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深科拖7液压马达解体和故障分析报告

发布时间:2014-03-20 16:06   浏览次数:
    深科拖7轮机长焦安宇在轮机管理中,注重细节,对出现的问题分析研究,刨根问底,找出故障原因;在修理的过程中,利用照片进行记录,工程完工后认真总结,并进行自我剖析,这种谦虚、务实、认真的工作作风值得我们每个轮机工作人员学习,希望大家学习这种严谨的工作态度,对出现的问题进行总结分析,供大家学习分享。——宋俊明

                                                                                                                                                                                                                                                                           
深科拖7液压马达解体和故障分析报告
 
 作者     深科拖7轮机长   焦安宇
     故障现象:起锚速度慢,力矩小,在重负荷停车时,时有发生轻微的反转现象,经检查液压油泵、安全溢流阀、换向流量比例组合式操纵阀均正常。
     XHM液压马达是一种曲轴连杆式低速大扭矩液压马达,拖7锚机所使用的型号是XHM16-3000,由宁波新宏液压有限公司制造,型号中16表示最高油压16Mpa,3000即液压马达每分钟理论排量3000ml。


图1   XSM16-3000液压马达结构图
 
01.活塞 02.卡环 03.连杆 04.定位肖 05.十字轴 06.液压马达体 07.大端盖 08.缸盖 09.曲轴10.滾柱轴承套 11.挡圈 12.挡板 13.螺钉 15.配油盘 16.通油盘
 

图2   XHM16-3000液压马达外观图
 
    从拆卸通油罩开始,对马达进行解体,通油盘由5枚M12内六角螺钉固定在马达的前端,拆下螺钉后,用橡胶鎯头轻敲通油罩将其震松取下,同时将连接配油盘与曲轴的十字轴取出,配油盘与马达结合面属精密贴合平面,其间有2颗定位肖,注意不要碰刮损伤。
    然后将马达翻转使大端盖朝上,拆卸20枚M12内六角螺钉,使用2枚M12螺钉顶升大端盖并将其移开。

图3  大端盖和拆除曲轴后的内部图
 
    通过摇晃和提拉曲轴,将曲轴连同大端盖侧的轴承一并取出,该型马达两端的轴承均为圆锥滾子轴承,靠大端盖一侧的轴承型号3717,靠配油盘一侧的是3715,曲轴上的滾子轴承是曲轴的一部分,轴向4列圆柱滾子,可以拆除侧面的小盖板后将滾子取出,轴承外圈直径162。
    连杆与曲轴上的滾子轴承外圈通过弧面贴合在一起,连杆的弧形托板在轴向的两侧各有一道凹槽,安装在凹槽中内径180的卡环保证了活塞杆与曲轴的正确贴合。
 

图4   曲轴

    拆出嵌装在马达壳体上的3715轴承及其外圈后,就可以从马达腔内部将活塞抽出。马达活塞ø110,h77,连杆小端与活塞内腔采用球形吻合面,用尼龙哈夫夹和内圆卡簧固定,连杆大端是一块与曲轴的滾柱轴承外圈相吻合的弧形板。
    图5所示为活塞、连杆和卡簧,其中白色物是尼龙材料的哈夫夹,大圆环为保持连杆与曲轴正确贴合的卡环。

图5   活塞、连杆和卡簧
    如图6所示,5只活塞中的2只连杆托板上有明显裂纹。5只活塞与油缸也都有磨损现象。这种液压马达的连杆托板与曲轴上的滾柱轴承外圈间,在运转中紧密贴合并传递力矩,为了防止连杆托板与轴承外圈间的摩擦,在活塞、连杆中心钻有一小孔引入液压油以建立静压平衡。此处发生裂纹,可能是制造时该2缸连杆托板与曲轴滾柱轴承外圈贴合不良,静压平衡未成功建立,连杆托板因过大的局部受力而变形并导致破裂。从该裂纹处泄漏的液压油所造成的容积损失和连杆与曲轴间发生直接的机械摩擦所造成的机械损失,在一定程度会导致马达转动速度变慢、输出力矩减小。

