船舶主推进齿轮箱故障判断研究

闫城 孙厚伟 陈峰

摘要：本文首先简要阐述了船舶主推进齿轮箱的基本原理，然后着重分析了船舶主推进齿轮箱的主要故障，其中包括齿轮箱故障现状、油温较高的原因，如，轴承发热较差、冷却效果不好、油泵内泄较大、恒温阀异常，最后根据具体故障，提出了相应的改进措施，以此确保船舶主推进齿轮箱达到良好的应用效果，以供参考。

Abstract： This paper first briefly expounds the basic principle of the ship's main propulsion gearbox，and then analyzes the main faults of the ship's main propulsion gearbox，including the current situation of the gear box fault，the reasons for the higher oil temperature，such as poor bearing heating，poor cooling effect，large leakage in the oil pump and abnormal constant temperature valve.Finally， according to the specific faults，the corresponding improvement measures are put forward to ensure that the ship's main propulsion gearbox achieves good application effect for reference.

關键词：船舶;齿轮箱;故障判断

Key words： ship;gear box;fault judgement

中图分类号：U664.121                                   文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）07-0142-02

0  引言

船舶主推进齿轮箱在长时间的使用下，其装置容易出现影响故障，不利于船舶的安全运行。因此，相关部门针对船舶主推进齿轮箱展开有效分析，明确出现故障的具体原因，并对出现的故障进行有效改进，避免由于其故障导致船舶失去动力，影响其整体的安全，继而应当对主推进装置故障进行准确判断，以此保证船舶运行安全。

1  船舶主推进齿轮箱的基本原理

以某船舶为例，该船舶配有两台齿轮箱，分配在船舶的左右，其额定功率为600kW，轴转速在750rpm左右，螺旋桨转速在152rpm左右。并且，该船舶采用液压式离合器，配置相应的发电机，该发电机的转速可达到150rmp，额定功率为5760kW。同时，齿轮箱的温度在52摄氏度左右。该船舶在经过某一片海域时，工作人员在检查中发现船舶左推进齿轮箱的润滑油压力逐渐降低，达到了0.35MPa左右，并且下降的速度相对较快。但是，离合器油压等均为正常情况。此时，工作人员停车对齿轮箱进行有效的检查，在检查过程中，发现齿轮泵的部分齿局部出现损坏的现象，并且轴承也出现大范围的磨损，造成齿轮泵无法正常展开工作，并利用泵继而代替机带泵而使用。然而，在使用过程中，其压力的波动相对较大，造成离合器难以正常工作。根据该情况，工作人员对各项器件进行有效检查，发现油温相对较高，影响整体的应用效果，为此针对该现象进行有效分析，以此明确故障的主要原因。

2  船舶主推进齿轮箱故障的主要分析

2.1 齿轮箱故障现状

根据船舶出现的具体故障，工作人员展开充分分析，了解船舶的实际故障，并对船舶进行有效调查，了解到船舶在施工过程中，主推进齿轮箱的温度已经达到了60摄氏度左右。并且，其轴承的温度也达到了65摄氏度，两者均接近临界值。在此基础上，润滑油的压力不断降低，直至低于设定值以下，在船舶行驶初期，螺旋桨在85%时均未有任何影响，保持正常值[1]。但此时油温出现明显变化，左右油温的温度出现不同值，左边的油温比右边温度高出8摄氏度左右，齿轮箱也出现温度不同的现象，左边比右边高，其温差在10摄氏度左右。此时润滑油压力达到了3.7bar，工作人员为了充分了解油压与油温间存在的关系，利用机带泵进行有效检查，采用该设备对油底进行吸油工作，并将油液排出到相应的滤器中，当显示出油压相对较低时，则可以采用继电器对备用泵进行有效控制，促使滤器可达到阀门的特定值，如，安全阀、油压阀、减压阀。其中安全阀的特定值为40bar，当油压超过特定值时，则会流入到恒温阀中。油压阀的特定值在24bar，在特定值以下，则为正常现象，当超过特定值后，同样会流入到恒温阀中，并且还有一部分用作驱气以及起压。另外，减压阀的特定值为21bar，该部分的多余油液会在恒温阀下进行冷却，并且背压阀的作用下可直接流回油箱。继而充分明确了船舶主推进齿轮箱的实际故障以及其出现故障后的现状，有利于工作人员针对具体故障采取有效的解决方法，以此保障船舶的安全。

