船用齒輪箱裝置試車狀態(tài)振動(dòng)異常解決措施

齒輪箱裝置是柴油機(jī)將動(dòng)力傳遞至螺旋槳的重要紐帶。振動(dòng)是評(píng)定齒輪箱裝置運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量的主要指標(biāo)，也決定了齒輪箱裝置的質(zhì)量。本文針對(duì)某船用齒輪箱裝置在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)超標(biāo)的情況，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證定位引起振動(dòng)超標(biāo)的原因，并在此基礎(chǔ)上探索預(yù)防和減小振動(dòng)的措施。一、齒輪箱裝置試驗(yàn)方案被試齒輪箱形式為雙輸入、單輸出。通過(guò)該齒輪箱裝置將兩臺(tái)柴油機(jī)動(dòng)力傳遞到槳軸上。按設(shè)計(jì)工況布置試驗(yàn)方案，如圖1所示。圖1試驗(yàn)布置采用兩臺(tái)拖動(dòng)電機(jī)，通過(guò)扭矩儀后聯(lián)接齒輪箱輸入部分;齒輪箱輸出部分則通過(guò)一臺(tái)陪試箱將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換至輸入轉(zhuǎn)速值后，通過(guò)扭矩儀聯(lián)接后端加載電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱裝置的加載功能。按設(shè)計(jì)要求，在齒輪箱裝置的安裝面上布置測(cè)點(diǎn)并安裝振動(dòng)傳感器，以測(cè)量加載過(guò)程中各點(diǎn)的振動(dòng)情況。測(cè)點(diǎn)分布如圖2所示。圖2測(cè)點(diǎn)布置二、試驗(yàn)結(jié)果及分析齒輪箱裝置在功率為2×1000kW、輸入轉(zhuǎn)速分別為480r/min和600r/min的工況下，機(jī)腳處測(cè)點(diǎn)平均加速度的總振級(jí)值分別為114.86dB(要求值為≤115dB)和122.66dB(要求值為≤120dB)?？梢?jiàn)該齒輪箱裝置振動(dòng)性能未達(dá)標(biāo)。分析振動(dòng)數(shù)值并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，列出導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)的潛在因素如下:(1)輸入軸系線速度較高，達(dá)到28m/s，軸系動(dòng)平衡精度等級(jí)設(shè)計(jì)不合理;(2)齒輪箱裝置與安裝基座、安裝基座與槽鐵之間聯(lián)接扭力不達(dá)標(biāo)，或聯(lián)接螺母有松動(dòng)情況;(3)齒輪箱裝置冷、熱態(tài)間溫差與預(yù)計(jì)不一致，導(dǎo)致臺(tái)架對(duì)中數(shù)據(jù)計(jì)算有偏差;(4)箱體外部管路附件支撐不牢固，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生抖動(dòng)，導(dǎo)致齒輪箱裝置整體振動(dòng)增大。三、解決措施根據(jù)原因分析，擬定以下解決方案:(1)對(duì)輸入軸軸系重新做動(dòng)平衡試驗(yàn)，將動(dòng)平衡精度等級(jí)從原先的G6.3提升至G2.5;(2)復(fù)查聯(lián)接處緊固件扭力值;(3)重新計(jì)算齒輪箱裝置溫升后的軸線偏移量，并在冷態(tài)對(duì)中時(shí)進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償;(4)對(duì)外部油管及泵閥等油路部件支撐做加固。首先，用扭力扳手對(duì)螺栓扭力值進(jìn)行復(fù)查，并對(duì)復(fù)查完的螺栓用記號(hào)筆劃線做記號(hào)，方便在加載過(guò)程中檢查是否有松動(dòng)現(xiàn)象。另外，在槽鐵與基座、基座與齒輪箱裝置之間打絲表，檢查加載時(shí)臺(tái)位是否發(fā)生跑動(dòng)。其次，對(duì)箱體上管路附件的安裝面增加隔振裝置;排除管路附件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)齒輪箱裝置造成影響;對(duì)懸深較長(zhǎng)的油管等附件增加與箱體固定的支撐，避免因管路抖動(dòng)產(chǎn)生的異常振動(dòng)對(duì)齒輪箱裝置的整體振動(dòng)帶來(lái)影響。完成上述改進(jìn)后進(jìn)行第一次摸底試驗(yàn)。在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測(cè)點(diǎn)平均加速度總振級(jí)值為112.66dB和121.66dB，與改進(jìn)前相比分別下降了2.2dB和1dB，但還不達(dá)標(biāo)。針對(duì)高轉(zhuǎn)速下振動(dòng)還是不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，將輸入軸系從箱體內(nèi)部取出，上動(dòng)平衡儀重新做動(dòng)平衡試驗(yàn)，并將精度等級(jí)提高至G2.5，排除軸系不平衡量過(guò)大導(dǎo)致振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。完成后進(jìn)行第二次摸底試驗(yàn)。

在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測(cè)點(diǎn)平均加速度總振級(jí)值分別為111.86dB和117.38dB，在第一次改進(jìn)的基礎(chǔ)上又分別下降了0.8dB和4.28dB;且各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。分析之前的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到:齒輪箱裝置運(yùn)行穩(wěn)定后的熱態(tài)平衡溫度為51℃，室溫為20℃，溫升為31℃。據(jù)此修正臺(tái)架對(duì)中數(shù)據(jù)。圖3典型的近似熱膨脹位置變化示意圖圖3為典型的近似熱膨脹位置變化示意圖。據(jù)圖3并根據(jù)式修正后的臺(tái)架對(duì)中數(shù)據(jù)如下:

在冷態(tài)對(duì)中條件下，輸出側(cè)，陪試箱低速軸軸心相對(duì)于齒輪箱裝置輸出軸軸心上偏0.15+0.025mm;陪試箱高速軸軸心相對(duì)于扭矩儀軸心下偏0.22(0/－0.025)mm，向陪試箱低速軸側(cè)偏0.33－0.025mm;扭矩儀軸心相對(duì)加載電機(jī)上偏0.14(0/－0.025)mm。輸入側(cè)，扭矩儀軸心相對(duì)于齒輪箱裝置輸入軸軸心上偏0.17(0/－0.025)mm;拖動(dòng)電機(jī)冷態(tài)軸心相對(duì)于扭矩儀軸心上偏0.035(0/－0.025)mm。各處法蘭端面跳動(dòng):

法蘭直徑每100mm不大于0.01mm。隨后進(jìn)行第三次摸底試驗(yàn)。振動(dòng)測(cè)量值如下:在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測(cè)點(diǎn)平均加速度總振級(jí)值分別為110.38dB和114.71dB，符合設(shè)計(jì)要求。四、結(jié)論在綜合分析引起齒輪箱裝置振動(dòng)超標(biāo)的原因后采取了一系列解決措施，得到以下結(jié)論:基座聯(lián)接處緊固件扭力不達(dá)標(biāo)、管路懸伸過(guò)