李瑞宏

(湛江海濱船廠，廣東 湛江 524005)

1 故障現(xiàn)象

某船采用減振聯(lián)軸裝置的新型減振方式實現(xiàn)減振。近期一次廠修前，該船高工況航行時，左、右主機及軸系均有較為明顯的異常振動，船員反映在近4年使用中，因為振動，左主機第六檔B列基座橫向固定螺栓1支斷掉，右主機第七檔A列基座橫向固定螺栓1支斷掉，左、右主機基座橫向固定螺栓斷掉位置示意圖如圖1所示，需要結合本次廠修排除該故障。

圖1 左、右主機基座橫向固定螺栓斷掉位置示意圖

2 主推進裝置基本構成

該船主推進裝置是由柴油機、減振聯(lián)軸裝置、齒輪箱、推進軸系支點軸承和調距槳系統(tǒng)組成。其中，減振聯(lián)軸裝置是由萬向聯(lián)軸器、中間支點軸承及減振器、高彈性聯(lián)軸器[1]3大部件組成。

3 故障情況及分析

為排除主推進裝置振動故障，首先運用烏龜圖明確過程方法中的各項輸入和輸出要素，處理問題過程烏龜圖見圖2，進而充分收集主推進裝置的相關數(shù)據(jù)，并使用分層法對各種數(shù)據(jù)和可能因素分別加以分析、研究，從修前勘驗、拆前檢查測量、拆檢鑒定、原因分析4個方面跟蹤查找故障原因。

1)修前勘驗。動態(tài)勘驗表明，當左主機轉速為987 r/min、槳對應螺距比為94%和右主機轉速為983 r/min、槳對應螺距比為93%時，軸系振動值超標，主機振動值也偏高，不能長時間運行。

圖2 處理問題過程烏龜圖

2)拆前檢查測量。拆修主機前，測量左、右主機曲柄臂距差(開檔差)[2]，左主機第一檔垂直方向曲柄臂距差為+0.007 5 mm(計算值)，超出0～-0.130 mm的標準要求；右主機第一檔垂直方向曲柄臂距差為+0.035 mm(計算值)，超出0～-0.130 mm標準要求，其余各檔在標準范圍內。第一檔曲軸臂距差數(shù)值為正，說明主機軸線低于中間支點軸承軸線，不符合標準要求。

3)拆檢鑒定。拆檢關聯(lián)圖如圖3所示，運用圖3對主推進裝置各部件進行逐一檢查測量，細化拆檢鑒定過程。6個方面拆檢鑒定情況如下。

圖3 拆檢關聯(lián)圖

(1)主推調距槳裝置使用狀況正常。經檢查，左、右螺旋槳槳葉沒有缺損、變形等缺陷，使用狀況良好。對左、右螺旋槳槳葉上的FKB(F為最大正車止檔位置，K為設計螺距位置，B為最大倒車止檔位置)標記線與配油器機械指針刻度進行校對檢查，檢查數(shù)據(jù)正常。

(2)艉軸和艉軸賽龍軸承間隙符合要求。用塞尺原位檢查測量艉軸和艉軸賽龍軸承間隙，配合間隙符合要求。

(3)艉軸中間支點軸承使用狀況正常。原位檢查測量中間支點軸承間隙，軸瓦的工作表面使用狀況良好，配合間隙符合要求。

(4)齒輪箱使用狀況正常。左齒輪箱拆箱體觀察孔，檢查齒輪工作表面，齒輪工作狀況良好。右齒輪箱拆上蓋，吊出車轂，檢查剎車片和齒輪，剎車片和齒輪工作狀況良好。

(5)主機與中間支點軸承軸線對中數(shù)據(jù)超標。在拆卸主機高彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器后，以中間支點軸承的短軸為基準，測量中間支點軸承與主機的對中情況，在直徑230 mm位置測得數(shù)據(jù)超出“徑向對中(外圓)允差為±0.50 mm，角向對中(平面)允差為±0.25 mm/230 mm”的標準要求，調整前的主機與中間支點軸承軸線測量值見表1。

