300 kN液压摩擦绞车故障分析和修复总结

耿建斌

（淮安市万润通用机械有限公司，江苏 淮安223005）

300 kN液压摩擦绞车故障分析和修复总结

耿建斌

（淮安市万润通用机械有限公司，江苏 淮安223005）

本文针对长雁8号工程船300kN摩擦绞车使用中出现的故障，分析产生故障的原因，提出整改修复方案，总结成功修复的经验。[关键词]摩擦绞车；齿轮传动；啮合；悬臂安装

长江宜昌航道工程局长雁8号工程船，主要用于长江急流航道铺排作业，该船安装某公司生产的8台300kN液压摩擦绞车，用来起锚、抛锚，使船舶移动和定位。液压摩擦绞车形式如附图1所示，为卧式，前后主轴上各安装有一只卷筒，钢索张紧安装在两卷筒上，低速大扭矩液压马达经二级开式齿轮传动，传递扭矩给卷筒齿轮，驱动两卷筒，进行收、放缆索工作。

1.液压马达2.马达小齿轮3.大齿轮4.中间传动轴5.悬臂轴承座6.中间轴小齿轮7.卷筒齿轮图1摩擦绞车示意图

工程船使用几个月后，摩擦绞车陆续出现故障，表现在中间轴小齿轮齿面出现变形，进而使卷筒大齿轮齿面也破损，严重的一台，甚至马达小齿轮和配对的大齿轮也变形损坏，绞车不能使用，影响工程船正常使用。用户发现问题严重，通知某公司派人到船上去了解情况，协助查明原因。据船上施工人员反映，绞车刚开始使用时，没什么问题，施工使用一段时间后就开始发现齿面破损，施工频率高的绞车问题更严重，施工频率低的绞车问题轻一些。另外，中间轴上的两端圆锥滚子轴承常发生保持架脱落，滚柱散落现象，已更换了几套轴承。

经相关人员分析研究，技术人员反映该300 kN液压摩擦绞车是某公司从某研究所引进图纸技术生产的产品，图纸已经过中国船级社审核，理论计算无问题，齿轮传动是两级开式齿轮，小齿轮选用材料是高强度合金钢42CrMo，大齿轮选用的材料是ZG35CrMo，材料经调质处理，齿轮是按照GB／T3480-1999《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》校核机械强度，其机械性能满足安全系数要求。产品出厂时，在工厂试验台架上也严格经过负载试验，通过验船师的出厂检查验收。设计计算和台架试验都没问题，用户使用一段时间后绞车陆续出现故障，问题到底出在什么地方呢。经过又一次走访用户，查看绞车实际使用情况，经过现场施工和了解操作者的反映，通过分析判断，发现问题出在绞车中间轴的悬臂轴承支座和选用的圆锥滚柱轴承上。中间轴轴承座安装示意图，见附图2。

1.中间轴大齿轮2.墙架轴承座3中间轴4.中间轴圆锥轴承5.中间轴悬臂轴承座6.小齿轮7.离合器8.右墙架图2中间轴轴承座安装示意图

图3 中间轴小齿轮水平面受力图

在产品结构上，中间轴的轴承座悬臂式安装是为不影响钢索通过，从理论上来讲，绞车工作时，中间轴小齿轮（即悬臂轴承座）同时承受卷筒上两大齿轮的水平径向力，见附图3，两水平径向力数值相同，方向相反，两力抵消，悬臂轴承座不受侧向水平作用力，而实际工况中发现，出现冲击载荷时，中间悬臂轴承座会左右轻微晃动，这是因为大小齿轮中间有齿轮间隙，在绞车启动和承受冲击负荷的瞬间，两对大小齿轮不一定同时啮合，就使得中间轴悬臂轴承座承受到瞬间的单侧水平径向力，由于中间轴承座是悬臂式安装，刚性不足，在受到单向水平径向力时，就会产生微量的左右摇摆，短期使用时，轴承座支撑是弹性变形，问题不大，时间长时，轴承座支撑逐渐由弹性变形转化到塑性变形，这时中间轴两轴承座已不同心，造成两对开式齿轮不能正常啮合运转，使得大小齿轮承受非正常冲击载荷，逐渐挤压变形。圆锥子柱轴承的损坏，是因轴承座支撑变形时，轴承内、外圈不能同心，再受到一定的冲击载荷，就会使轴承滚柱挤出保持架，轴承报废。

查找分析绞车故障的原因后，决定修复工作要重点解决中间轴悬臂轴承座钢性不足的问题，将悬臂轴承座改装到右侧墙架上，绞车左右墙架都是双墙板设计，刚性很好。另外，绞车整体框架是钢结构件，难免存在轴承座间的微小变形，如将两端轴承由圆锥滚子轴承改为调心滚子轴承，就能较好地克服微量的位置误差，使得两对开式齿轮正常运转，传递扭矩。

绞车返厂后，按照修复方案，某公司重新加工大小齿轮、中间轴、轴承座，并将悬臂轴承座改装在右侧墙架上，中间轴两端轴承座更换调心滚子轴承，完工后，先在工厂试验台架上按额定负载进行工厂台架试验，特意观察了中间轴的两端轴承座，没有发现晃动现象，证明轴承座刚性很好。该绞车经船东认可，在工程船上安装使用，经过几个工程的施工检验，效果很好，再没有以前的故障发生，证明事先的分析判断正确，修复可靠。后来船东又将其余七台绞车全部返厂按既定规划进行修复，在工程船上使用后，全都没有发现问题，修复工作得到了用户的认可，新的绞车结构保证了工程船的正常施工。

通过这次长雁号工程船液压摩擦绞车故障问题的分析和绞车修复工作，对摩擦式绞车的结构设计有了进一步的认识，工厂同类产品结构已按修改过的方案重新设计，其他用户使用后，再没有出现问题。摩擦绞车设计一是不能迷信权威，二是产品结构设计一定要理论结合实际，发现问题时，要透过现象看本质，在实践中不断总结，才能使产品不断完善和提高。

[1]机械工业部.机械设计手册.

[2]GB／T3480-1999.渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法.

TH132

A

1671-0037（2014）02-84-1.5

2014年2月11日。

耿建斌（1959.1-），男，副总经理，工程师，研究方向：产品设计和技术管理工作。