图6 连杆托板上的裂纹
    通油罩如图7所示,配油盘的静盘压配在通油罩的配油罩上,通过十字轴,使动盘与曲轴保持同步转动,动盘的背后有一个浮动式密封环以保持A、B油腔间的隔离,该密封环为尼龙材质,背后衬有一条O型橡胶圈,装入后,密封环的平面应高出中间台阶0.05mm或与台阶平齐,由于密封环及其对应配合平面己有明显磨损,该密封机构己不能很好的提供密封作用,液压马达工作时,A、B油腔间发生泄漏,不仅使马达的容积效率降低,且由于A、B油腔间发生内漏,当液压马达在重负荷的拖拽下,就可能产生反转现象。

图7  通油罩及解体图
    在通油罩上还安装有一只平衡阀,其外观和内部零件如图8所示。该阀的作用是防止抛锚过程中,马达在锚及锚链的重量拖坠下发生超速转动,经解体检查,该阀完全正常。

图8  平衡阀
    从拆解情况看,若需修复该液压马达,至少需要曲轴一根,活塞与连杆组件2套,通油罩含配油盘及平衡阀总成一个,密封衬圈一台套,大端盖内六角螺钉20枚,通油罩内六角螺钉5枚。
    通过拆解分析,完全打破了笔者过去认为活塞式(或称为柱塞式)液压马达本身在正常使用中极少发生故障的经验。在三用船上,每天起抛锚次数多,锚机使用强度大大超过一般货船,当锚机系统发生故障的时候,绝不能仅凭经验将液压马达排除在故障原因之外,以致贻误最佳修理时机,造成安全生产上的被动局面。
    拖7锚机在日常使用时,油压通常在6Mpa左右,当起锚过程中锚离地后或其他负荷较重一些时,油压约8Mpa,瞬间波动可达到约12Mpa,但这种波动持续时间一般仅数秒。平时使用和检查均正常,拆洗回油滤器除有极微量的绒毛样物质外,基本上都很干净,运转中也无异常振动和噪音。
    在今年4月初,发现锚机力量较往常变小,速度也偏慢,对锚机进行了一些检查,但未发现明显的问题,4月23日进新河船厂作升级改造,该问题暂时搁置下来,当时大家在讨论锚机问题时,认为问题是出在液压马达上,但马达本身发生问题的可能不大,应该是平衡阀或配油盘的问题,可以自己解决。因此也就没有向公司提出锚机液压系统修理的要求,实际上再出现类似问题时做一个简单的实验就可以确定马达是否有问题,就是将柱塞润滑油腔的回油管路打开(如图2左图红色箭头即为回油管),启动马达,如果该管路回油过大,就说明马达的密封件已经损坏。
    由于升级改造工程比较繁忙,直到5月16日才对锚机进行了检查和试运转,当时锚机状况还比较好,清洗滤器和更换液压油后,请水手长试用认为还是不够力。由于当时对锚机的这个问题缺乏警觉性,在未经详细检查的情况下,盲目的认为船上能够自行解决,就又拖了下来。直到船起租后,经过对锚机液压系统各阀件的拆检和调整、更换,锚机力量不足的现象仍无改善,这时才意识到,问题就出在液压马达本身,必须要拆检液压马达才能解决问题,而由于时间、备件和工具设备等方面的原因,船上难以自行完成液压马达的拆修,只好向公司提出航修申请。
    由于船舶管理人员的判断失误和盲目自信,错过了在厂修期间解决锚机问题的最好时机,致使拖7锚机带着重大隐患出厂。所幸其后各方面协调下,组织人力物力,抓紧有利时机紧急采购相应备件并更换了液压马达,才及时消除了该隐患,没有造成安全生产上的损失,教训极其深刻。
 

 
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