船舶四冲程柴油机正时齿轮故障分析.docx

一

故障发生

安庆大发柴油机累计运转26548h，上次吊缸后累计使用2612h，当运转使用2580h时，按检修计划将6只缸头悉数吊下清洁，进排气阀研磨。?

检修调整后测试显示该机运行状况良好，工况平衡。?

在定时齿轮故障发生之前，曾出现过正时齿轮室壳的惰齿轮轴座盖3有滑油飞溅出到地板，当时正在航行期间，发电机单机运行，参数及运转声音皆正常;?

图1正时齿轮之惰齿轮零件示意图

经二管轮检查，发现螺丝2松动(如图1所示)，上紧后漏泄消除，观察整机没有任何异常情况，在此后的曲拐箱内部例检中也未发现异常。?

某年4月2日船到达秦皇岛码头，装妥货，待天亮离港。

02∶25值班机工巡回检查时发现3#发电机齿轮箱里有异常声音发出，细看惰齿轮轴座盖3的螺丝2又松动了，且有滑油外溅，为避免造成更大的损坏，值班机工当机立断立即换用发电机并通知二管轮，二管轮上紧外盖螺丝并作盘车检查，盘2圈觉得没有任何异常，冲车检查也无不妥，再作试车检查，刚启动运行又听到异常声响，立刻停机。

在未查明异响来源而主观盲目启动的行为，虽然未导致直接的后果，但无疑是很危险和错误的。

二

故障检查

检查中，发现曲拐箱轴系均正常。

但是从No.6缸底部拾到一些金属碎块，其中最大一块约15mm长，成齿形，初步怀疑是某齿轮的齿崩块，后经证实是螺尾锥销的头部圆柱体断块，被运行中的齿轮趴合压出的模型。

这些螺丝断块，带有明显被压过的痕迹，后证实是螺尾锥销的尾部螺纹部分，其他皆是小碎块。

拆惰齿轮轴座盖3时，发现其4只螺丝2均被剪切并已变形，其中一只已发生断裂。

再检查正时齿轮，发现4只传动齿轮并没有按原有的记号进行装配，也没有重新做记号，说明该正时齿轮曾被拆检过，装配惰齿轮时没有按厂家记号进行，但凸轮齿轮和曲轴齿轮的相对位置在装配过程中保持正确。

拆卸凸轮齿轮后，此时正时齿轮室的损坏如图2、图3、图4所示。

图2惰齿轮2#损伤齿位(箭头所指)

图3凸轮轴齿轮损坏情况

图4惰齿轮轴及放松垫片损坏情况

1)惰齿轮1#和曲轴齿轮完好无损。?

2)惰齿轮2#有一齿中间约有15mm宽、凹进2～3mm深的月亮形，其邻齿少许，余齿皆正常，见图2。

3)凸轮齿轮整齿中位有一圈明显的挤压凹痕，如车辙印一样由重逐渐变轻，其形、位和惰齿轮2#相呼应，见图3。?

4)惰齿轮轴防松装置面目全非，其防松垫严重缺损;4只锁紧螺栓5有一折断、其余发生变形;轴定位的螺尾锥销及其锁紧螺母6均不见踪影;轴及其螺孔未变形，见图4。拆卸前，惰齿轮明显处于松弛状态。?

5)机体上惰齿轮轴7的定位孔内均留有螺尾锥销的头部断块。

三

拆卸过程注意事项

说明书提供正时齿轮的拆卸程序，不妨参照执行。?

由于受空间限制，说明书上“拆开一只飞轮螺栓并将其移到联轴节上”拆卸程序，实际操作起来很费劲。

飞轮螺栓是过盈配合的，受诸多限制，只能用恰当的螺栓来顶退，惰齿轮1#可作支撑面，将飞轮螺栓慢慢顶移至联轴节上，注意不要顶偏，当仅露出销孔时就算到位，惰齿轮正好能取出。?

禁止盘车，在拆卸过程中曲轴不得有任何转动位移变化。?

凸轮轴同样禁止转动，不得改变其与曲轴的相对位置。

因此拆卸凸轮齿轮前要自制专用工具来卡住(厂家未提供专用工具)，防止在拆卸齿轮过程中产生任何位移。?

凸轮齿轮与凸轮轴是靠键传动，紧配合，轴位上有一定的锥度，厂家未提供专用拉码工具来拆卸，也需自制。

若太紧，平衡拉紧后用铜锤敲击，使之松动，切不可强拉，以防损坏部件。

四

故障分析

正时齿轮机构是由曲轴齿轮通过惰齿轮带动凸轮轴齿轮。

惰齿轮则由惰齿轮1#和惰齿轮2#用铰制螺栓4紧固在一起组成，而支撑它的惰齿轮轴7的一端是由4只螺栓5(BoltM16×2.0×38)固定在机体上，且由2只螺尾锥销(Knockbolt10×35)来定位，而螺尾锥销则是由螺母(NutM8×1.25)锁紧固定在防松垫片上，另一端由安装在正时齿轮箱壳的惰齿轮座3来牢固支撑，并由油孔螺栓1注入滑油。?

惰齿轮轴是正时齿轮传动的关键和保证，除维系惰齿轮外，还承受着两对齿轮啮合传动产生的推力，以及由此而产生的剪切力，当然还有机体固有的震动。

从拆下的惰齿轮轴来看，锁紧螺栓5的防松仅靠垫片简单地折边，螺母6却毫无防松措施。?

柴油机运行产生的震动。当功率不平衡、轴承间隙变大等引起震动加剧，在长期作用下，使惰齿轮轴防松装置逐渐失效，导致螺栓5逐渐松动，引起防松垫片松动而不断剧烈震动，也使得螺尾锥销的螺母6逐步松动并最终脱落。?

惰齿轮轴和防松垫片一旦产生震动，就使螺尾锥销不断被剪切，长期作用的结果终使其头部圆柱体被磨切分断而掉落到惰齿轮2#上，并被高速传动的齿轮压扁，从而引起啮合齿轮的损伤。

而锥销插埋在机体上的