班，時(shí)刻注意觀察舵機(jī)的使用情況，包括有無異常的聲音，舵承處是否有海水泄露，舵桿是否下沉，各閥件的使用情況是否正常等等。利用塢修時(shí)機(jī)，對(duì)其進(jìn)行全面檢修和保養(yǎng)。消除已發(fā)現(xiàn)的隱患和故障，以保證船舶安全營運(yùn)。同時(shí)也避免因臨時(shí)上塢而給公司造成經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋汝濤. 舵裝置的管理[ J ].航海技術(shù)，2001

[2] 王金祥，嚴(yán)忠平 .從一例舵機(jī)故障談故障診斷思路[ J ]. 航海技術(shù).2011.