趙利家¹　馮鐵樓²

（1.大連遼南船廠，遼寧大連　116041；2.大連地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，遼寧大連　116041）

導(dǎo)語(yǔ)：某船安裝主柴油機(jī)兩臺(tái)，減速齒輪箱兩臺(tái)，呈左右舷布置。柴油機(jī)型號(hào)為12PA6V一280，額定轉(zhuǎn)速 1000r/min。齒輪箱型號(hào)為GWH6066，傳動(dòng)比為3.5833：1。

該船自建造出廠后，就出現(xiàn)齒輪箱滑油溫度高現(xiàn)象，并在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，左機(jī)齒輪箱一直處于溫度偏高狀態(tài)，直接影響運(yùn)行及設(shè)備使用安全。

此次，該船處于中修階段，我們對(duì)齒輪箱進(jìn)行徹底拆檢排查，經(jīng)分析研究查找出摩擦片安裝順序錯(cuò)誤、冷卻器冷卻面積不足、摩擦片軸向間隙小及滑動(dòng)軸承間隙小等設(shè)計(jì)缺陷并給予排除。

憑借同類(lèi)型齒輪箱的修理經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)齒輪箱進(jìn)行了局部改進(jìn)性維修，解決了齒輪箱溫度高的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)此次修理，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，在此進(jìn)行總結(jié)，從而為修理該類(lèi)型齒輪箱技術(shù)人員提供參考。 

一　故障現(xiàn)象

該型齒輪箱接排轉(zhuǎn)速為450r/min，在低 轉(zhuǎn)速情況下，齒輪箱潤(rùn)滑油壓力、工作壓力、滑油溫度、推力軸承溫度、支點(diǎn)軸承溫度及摩擦片離合器箱體處溫度均處于正常狀態(tài)。

比較左右兩臺(tái)齒輪箱相同轉(zhuǎn)速下的各個(gè)參數(shù)，在負(fù)荷450r/min、680r/min、820r/min工況時(shí)，左右齒輪箱工作各參數(shù)基本一致，在轉(zhuǎn)速加至920r/min時(shí)，左 、右齒輪箱溫度出現(xiàn)差異。

具體數(shù)值如表1所示。

由表1可以看出，在高轉(zhuǎn)速時(shí)左齒輪箱的總體溫度要比右齒輪箱高十幾度。

此外，在正車(chē)工況960r/min時(shí)，用點(diǎn)溫計(jì)對(duì)齒輪箱輸入端箱體溫度進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，左齒輪箱離合器處箱體溫度為80℃ ，而右齒輪箱離合器處箱體溫度為62℃。

二　原因分析

首先，我們先了解一下GWH6066型正倒車(chē)離合減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)組成和工作原理。

GWH6066齒輪箱展開(kāi)剖視圖及傳動(dòng)路線

齒輪箱由正、倒車(chē)離合器機(jī)構(gòu)和斜齒圓柱齒輪減速齒輪機(jī)構(gòu)組成，輸入軸與正車(chē)離合器殼體聯(lián)接，正車(chē)離合器殼體與正車(chē)空心齒輪軸通過(guò)內(nèi)外摩擦片聯(lián)接，正車(chē)空心齒輪軸上 的齒輪與輸出軸上的齒輪相嚙合；正車(chē)離合器殼體上的主動(dòng)齒輪與倒車(chē)離合器殼體上的從動(dòng)齒輪嚙合，倒車(chē)離合器殼體通過(guò)內(nèi)外摩擦片與倒車(chē)空心齒輪軸聯(lián)接，倒車(chē)空心齒輪軸上的齒輪與輸出軸上的齒輪相嚙合。

齒輪箱輸入端兩個(gè)支點(diǎn)軸承采用滾動(dòng)軸承，而輸出端兩個(gè)支點(diǎn)軸承采用滑動(dòng)軸承。

正、倒車(chē)離合機(jī)構(gòu)是由外摩擦鋼片和粉末冶金內(nèi)摩擦片組成的濕式摩擦離合器，采用液壓操縱，通過(guò)齒輪箱上二級(jí)壓力控制閥進(jìn)行離合操作。

當(dāng)離合器需合上時(shí)，壓力油進(jìn)入油缸中，推動(dòng)活塞，將內(nèi)外摩擦片壓緊，從而帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)離合器需脫開(kāi)時(shí)，停止供壓力油，作用在活塞上的油壓消失，活塞便靠彈簧的彈簧力和離心力恢復(fù)到原先位置。

這時(shí)摩擦片之間不再壓緊，處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而會(huì)產(chǎn)生相對(duì)摩擦生熱，使油溫升高。

該齒輪箱設(shè)置了冷卻器，依靠冷卻工作油對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行冷卻。

