摘　要：本文對齒輪箱輸出端支點軸承溫度高原因（yīn）進行了分析，並製定合理（lǐ）的修理（lǐ）方案（àn）排除之。
　　關鍵詞：齒輪（lún）箱；輸出（chū）端（duān）軸承；溫度高原（yuán）因；分析；解決
　　某艦裝備主柴油機兩台，減速齒輪（lún）箱兩台，呈左右舷布置。柴油機型號為12PA6V-280，額定轉（zhuǎn）速1000轉/分。齒輪箱型號為GWH6066，傳動比為4.0962:1。其中，齒輪箱輸入端兩個支點（diǎn）軸承采用滾動軸承，而輸出端兩個支點軸承采用滑動軸（zhóu）承（chéng）。在較長一段時間內，左（zuǒ）機齒輪箱輸出端（duān）軸承（chéng）一直（zhí）處於溫度（dù）偏高的狀態（tài），導致（zhì）主機加不上轉速，直接影響（xiǎng）部隊執行任務及裝備使用（yòng）安全（quán）。經分析（xī）研（yán）究，我們對（duì）原輸出端軸承結構進行了局部改（gǎi）進性維修，比較好地解決了這（zhè）個問（wèn）題。現將分析、排除故障（zhàng）的過程綜述如下。
　　一、故障（zhàng）現象
　　該型齒（chǐ）輪（lún）箱接排轉速為450轉/分，在低轉速情況下，齒（chǐ）輪箱潤滑壓力、工作壓力、滑油溫度、推力軸承溫度、輸出端支點軸承溫度均處於正常狀態。比較左右兩台齒（chǐ）輪箱相同轉速下的各個參數（shù），在（zài）負荷450轉/分（fèn）、600轉/分、760轉/分工（gōng）況時，左右（yòu）齒輪箱工作諸（zhū）參數基本一致，在轉速加至930轉/分時，齒輪箱本身工作參數（shù）正常，但在（zài）反映齒輪箱輸出端軸承溫度參數時出現差異，右機齒（chǐ）輪箱兩個輸出端支點軸承溫度保持在42℃、43℃左右，左機的齒輪箱兩個（gè）輸出端支點軸承則溫度上（shàng）升至50℃、52℃左右，980轉/分時，右機齒輪箱輸出端軸承（chéng）溫度為44℃、45℃，而左機齒輪箱輸出端軸承溫度逐漸（jiàn）上升至63℃、65℃後基本穩定。而齒輪箱輸（shū）出端軸承允許的工作溫度為不超過60℃。
　　二、故障分析
　　GWH6066齒輪箱的潤滑係統是獨立於主機潤滑（huá）係統之外的，本身單獨設（shè）計一個齒輪泵及冷卻器（qì）。對（duì）此（cǐ）類溫度高的問題，一般也就是如下（xià）思路（lù），一是關注熱量是如何產生的，是不是（shì）屬於正常工作狀（zhuàng）況下產生的；二是關注熱量的消除有無問題，一般滑動軸承的散熱（rè）包括兩個途徑，一是（shì）由專門設置的冷卻介質帶走，冷卻介質如滑油、淡海水或空氣等。其次（cì）通過摩擦付軸瓦與瓦（wǎ）窩的緊密接觸向外散熱（rè）。三是儀表的指示是否有誤，象滑（huá）動（dòng）軸承的溫度傳感器都是由熱敏電阻製成，再經信號傳輸、處理後顯（xiǎn）示在儀表上，其如果有故障或長期工作產生誤差也（yě）會產生誤報。