2.2 油温较高的原因

2.2.1 轴承发热较差

在船舶主推进齿轮箱的故障分析中，当齿轮箱出现故障时，则油温会逐渐升高，继而影响其整体的运行，容易为船舶带来较大的危险，其中轴承发热较差就是油温较高的原因之一。在正常工作下，齿轮箱的前轴承与后轴承均不好发热，从而造成油温逐渐升高，对船舶运行形成较大的影响。

2.2.2 冷却效果不好

当油温过高时，还有可能是冷却效果未能达到预期的标准，冷却器在应用过程中出现问题，由于冷却器自身的故障，如，电线短路、短路等，均能造成润滑油冷却不足的现象。并且在冷却器中可能对出现较多的灰尘，继而造成冷却器无法正常工作，致使油温不断升高。

2.2.3 油泵内泄较大

当油泵内泄过大时，也会促使油温上升，当冷却器中的润滑油量不断减少时，通过备用泵的应用，油温则会继续下降，从而可得出油泵内泄过大的结论。正常情况下，油泵自身会有相应的富余量，当油温不断升高时，则油量泄漏也会逐渐增多，继而需要依靠背压阀可对润滑油压力进行有效控制[2]。但是当油温升高时，造成润滑油的压力下降，以此出现排量不足的现象。同时，油泵泄漏较大也有可能与轴承的磨损程度有关，当齿轮箱的磨损程度过大时，则容易造成齿断裂的现象发生，对油泵形成较大的损坏，促使油泵内泄过大，出现油温升高的情况。因此，在船舶主推进齿轮箱的故障中，工作人员应当从多方面考虑，并对其进行检查，以此了解真正故障的原因，以此达到良好的处理效果。

2.2.4 恒温阀异常

恒温阀工作异常也是油温升高的原因之一，通过对恒温阀的应用，并根据冷却器的实际情况，可有效对润滑油进行有效调整。但是，在调整过程中，还需参照冷却器冷却油量的多少继而能够发挥其自身的作用。然而，当冷却器未能展现其自身的优势，以此恒温阀也会受到相应的影响，继而促使在相同负荷下，油温出现升高的现象[3]。

2.3 气控系统故障

在船舶运行过程中，主推进齿轮箱在长期应用下会发生相应的故障，造成船舶难以正常运行，由于气控系统容易出现失灵的现象。为此，促使齿轮箱的零件出现卡顿的现象。并且，在部分零件中存在表面生锈的情况，该问题是由于在气控系统中存在相应的水汽，造成各零件在潮湿环境下，其表面出现生锈的状况，继而导致船舶无法顺利行驶。此外，在主推进装置中，还会存在噪声、泄漏、变形、螺孔滑扣、齿轮箱接排等故障，促使齿轮箱造成不同程度的破坏，出现问题时由于设备系统在长时间的应用下，会形成较大的损耗。同时，工作人员在船舶操作的过程中，存在不正当的操作，继而均会使船舶主推进齿轮箱产生相应的故障，对船舶形成较大的影响。