離合器上還裝有速泄閥，在脫開(kāi)離合器后，該閥使離合器活塞能盡快返回原位。

工作油切斷后，該閥活塞上的油壓消失，彈簧力和離心力迫使其返回到原來(lái)的位置，離合器油缸中的油液即可快速排出。

齒輪箱的工作狀態(tài)有三種，即正車(chē)、倒車(chē)和空車(chē)三種工作狀態(tài)。

正車(chē)：

輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)正車(chē)離合器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，而倒車(chē)離合器摩擦片脫開(kāi)，倒車(chē)空心齒輪軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，只有離合器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)壓力油推動(dòng)活塞壓緊正車(chē)離合器摩擦片時(shí)，正車(chē)空心齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)輸出齒輪嚙合，就能帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)。

倒車(chē)：

輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正車(chē)離合器摩擦片脫開(kāi)，正車(chē)空心齒輪軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，正車(chē)離合器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。

通過(guò)齒輪嚙合使倒車(chē)離合器殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)壓力油推動(dòng)活塞壓緊倒車(chē)離合器摩擦片時(shí)，倒車(chē)空心齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)輸出齒輪嚙合，就能帶動(dòng)輸出軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而帶動(dòng)軸系反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

空車(chē)：

正車(chē)和倒車(chē)離合器都脫排，不傳遞運(yùn)動(dòng)。

而齒輪箱的故障帶排是指齒輪箱脫排以后輸出軸仍然轉(zhuǎn)動(dòng)，而且長(zhǎng)時(shí)間不停。

剛性故障帶排通常是由于裝配問(wèn)題造成，如摩擦片總間隙偏小，活塞不靈活、返回彈簧損壞、摩擦片毛刺未清理干凈等，造成摩擦片半接半脫?態(tài)。

軟性故障帶排通常由于氣動(dòng)操縱閥泄漏，空車(chē)位置有少量工作油進(jìn)入離合器油缸內(nèi)，導(dǎo)致摩擦片呈半接半脫狀態(tài)。

從該型齒輪箱的結(jié)構(gòu)及工作原理來(lái)分析，齒輪箱滑油溫度高是由下面幾個(gè)因素累積疊加所反映出來(lái)的。

一是滑動(dòng)軸承本身由于異常磨損產(chǎn)生高溫；

二是倒順車(chē)離合器中摩擦片組件異常摩擦產(chǎn)生高溫；

三是齒輪箱滑油冷卻系統(tǒng)冷卻效果變差，導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走而使滑油溫度急劇升高；

四是齒輪箱滑油系統(tǒng)管路及內(nèi)部油道不暢通導(dǎo)致潤(rùn)滑油量不足造成部件熱量傳遞效果差。 

根據(jù)上述分析，我們將齒輪箱吊運(yùn)回車(chē)間，全面分解，徹底排查。

通過(guò)查閱GW型齒輪箱說(shuō)明書(shū)、詢(xún)問(wèn)船方以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)兩臺(tái)齒輪箱的比較，發(fā)現(xiàn)左齒輪箱存在如下六點(diǎn)缺陷： 

(1)齒輪箱離合器外摩擦片缺口位置放置錯(cuò)誤；

(2)齒輪箱離合器摩擦片總間隙小于規(guī)定要求；

(3)齒輪箱內(nèi)、外摩擦片疊放順序不符合工作原理；

(4)齒輪箱輸出軸滑動(dòng)軸承環(huán)狀油孔有堵塞現(xiàn)象；

(5)齒輪箱輸出軸承與軸間隙小；

(6)齒輪箱冷卻器實(shí)際冷卻面積小于設(shè)計(jì)冷卻面積。 

三　故障排查

1.離合器外摩擦片缺口位置放置錯(cuò)誤

齒輪箱離合器外摩擦片的外緣為鋸齒形，在外圓周上，均勻分布有六個(gè)缺口(每個(gè)缺口約2個(gè)齒距)，在離合器殼體內(nèi)齒上，亦均勻分布有六個(gè)缺口(每個(gè)缺口約2個(gè)齒距 )，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)判定，該缺口作用為當(dāng)正 車(chē)離合器“接排”工作時(shí)，倒車(chē)離合器“脫排 ”，倒車(chē)離合器內(nèi)、外摩擦片處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

來(lái)自離合器內(nèi)齒輪軸的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑完摩擦片后沿著這六個(gè)缺口的油孔將潤(rùn)滑和冷卻摩擦片的潤(rùn)滑油排出離合器，帶走摩擦片產(chǎn)生的熱量。

因此在安裝時(shí)，外摩擦片缺口與離合器殼體內(nèi)齒缺口應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。

而在拆卸時(shí)發(fā)現(xiàn)，離合器外摩擦片缺口與離合器殼體內(nèi)齒缺口沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)，僅有兩個(gè)缺口重合，這樣就會(huì)導(dǎo)致倒車(chē)離合器“脫排”時(shí) ，摩擦片間的潤(rùn)滑和冷卻油不能及時(shí)排出，造成摩擦片溫度升高，間接導(dǎo)致齒輪箱滑油溫度升高。