　　按照由簡至繁的原則（zé），我們（men）首先對輸（shū）出端軸承的（de）溫度傳感器及儀（yí）表進（jìn）行校核，發現左右齒輪箱溫度顯示基本準確。其次，檢查海水冷卻係統，其海水冷卻係統由主機海水係統相通，主機一旦啟動，從主（zhǔ）機機帶海水泵出口分出一（yī）個支（zhī）流流（liú）向齒輪箱滑（huá）油冷卻器，然後再排出舷外。檢（jiǎn）查左機齒輪箱海水冷卻（què）係統（tǒng）相關的閥門及冷卻器，都開啟到位，冷卻器也無堵塞現象。觀察左右（yòu）舷相關冷卻管路舷外閥出口的排水量，均（jun1）相差無幾。另外，檢查滑（huá）油的動態及靜態油量（liàng），均在（zài）正常範圍，滑油係統的濾芯也十分潔淨。說明：兩個齒（chǐ）輪箱的滑（huá）油係統是正常的，海水冷卻（què）係統工作也是正（zhèng）常的。
　　從原理上（shàng）講，工作中的摩擦付是在不斷地產生熱量，而很大一部分熱（rè）量是無益的，需要借助專門的冷（lěng）卻係統將其消除。齒輪箱輸出端軸承工作中產生的熱量，一部分經過滑動軸承的下瓦通過瓦窩傳到齒輪箱構架（jià）而向船體及四周空間（jiān）傳遞，大（dà）部分是由滑（huá）油（yóu）帶走，到滑（huá）油（yóu）冷卻器卸掉。當產生的熱量與被攜帶走的熱量達到一個平衡時，輸出端軸承的溫度就表現為一個穩定值。當主機轉速（sù）提高或降低，以前所建立的平衡就會被打破，溫度會持（chí）續上升或下降，直至（zhì）新的建平衡立後，溫度值才會穩定。在（zài）主機運轉過程中，通過（guò）檢查滑油冷卻器的進出口溫差（chà），就會判斷冷卻相關組成部分工作是否處於正常狀態。正常（cháng）滑油冷卻器進出口的溫差一般在（zài）4℃－7℃左右，如果（guǒ）溫（wēn）差小（xiǎo），就要懷疑（yí）海水的流量有問題，同樣，海水的進出口一般溫差不是那麽明顯，由於海水流量（liàng）一般較大（dà），溫度的升高不是那麽明顯，用（yòng）手觸摸略有溫度（dù）上升的（de）感（gǎn）覺（jiào）。如（rú）果海水（shuǐ）溫度變（biàn）化明顯，那海水冷卻（què）係統必定有問題。另外，現代艦船的冷（lěng）卻係統除了單個設備外，許多係統都是共用的（de），即一個水（shuǐ）泵給多個設備供給冷卻水，這時，根據負載使用的實際情況，對（duì）冷卻管係的（de）閥門進行調整，負荷大的設備，供給較多（duō）的冷卻水，負荷小的設備關小閥門開度（dù）以減少冷卻（què）水供給量。但在該故障上，很明顯，齒輪箱的滑油冷卻器、海水供給係統均處於正常的狀態。
　　比（bǐ）較工作中兩台齒輪箱的參數，對應每個實際工況，除了滑油溫（wēn）度左機比右機（jī）略高3℃－4℃（但（dàn）都在40℃－60℃正常範圍內）。我（wǒ）們查詢了相關資料及以往（wǎng）的（de）修理記錄，發現，相同工況下，同一條艦船的左右主機的齒輪箱滑油溫度總會出現一定的（de）差（chà）異，我們認為3℃－4℃的溫差應是（shì）正常的，也是允許的。這與設計、製造（zào）存在的誤差，與配套係統的製作（zuò）、安裝等原因有關，從實際上講，消除上述誤差不可能也沒有必要。
　　經（jīng）研究，我們決定對（duì）該齒輪箱進行拆檢，對齒輪箱輸出（chū）軸（zhóu）、軸瓦（wǎ）進行外觀檢查及尺寸測量（liàng），從（cóng）下（xià）瓦的磨合痕跡來看，下（xià）瓦（wǎ）合金出現局部“拉著”的跡象（齒輪箱輸出軸軸（zhóu）頸無問題，光潔度很好），這與該船長期使用中出現輸出端軸承（chéng）溫度（dù）高現象的結果是（shì）相吻合的，可以想象，如果繼（jì）續長（zhǎng）時間使用、並疏於管理，盡管主機未（wèi）超負荷，輸（shū）出端軸承是很可能會被燒毀的。