表1 調整前的主機與中間支點軸承軸線測量值 mm

2臺主機與中間支點軸承軸線對中測量數(shù)據(jù)均不滿足《高彈性聯(lián)軸器安裝使用維護說明書》的對中要求，說明2臺主機與中間支點軸承軸線調整前的對中情況不理想。

(6)主機及隔振器檢查情況。外觀檢查左、右主機隔振器橡膠表面，沒有裂紋、老化等現(xiàn)象，使用狀況正常。拆檢左、右主機各12套活塞環(huán)，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)嚴重異常磨損，活塞環(huán)的側面磨成臺階，活塞環(huán)表面存在麻點；右主機A1缸的第4道油環(huán)斷裂，B5缸的第3道氣環(huán)、第4道油環(huán)斷裂。左主機A6、B5缸和右主機A1、A3、A4、A6、B5、B6缸汽缸套的活塞行程區(qū)域異常磨損0.24 ～0.65 mm，磨成臺階；其余16個汽缸套內壁有明顯的縱向拉痕，工作狀態(tài)不好。左、右主機16個缸的噴油器啟噴試驗時，發(fā)現(xiàn)噴油器滴油或霧化不良，其余8個噴油器啟噴試驗正常。

4)原因分析。該船的高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承、萬向聯(lián)軸器3個部件軸線的對中方式較為特殊，技術要求高。通過對拆檢情況、測量數(shù)據(jù)、減振聯(lián)軸裝置、主機隔振裝置固有結構進行層層分析，確定2臺主機、軸系運行時振動異常的主要原因如下。

(1) 不同于其他船柴油機剛性機座安裝或公共機架隔振器安裝，該船主機的安裝方式較為特殊，主機座采用單層隔振器的彈性安裝，每臺主機共裝設8個橡膠隔振器，這種設計有利于消除主機工作時產生的振動，但是對主機的對中安裝工作影響較大。因為主機基座與船體基座間的隔振器為橡膠部件，其受載荷后變形較大，且性能隨著使用時間變長會逐漸變差，造成主機整體下降，導致主機、高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承、萬向聯(lián)軸器、齒輪箱軸線對中狀況變差。

(2) 對裝有橡膠隔振器的柴油機，考慮到新安裝隔振器的壓縮變形，按規(guī)范應使柴油機軸線高于中間支點軸承軸線，但其高出量不能超過徑向對中允差。因此，有可能柴油機上船安裝時沒有控制好軸線的高出量，導致使用一段時間后軸系對中出現(xiàn)超差的情況。

(3) 主機活塞環(huán)、汽缸套存在異常磨損，噴油器霧化不良，會導致主機工況不均，尤其是在高負荷時，主機各缸爆炸壓力不均勻，使主機產生不均勻的振動[3]，進一步導致軸系異常振動，以及主機基座橫向固定螺栓斷掉。

4 故障排除及實施

結合該船主推進裝置固有結構特點以及對中數(shù)據(jù)進行分析，若采用傳統(tǒng)的方法，分別單獨對高彈性聯(lián)軸器與中間支點軸承安裝對中，或者中間支點軸承與萬向聯(lián)軸器安裝對中，短時間無法糾正原有的對中偏差，甚至需要移動主機或齒輪箱來調整，工作量非常大，修理周期無法保證。

考慮到修前測量的數(shù)據(jù)偏差不算很大，經多次計算確認，可在不移動主機或齒輪箱的情況下，通過調整中間支點軸承來滿足對中要求，具體實施過程如下。

1) 更換主機全部噴油器噴嘴，以及左、右主機各12缸的汽缸套和活塞環(huán)。主機各部件裝復完整后，拆卸外圍主管系附件(如排氣管，滑油、燃油管，海、淡水管等)的聯(lián)接管，安裝淡水管和滑油管法蘭封板，加注滑油、淡水，待主機隔振器在主機自重預壓足夠長時間、靜變形穩(wěn)定，即后續(xù)蠕變非常小后，再進行對中。

