Z型舵桨离合器故障分析及处置探讨

1、    z型舵桨离合器故障分析及处置探讨    摘要：文章根据某拖轮舵桨离合器脱开故障的处置过程，分析了拖轮常见的z型舵桨湿式多片式离合器的工作原理，总结了舵桨离合器故障检查的方法，对于采用液压湿式多片式离合器的z型舵桨的类似故障排除有一定参考意义。关键词：拖轮；z型舵桨；离合器；故障分析；故障排除 ：a：u672 ：1009-2374（2015）29-0105-02 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.29.053摩擦离合器是目前全回转拖轮船舶动力装置广泛采用的舵桨附属部件，它是利用离合器摩擦面之间的摩擦力矩将动力从主动轴传到

2、从动轴。对于港口作业全回转拖轮来说，摩擦离合器可以方便地适用于主机频繁启停、船舶机动操作为主的特殊作业特点，通过使主动轴与从动轴结合或脱开，使船舶迅速由空车待命状态转入作业状态，从而大幅度节省燃油消耗，有利于节能减排。目前，拖轮z型舵桨装置经常使用的有多片式摩擦离合器、锥形摩擦离合器、滑差式摩擦离合器和气胎摩擦离合器等。在对“神华拖2”轮离合器脱开故障的分析和维修过程中积累了一些关于多片式摩擦离合器的经验，在此进行总结，希望能对广大船员和船舶维修从业人员提供一定参考。1 故障概况“神华拖2”轮是神华黄骅港务公司2001年建造的全回转拖轮，船长35m，船宽9.8m，主机型号为“洋马6n260-e

3、n”，功率1471kw×2，z型舵桨装置型号为“罗尔斯-罗伊斯us205”，采用多片式湿式摩擦离合器。该船主要承担黄骅港内协助货船靠离泊作业和港池到锚地接送引航员作业，离合器的结合和脱开操作较为频繁。该船右舵桨离合器突然出现一次脱开失败故障，驾驶员反复操作几次后，舵桨离合器脱开成功，且无明显“带排”情况。在随后一段时间内，该舵桨离合器脱开失败故障出现频率明显增加，于是从舵桨控制系统和机械系统入手逐项分析和查找各种故障，最终确认了故障原因，并予以排除。2 离合器不能脱开故障分析和处置2.1 多片式湿式摩擦离合器结构和原理多片式湿式摩擦离合器安装在舵桨齿轮箱输入主动轴上，传递扭矩的钢片和

4、摩擦片组合分别交替安装在主动轴和从动轴上。当压力油进入液压缸时，活塞向主动轴方向滑动，将钢片和摩擦片组合压紧，通过摩擦力将主动轴的扭矩传递给从动轴，实现舵桨机构与主机的同步运转。当液压缸齿轮油泄压后，弹簧的复原力矩将活塞推向从动轴方向，钢片和摩擦片组合之间恢复间隙状态，通过摩擦力将主动轴传递给从动轴的扭矩消失，主机实现空载运转。2.2 离合器电控液压系统的控制过程驾驶员向下稍旋转控制手柄（约5°），舵桨控制单元acu判断控制手柄旋转角度达到设定值，同时主机转速处于怠速状态，则自动输出舵桨离合器结合信号。若控制手柄旋转恢复到0°时，舵桨控制单元acu判断控制手柄旋转角度达到设

5、定值，则自动输出舵桨离合器脱开信号。在舵桨控制单元acu输出离合器结合信号时，电磁阀y53首先通电吸合（y53指示灯闪亮），p1-a1油路通，离合器减压控制阀动作使控制齿轮油压力pcl=24bar降至pen=8bar。经过约1s后，离合器控制电磁阀y51通电吸合，p-a油路通，pen=8bar控制齿轮油进入离合器液压油缸内，活塞向主动轴方向滑动，克服弹簧弹力使钢片和摩擦片组合初步贴合在一起，以减小离合器结合过程中的冲击。再经过约2s，电磁阀y53断电，p1-a1油路截止，控制齿轮油压力由pen=8bar恢复至pcl=24bar，pcl=24bar控制齿轮油使活塞把钢片和摩擦片组合更加紧密地贴合