　　從測量的幾何尺寸來看，圓度、圓柱度均在標準範圍之內，配合間隙也正常，下瓦除了局部發黑外，軸與瓦的磨（mó）合（hé）痕跡也分布比較均勻（yún）、持中，軸（zhóu）與下（xià）瓦接觸角大致在50度左右（yòu）。輸出軸軸（zhóu）頸的尺寸也很好，光潔度也（yě）無問題，原地測量輸出軸軸頸跳動量也在範圍之（zhī）內。從硬件來看，基本未發現什麽異常（cháng）現象。考慮到左右齒輪箱是同屬一（yī）個型號產品，右機（jī）為什麽沒有類似問題呢，我們查閱了其原始出廠記錄，發現輸出端軸承（chéng）溫度沒有超標，但右機齒輪箱輸出端軸（zhóu）承的溫度（dù）就是比左機的溫度要低（dī）7℃－8℃，當然左機輸出端軸承溫度也未超標。
　　結合船方使（shǐ）用及實際檢查情況，經分析研究，我（wǒ）們認為應排（pái）除船方使用（yòng）的問題，左機齒輪箱的故（gù）障一定有其它的原因。從軸瓦摩（mó）擦付的工作原（yuán）理出發，左機（jī）輸出端（duān）軸承溫度高，說明該摩擦付工作（zuò）中形成的油膜質量不（bú）合格（gé）或質量低。當主機接排後，原本靜止的輸出軸開始運轉，軸承間隙在（zài）軸的兩側呈正確的楔形（xíng），其幾何尺寸（cùn）由輸出軸的直徑、瓦的形狀及合（hé）理的間隙而定。這些要素已（yǐ）在檢（jiǎn）查工作（zuò）中（zhōng）得以證實（shí）而排除。大家知道，摩擦（cā）付有（yǒu）效的油（yóu）膜形成與許多因素有關，其中油楔的形成與（yǔ）之有決定性的關（guān）聯，而油楔的建立必須具備如下條件：其一輸（shū）出軸必須有一定的速度；其二，外界負荷不能過大；其三（sān）滑油的品質（zhì），如對粘（zhān）度的要求；其四，足夠的滑油量的供應。左機齒輪（lún）箱輸出端軸承是在高（gāo）負荷下出現的軸承溫度高故（gù）障，考慮上述四個必要條件，首先排除速度因素，其（qí）次排除滑（huá）油品質問題。從實際功效上講（jiǎng），兩（liǎng）台齒輪箱滑油工作溫度（dù）有3℃－4℃的溫差可以忽略不計，這也符合艦船修理（lǐ）的常規。再其次，排除（chú）負荷的（de）影響。由於兩台齒輪箱設計完全一致，軸係設計也一樣，相同轉速下，兩台主機的工況參（cān）數記錄基（jī）本一致，並且推力軸承溫度也基本一致。Z後，隻剩下滑油供應（yīng）量的問題。有人提出（chū），兩台齒輪箱的機帶滑油泵（bèng）型號（hào）完全一致，就是存在製造（zào）誤差原因，也不可能導致（zhì）高負荷下的輸出（chū）端軸承溫度（dù）高的故障。於是又進一步（bù）檢查相關潤滑係統，如殼體內油（yóu）孔的通徑與長度（dù）、相關油道（dào）的疏通等等，均未發現問題。但在對油道進行檢查時，我們發（fā）現左機齒輪（lún）箱輸出端軸（zhóu）承兩塊支點瓦的潤滑油路進口均（jun1）開在下瓦上，距剖分麵空間角不到20度（dù），如簡圖1所示。