2) 左、右齒輪箱各部件裝復完整后，拆卸齒輪箱外圍主管系附件(如滑油、冷卻水管等)的聯(lián)接管，安裝冷卻水管和滑油管法蘭封板，加注滑油、冷卻水，再進行對中。

3) 制作用于萬向聯(lián)軸器對中用的等長(即L1=L2)的雙針尖式對中工具一對，雙針尖式對中工具示意圖如圖4所示。用雙針尖式對中工具對中間支點軸承與齒輪箱間的萬向聯(lián)軸器進行對中。

(a)主動端 (b)從動端圖4 雙針尖式對中工具示意圖

4) 為盡量消除由于因加工(主機飛輪或中間支點軸承法蘭等)引起的同心度和平行度誤差的影響，在每次對中測量時，主、從動軸都旋轉90°，然后測量第2點，一圈共測量4點。對高彈性聯(lián)軸器與中間支點軸承、中間支點軸承與萬向聯(lián)軸器進行同步對中，對每座中間支點軸承的8塊基座鋼質墊片進行打磨調整，改變基座鋼質墊片高低及傾角，并對中間支點軸承前后左右移動調整，使主機高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承、萬向聯(lián)軸器3種部件的軸線對中都符合標準要求。

5) 重新對中間支點軸承4塊基座鋼質墊片配鉸定位孔，加工配鉸定位螺栓，并擰緊4支配鉸的定位螺栓。再擰緊其余4支松配的基座緊固螺栓。

6) 再次對主機高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承、萬向聯(lián)軸器進行對中檢查，調整后的主機齒輪箱與中間支點軸承軸線對中數(shù)據(jù)符合“專用對中工具兩尖端的不對中度不大于2 mm，用卡尺或鋼皮尺測量，目測即可”的標準要求，調整后的主機齒輪箱與中間支點軸承軸線測量值見表2。調整后的主機與中間支點軸承軸線測量值見表3。

7) 裝復高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承和萬向聯(lián)軸器后，對左、右主機曲軸臂距差測量檢查，測量左、右主機曲柄臂距差(計算值)：左主機第一檔垂直方向曲柄臂距差為-0.020 mm，符合標準要求，其余各檔在標準范圍內；右主機第一檔垂直方向曲柄臂距差為-0.010 mm，符合標準要求，其余各檔在標準范圍內。

表2 調整后的主機齒輪箱與中間支點軸承軸線測量值 mm

表3 調整后的主機與中間支點軸承軸線測量值 mm

5 驗證情況及效果分析

該船主推進裝置裝復完整后，進行了3天修后航行試驗，試驗情況如下。

1)主機100%負荷時，雙機進10，左主機進10工況：轉速是994 r/min，對應槳角或螺距比是95%。右主機進10工況：轉速是987 r/min，槳對應螺距比是97%，2臺主機及軸系工作平穩(wěn)。

2)主機110%負荷時，雙機進10，左主機進10工況：轉速是994 r/min，對應槳角或螺距比是97%。右主機進10工況：轉速是987 r/min，槳對應螺距比是99%，2臺主機及軸系工作平穩(wěn)。

該船修理完工出廠后，經過1年多航行驗證，左、右主推進裝置各種工況的振動情況正常，表明該故障徹底排除。

6 結束語

該船主推進裝置的減振聯(lián)軸裝置是較為先進的減振設計方式，這種新型設計有利于消除柴油機工作時產生的振動，但是對主機的對中安裝工作要求較高。本文采用合理對中方法，通過調整中間支點軸承對高彈性聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器的軸線偏差進行彌補、改善，以最短的時間完成了主機高彈性聯(lián)軸器、中間支點軸承、萬向聯(lián)軸器的對中工作。在修理過程中，合理運用過程方法、分層法、因果分析法等統(tǒng)計方法，排除了主推進裝置振動故障，對解決船舶類似故障具有重要的參考意義。