6、在一起，完成离合器结合，电磁阀y51指示灯长亮。在舵桨控制单元acu输出离合器脱开信号时，离合器控制电磁阀y50通电吸合，pcl=24bar齿轮油截止，t-a油路通，离合器液压油缸泄压，弹簧的复原力矩将活塞推向从动轴方向，钢片和摩擦片组合之间恢复间隙状态，完成离合器脱开，电磁阀y50指示灯长亮。2.3 舵桨离合器故障检查和分析过程2.3.1 检查舵桨控制手柄信号给定是否正确。若舵桨控制手柄电位器出现故障，信号给定出现错误时，舵桨控制单元acu将无法正确判断驾驶员操作指令，不能正确输出离合器结合或脱开信号。为此，将一个电流表（或用万用表电流档）串联接入舵桨控制单元acu接线排上的420ma接线端

7、子，测量420ma电流随手柄旋转变化情况，测量结果未见异常。2.3.2 检查舵桨离合器控制阀开启是否正常。离合器结合过程中，若电磁阀y53正常吸合，齿轮油压力表指示压力将会降到8bar，并保持约34s。若电磁阀y53不能正常吸合，则会出现离合器结合过程中冲击较大的现象。若y50、y51不能正常吸合或释放，则滑阀将不能把离合器控制油路正确启闭，会导致离合器结合或脱开控制失灵。故障状态下检查舵桨离合器控制阀，确认该离合器控制阀随舵桨控制手柄旋转，电磁阀y53、y51、y50通电吸合过程均正常，指示灯指示正常。拆检离合器控制阀滑阀，确认内部清洁，没有明显划痕和变形，滑阀在阀体内滑动顺畅。2.3.3

8、检查舵桨离合器控制齿轮油是否正常。经过检查确认离合器控制油路及其他管路均无泄露，各压力测量点检查确认压力正常，没有堵塞现象。打开离合器控制齿轮油滤器检查，确认滤器内无异常磨屑，油质正常。2.3.4 离合器故障分析和处置。通过上述检查，基本可以排除离合器本体以外的电气控制和液压系统导致故障的可能，问题应该在离合器本体内。从滤器检查结果正常和离合器脱开后并无明显“带排”现象分析，钢片和摩擦片组合之间尚无明显的变形和烧蚀故障。根据设备厂家提供的技术手册和得到的相关资料进行检索，并未发现类似故障的案例和解决方案，必须对该离合器解体。解体后，发现螺栓有多根断裂，其他螺栓拉长变形，压盘向一侧翘起。在此状态

9、下进行离合器结合操作时，压盘在剩余压紧螺栓的作用下与离合器液压油缸活塞可以将钢片和摩擦片组合压紧传递扭矩。进行离合器脱开操作时，压盘翘起一侧弹簧复原力矩不足，离合器液压油缸活塞不能复位，导致离合器脱开失败。经分析认为，该舵桨离合器已使用十余年，以往检查离合器时，轮机人员往往根据经验重点关注钢片和摩擦片组合的磨损情况，极少关注压盘压紧螺栓的损伤。由于从未听说压盘压紧螺栓断裂的情况发生，一般性拆检确定钢片和摩擦片组合正常后即不再进一步拆检或更换压盘压紧螺栓。经过进一步检查，确认钢片和摩擦片组合磨损量均正常，未出现其他结构损伤。便将残余的螺栓全部取出，检查确认螺纹孔内没有明显变形，对全部螺栓用同型号

10、的新螺栓进行了替换。组装完毕后试车，该舵桨离合器不能脱开故障完全消除。3 防止离合器故障的日常管理措施（1）加强齿轮油（或液压油）日常管理。每日检查油位，查看油品有无明显变质，消除部件和管路的泄露；（2）每年或2000小时对齿轮油（或液压油）进行化验，必要时更新，滤器也要同时随之更新；（3）每两年或4000小时检查和调整相应的液压元件所给定的数值，并打开离合器检查一次；（4）设备运转期间，轮机值班人员应加强对舵桨的巡回检查，注意齿轮油（或液压油）的温度和压力变化，用手摸或点温计点测离合器及其他相关运动件的外壳温度，确保冷却器冷却海水畅通，以防过热；（5）船舶作业期间尽量减少离合器的结合和脱开次数，减少对相关机械部件的冲击。z型舵桨的全回转拖轮需短时间待命时，采用两个舵桨同时向外对吹的方式保持船位，减少设备损耗；需较长时间待命时，再将离合器脱开，从而更加有效地降低设备损耗和节约油耗。4 结语由于该us205舵桨的多片式湿式摩擦离合器是罗尔斯-罗伊斯公司外购产品，舵桨用户手册缺少该离合器的详细技术资