從圖中可以發現（從後向前看），滑油從右側油孔進入，但輸（shū）出軸正車方向為逆時針方向，滑油（yóu）是先（xiān）被輸出軸軸頸帶出，在另一端左（zuǒ）側再被輸出軸軸頸（jǐng）帶入形成油楔。 　　這種布局與常（cháng）規設計是不符的。正常的油路布局應是這樣的，見簡圖2、簡圖3。簡圖2所展示的（de）是中間進油方（fāng）式。外界具有一定壓力的滑油（yóu）從（cóng）上瓦中間（jiān）部位進油（yóu），上瓦中間有一定深度、寬度的油槽，滑油進入軸瓦間隙後沿油槽向兩（liǎng）側分出，無論哪一種旋向（xiàng），都可以保證油楔的形成（chéng）。簡（jiǎn）圖3所展示的是側麵進油方式。外界具有（yǒu）一定壓力的滑油從正常剖分（fèn）麵一側進入，但對（duì）軸頸（jǐng）的旋向有特（tè）殊要求，那就是軸頸必須衝（chōng）著進油孔方向旋轉，以便保證高質量油楔的形成。 　　可見，左機齒輪箱輸出端軸承滑油進口的布置違背常規，直接導致了高（gāo）負荷工況下輸出端軸承出現溫度高的故障。具體解釋為：滑油（yóu）進入工作腔（軸瓦間隙）後，由於輸出軸正車的旋向是向外（wài）旋出的，滑油先被輸出軸軸頸帶出，然（rán）後飛濺到另一側，再被輸出軸軸頸帶入，執行油楔形成的正常程序，這時的油量與（yǔ）初始進油量相比已（yǐ）大大減少，大部分的滑油已在飛濺過程中落入油底殼。在低負荷（低轉速）情況下，它的滑油供應量尚能滿足建立油膜的實際需要，並達成符合（hé）要求的熱平（píng）衡；在高負荷（高轉速）情況下，滑油供應量就捉襟見肘，對高負荷所要求油膜（mó）建立的條件就無法滿（mǎn）足或降低質量的滿足，進而隻能達成超標準的熱平衡，外觀（guān）就體現輸出端軸承溫度高或超標，軸承局部便有“拉著”的痕跡存在。可見（jiàn），這（zhè）個滑油供應量的不足（zú）不是指（zhǐ）齒輪箱機帶滑油泵供給該位置的滑油量，而是指其中的有效部分，作為滑油泵初始提供的油量始終是充沛（pèi）的。而右機齒輪箱溫度為何正常的原因也可以得（dé）到合理地解釋：由於左右齒輪箱結構是一樣的，右機齒輪箱輸出端軸承進油孔也在相應位置，但右主機在正車工況下輸出軸旋（xuán）向是順（shùn）時針方向（從後向前看），輸出軸旋轉是衝著進油孔（kǒng）方向，進入軸瓦間隙內的滑油直接（jiē）供給形成油楔，沒有（yǒu）左機齒輪箱在形成油楔過程中存在的一個飛濺油（yóu）量損失。左右齒輪箱比較而言，輸出端（duān）軸承形成油楔滑油量的供應是相差較大的。因（yīn）此，高負（fù）荷工況下，左齒輪（lún）箱輸出端軸（zhóu）承溫度（dù）高、右齒輪（lún）箱輸出端軸承溫度正常是（shì）必然的結果。當然，右機齒（chǐ）輪箱倒車輸出端軸承也存在類似問題，但由於轉速低，承擔的負荷也低，再（zài）加上時間短，所以（yǐ）溫度也就保持正常。左機齒輪箱倒車輸出（chū）端軸承的滑油供（gòng）應量強於正車情形，就更不會出現正車那樣軸承溫度高的現象。現在（zài）回頭看一下該艦出廠的相關情形，實際上齒輪箱存在的缺陷已在出廠記錄上有所顯示，隻不過被新（xīn）造艦船的“新”所掩蓋罷了。考慮動力設備、係（xì）統以及船體都處在良好的狀態，這個問題暫時沒有爆發出來，但當艦船服役（yì）多年以（yǐ）後（hòu），動力設（shè）備、係統有一定的老化、汙濁（zhuó），船體也出現了不利的變形，齒（chǐ）輪箱輸出端軸承下瓦的不正常磨損加（jiā）重，這個先天缺陷就逐（zhú）漸的暴露出來，左機齒輪箱（xiāng）輸出端軸承曾燒毀（huǐ）一次就是很好的證明。