2.齒輪箱離合器摩擦片總軸向間隙小

在拆卸階段，通過(guò)對(duì)左齒輪箱離合器摩擦片總軸向間隙進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)，左齒輪箱離合器摩擦片總間隙為4.7mm，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定摩擦片總軸向間隙，正車(chē)離合器為5.5mm~ 6.0mm，倒車(chē)離合器為5.5mm～6.0mm。左齒輪箱摩擦片實(shí)際總間隙比規(guī)定間隙小1.3mm。 

當(dāng)需要脫開(kāi)離合器時(shí)，將工作油停掉，活塞不再承受壓力，復(fù)位彈簧將活塞推回原位，但由于摩擦片軸向間隙小，摩擦片之間存在似接觸而非接觸狀態(tài)，內(nèi)外摩擦片會(huì)產(chǎn)生相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，摩擦生熱使摩擦片溫度升高，熱量積聚來(lái)不及導(dǎo)出，導(dǎo)致滑油溫度升高，齒輪箱溫度也升高。

3.齒輪箱內(nèi)、外摩擦片疊放順序問(wèn)題

GW系列齒輪箱離合器內(nèi)外摩擦片以交替順序安裝，由于內(nèi)外摩擦片數(shù)量多，在正車(chē) 離合器工作時(shí)，增大摩擦力，傳遞更大的扭矩來(lái)滿足艦船高負(fù)荷運(yùn)行的需求。

而在倒車(chē)離合器工作時(shí)，由于艦船所需負(fù)荷低，不需要傳遞較大的扭矩，這時(shí)需要的摩擦力也小，故內(nèi)外摩擦片組件數(shù)量也可減少一些。

由于該齒輪箱倒車(chē)離合器現(xiàn)在的安裝方式，增加了內(nèi)外摩擦片組件數(shù)量。

齒輪箱經(jīng)常處于正車(chē)狀態(tài)，倒車(chē)離合器中的內(nèi)、外摩擦片長(zhǎng)期相對(duì)摩擦生熱，潤(rùn)滑油不能及時(shí)把此熱量帶走，Z終導(dǎo)致了滑油溫度升高。

4.齒輪箱輸出軸滑動(dòng)軸承環(huán)狀油孔堵塞

在拆卸修理階段，通過(guò)對(duì)左右齒輪箱結(jié)構(gòu)的比較，發(fā)現(xiàn)右齒輪箱輸出軸滑動(dòng)軸承上、下軸瓦上有細(xì)小油孔，上、下軸瓦各五個(gè)油孔，在軸承上成環(huán)狀均勻分布。

經(jīng)分析，這些油孔的作用是將齒輪箱箱體內(nèi)部的潤(rùn)滑油通過(guò)這十個(gè)油孔噴濺到齒輪箱推力軸承的推力面上，對(duì)推力塊進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻。

右齒輪箱這十個(gè)油孔全部通暢，而左齒輪箱這十個(gè)油孔被盲堵封堵，起不到對(duì)推力塊進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻的作用。因此，也會(huì)導(dǎo)致齒輪箱滑油溫度升高。

5.齒輪箱輸出軸承與軸配合間隙小

通過(guò)查閱《船舶柴油機(jī)潤(rùn)滑》可知，滑動(dòng)軸承屬于液體動(dòng)壓支承軸承，如果間隙適當(dāng)，軸頸和軸承之間有一定的偏心度，有利于建立承受負(fù)荷的油楔或油膜。

如果間隙太大，軸承兩端的漏油就會(huì)過(guò)大，從而會(huì)降低油膜承受負(fù)荷的壓力。

如果間隙太小，油楔也會(huì)較小，即使其他 因素有利于建立油膜，但過(guò)小的間隙卻會(huì)妨礙軸頸在油膜上“浮動(dòng) ”，摩擦面積增大，摩擦功率加大，摩擦產(chǎn)生的熱量增多，軸承溫度升高。油楔過(guò)小，滑油流動(dòng)性差，散熱效果差。

通過(guò)分解齒輪箱，測(cè)量齒輪箱輸出軸直徑為300mm，測(cè)量滑動(dòng)軸承與軸配合間隙為0.20mm，而標(biāo)準(zhǔn)要求軸徑在280mm~ 320mm范圍內(nèi)，滑動(dòng)軸承與軸配合間隙應(yīng)為0.36mm~0.44mm。

實(shí)際間隙小于標(biāo)準(zhǔn)要求的間隙，因此滑軸承因摩擦產(chǎn)生的熱量增多，潤(rùn)滑油來(lái)不及帶走熱量，迅速積聚使軸承溫度升高。

6.齒輪箱冷卻器實(shí)際冷卻面積小于設(shè)計(jì)要求

該齒輪箱配備的冷卻器型號(hào)為CYLR10，冷卻器芯子規(guī)格為220mm×670mm，銘牌參數(shù)規(guī)定冷卻