2.4 齿轮箱振动故障

在船舶运行过程中，主推进齿轮箱由于受到强烈的振动，继而产生相应的故障。为此，工作人员需根据实际情况，分析可能出现故障的原因，在设备的详细检查下，对扭振计算进行详细的核对，明确PTO轴系的计算要求。同时，在原因分析过程中，还应当进行相应的测试，以确保原因的分析准确。在齿轮箱的各个端口等设备大约16个观测点，其中可选择4个进行有效测试，通过具体测试可充分掌握振动的频率，在齿轮箱输出端的振动数值相对较大，其频率达到了121dB。针对PTO轴系的振动分析中，其振动频率的范围在150Hz左右，并且在运行过程中，会发生横向振动。通过对齿轮箱进行一系列的测试，可了解PTO轴系的实际模态频率，对船舶主推进齿轮箱的工作造成严重的干扰，不利于船舶的正常运行。

3  船舶主推进齿轮箱故障的改进措施

工作人员针对船舶主推进齿轮箱的故障分析后，明确其具体故障的原因，继而需采取相应的措施，以解决齿轮箱的故障。首先，工作人员应当根据船舶的实际情况，选择相适宜的油泵，对于出现损坏的轴承以及齿轮进行定期更换。并且，选择较为柔软的齿轮泵，避免在船舶运行过程中，对轴承造成较大的磨损，相应齿轮箱的正常运转[4]。其次，在备用泵安装过程中，工作人员应当加以注意，选择合理的位置，可使其距离齿轮箱较近的位置，通过齿轮箱较强的吸入力，可确保备用泵的压力趋于稳定。必要时，还可采用蓄能器稳定备用泵的压力。同时，在安装备用泵时，应当接近齿轮箱的吸入滤器，并在安装时，减少弯头，避免对其产生影响，造成主推进齿轮箱出现严重的故障。然后，工作人员应当实时关注轴承的温度变化，当其温度出现异常情况时，则会及时进行检查，并做出相应的调整。最后，可采用兩台机带泵，将其结合使用，继而可有效提高油泵的使用寿命，保证船舶运行的安全[5]。此外，在主推进装置出现问题时，工作人员应当加大对设备的检查力度，明确具体出现的故障，根据实际故障，采取相对应的解决措施，可有效降低故障的发生率。同时，根据主推进装置换向状态，明确换向延时要求，以此为气控系统提供良好的缓冲时间，避免船舶在运行过程中出现停机的现象。并且，还要求工作人员在实际操作过程中，应当按照具体的方法以及规定的流程进行操作，避免出现相应的失误对船舶主推进装置造成较大的损坏，影响船舶的行进效率。

针对齿轮箱振动故障的原因，可提出相对应的解决方案，通过改变PTO系统的频率，有利于解决振动问题。为此，工作人员应当适当的增加轴径的配重，并调节PTO轴的频率，使其增加到300Hz，防止出现频率耦合的情况，以此可有效避免出现齿轮箱振动的现象，促使船舶能够正常运行。同时，在主轴系统运行的过程中，容易对调速器系统造成较大的干扰。因此，工作人员还可调整调速器的控制装置，防止分支系统对其产生不良影响，使该系统的平衡遭到严重破坏，继而影响齿轮箱的运转，以此提高船舶的运行效率。

4  结束语

总而言之，通过对船舶主推进齿轮箱故障的有效分析，可充分判断出船舶故障的具体原因，继而可及时进行改进，促使设备能够正常运行。并且，在各项零件的检查下，有效掌握设备的运行情况，针对可能出现的问题进行处理，从而提高船舶的运行效率。

参考文献：

[1]高洪滨，李城华，王艳武.基于高频振动信号的齿轮箱滑油压力突降故障诊断[J].中国修船，2020（06）：23-26.

[2]彭波.甲板泵齿轮箱合泵故障及解决措施[J].中国设备工程，2020（22）：33-34.

[3]侯天柱，常震罗，王英泽，等.船舶齿轮箱振动测试分析及优化研究[J].推进技术，2020（11）：2587-2595.

[4]杨志荣，饶柱石，于洪亮，等.船舶齿轮箱用磁流变弹性体动力吸振器的仿真研究[J].船舶力学，2020（02）：236-242.

[5]许永成.船舶主机推进控制系统的故障分析[J].珠江水运，2019（24）：96-97.