船用齒輪箱裝置試車狀態(tài)振動異常解決措施

齒輪箱裝置是柴油機將動力傳遞至螺旋槳的重要紐帶。振動是評定齒輪箱裝置運轉(zhuǎn)質(zhì)量的主要指標(biāo)，也決定了齒輪箱裝置的質(zhì)量。本文針對某船用齒輪箱裝置在實際試驗時出現(xiàn)振動超標(biāo)的情況，通過理論分析和試驗驗證定位引起振動超標(biāo)的原因，并在此基礎(chǔ)上探索預(yù)防和減小振動的措施。一、齒輪箱裝置試驗方案被試齒輪箱形式為雙輸入、單輸出。通過該齒輪箱裝置將兩臺柴油機動力傳遞到槳軸上。按設(shè)計工況布置試驗方案，如圖1所示。圖1試驗布置采用兩臺拖動電機，通過扭矩儀后聯(lián)接齒輪箱輸入部分;齒輪箱輸出部分則通過一臺陪試箱將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換至輸入轉(zhuǎn)速值后，通過扭矩儀聯(lián)接后端加載電機，實現(xiàn)對齒輪箱裝置的加載功能。按設(shè)計要求，在齒輪箱裝置的安裝面上布置測點并安裝振動傳感器，以測量加載過程中各點的振動情況。測點分布如圖2所示。圖2測點布置二、試驗結(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，機腳處測點平均加速度的總振級值分別為114.86dB(要求值為≤115dB)和122.66dB(要求值為≤120dB)?？梢娫擙X輪箱裝置振動性能未達(dá)標(biāo)。分析振動數(shù)值并結(jié)合以往經(jīng)驗，列出導(dǎo)致振動超標(biāo)的潛在因素如下:(1)輸入軸系線速度較高，達(dá)到28m/s，軸系動平衡精度等級設(shè)計不合理;(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)接螺母有松動情況;(3)齒輪箱裝置冷、熱態(tài)間溫差與預(yù)計不一致，導(dǎo)致臺架對中數(shù)據(jù)計算有偏差;(4)箱體外部管路附件支撐不牢固，運轉(zhuǎn)時發(fā)生抖動，導(dǎo)致齒輪箱裝置整體振動增大。三、解決措施根據(jù)原因分析，擬定以下解決方案:(1)對輸入軸軸系重新做動平衡試驗，將動平衡精度等級從原先的G6.3提升至G2.5;(2)復(fù)查聯(lián)接處緊固件扭力值;(3)重新計算齒輪箱裝置溫升后的軸線偏移量，并在冷態(tài)對中時進(jìn)行相應(yīng)補償;(4)對外部油管及泵閥等油路部件支撐做加固。首先，用扭力扳手對螺栓扭力值進(jìn)行復(fù)查，并對復(fù)查完的螺栓用記號筆劃線做記號，方便在加載過程中檢查是否有松動現(xiàn)象。另外，在槽鐵與基座、基座與齒輪箱裝置之間打絲表，檢查加載時臺位是否發(fā)生跑動。其次，對箱體上管路附件的安裝面增加隔振裝置;排除管路附件運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動對齒輪箱裝置造成影響;對懸深較長的油管等附件增加與箱體固定的支撐，避免因管路抖動產(chǎn)生的異常振動對齒輪箱裝置的整體振動帶來影響。完成上述改進(jìn)后進(jìn)行第一次摸底試驗。在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測點平均加速度總振級值為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)。針對高轉(zhuǎn)速下振動還是不達(dá)標(biāo)的問題，將輸入軸系從箱體內(nèi)部取出，上動平衡儀重新做動平衡試驗，并將精度等級提高至G2.5，排除軸系不平衡量過大導(dǎo)致振動超標(biāo)問題。完成后進(jìn)行第二次摸底試驗。

在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測點平均加速度總振級值分別為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;且各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。分析之前的試驗數(shù)據(jù)得到:齒輪箱裝置運行穩(wěn)定后的熱態(tài)平衡溫度為51℃，室溫為20℃，溫升為31℃。據(jù)此修正臺架對中數(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)式修正后的臺架對中數(shù)據(jù)如下:

在冷態(tài)對中條件下，輸出側(cè)，陪試箱低速軸軸心相對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;扭矩儀軸心相對加載電機上偏0.14(0/－0.025)mm。輸入側(cè)，扭矩儀軸心相對于齒輪箱裝置輸入軸軸心上偏0.17(0/－0.025)mm;拖動電機冷態(tài)軸心相對于扭矩儀軸心上偏0.035(0/－0.025)mm。各處法蘭端面跳動:

法蘭直徑每100mm不大于0.01mm。隨后進(jìn)行第三次摸底試驗。振動測量值如下:在2×1000kW、480r/min和600r/min工況下，測點平均加速度總振級值分別為110.38dB和114.71dB，符合設(shè)計要求。四、結(jié)論在綜合分析引起齒輪箱裝置振動超標(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