　　至此，左機（jī）齒輪箱輸出端軸承溫度高的原因已水落石出。
　　三、修複方案（àn）
　　綜合上述分析，左機齒輪箱輸出端（duān）軸承溫度高故障的解決關鍵在於解決滑油（yóu）供應量的問題。方案一是將齒輪箱機帶滑油泵換新成大排量的型號。這是件難度較大的工作，不僅很難把握有（yǒu）效滑油量的計算，而且影響整（zhěng）個係（xì）統性能參數及（jí）接口安裝問題。方案二是將進油口的位置改在輸出端（duān）軸（zhóu）承上瓦中間位置。采用上（shàng）瓦中間進油，齒（chǐ）輪箱輸出端軸承無論正車或倒車工況，軸瓦均能得（dé）到充足的潤滑油供正常使用。但這種方（fāng）案須改變齒輪箱原始結構設計，即需要重新改變內部油路布置。受到施工工藝、結構強度等諸方麵條件限製。可見（jiàn），上述（shù）兩個方（fāng）案都存在較大風險。由此，我們經研究，決定借鑒柴油機主（zhǔ）軸承油路的布置特點，采用“人工修路”方式，將滑油送到它該去（qù）的地方，消除輸出端軸承原（yuán）始設計的先天缺陷，增加左機齒輪箱（xiāng）輸出軸承正車時滑油的（de）有（yǒu）效供應量。基本方法就是沿著上（shàng）瓦正中位置（zhì）經人工處（chù）理出一（yī）道油道，輸出軸（zhóu）正車時，進入軸瓦間隙內的滑油被輸出軸軸頸帶出後，有較多的一部分油量順著油道繼續前進，直接被輸出軸軸頸帶進形（xíng）成油楔，進而形成了高質（zhì）量油膜，保證了齒輪箱正常工作。這（zhè）樣既未改變齒輪箱主（zhǔ）要結構，又符合節約經費、縮短周期的原則。
　　經歸納，修理工作內（nèi）容如下：
　　1）對左機齒輪箱輸出端兩塊軸承（chéng）下瓦進行（háng）刮研修整，刮掉（diào）損傷部分。采用假（jiǎ）軸看色，軸瓦的接觸角為（wéi）55度－60度，接觸麵內著（zhe）色均勻，且25mm×25mm不少於3個油點（diǎn），軸向接觸程度應大於總長度的75﹪.瓦口處尺寸按規定要求刮研，保證形成合適的油（yóu）楔（xiē）。
　　2）上瓦油路刮研。刮研油路的位置：處於上瓦中間；其尺寸（cùn）為：寬度為20－25mm，深度0.4－0.5mm。
　　3）安（ān）裝（zhuāng）。安裝時用塞尺檢查輸出軸下方及（jí）左右位置的（de）間隙，下方間隙為零，左、右間隙各為刮研（yán）後（hòu）裝配間隙的40%－60%，二者保持一致。
　　4）對左（zuǒ）右齒輪箱滑油冷卻器酸洗磅（páng）壓。
　　5）對輸出端軸承的溫度傳感器及儀表進行校核。
　　四、修後試驗
　　綜合上（shàng）述（shù）情況（kuàng），我們編製了齒輪箱試車大綱。按（àn）試車大綱進行了係泊試驗及航行試驗，兩台主機順利地加至980轉/分，齒輪箱各性能參數正常，其中，左機齒輪箱兩個輸出端支點（diǎn）軸承溫度為46℃、47℃，與右機（jī）齒輪箱輸出端支點軸承溫度基本一致。至此，該艦（jiàn）左機（jī）齒輪（lún）箱輸出端軸承高轉速溫度高故障得到較圓滿地解決。