浅析船用齿轮箱离合器泄压的原因及对策

摘 要：船用齿轮箱离合器是船舶动力系统中实现主机和螺旋桨脱合排的装置，离合器泄压会对船舶动力系统产生较大的危害。文章主要以引起离合器泄压液压元件作为切入点，分析了离合器泄压原因，并提出了一些解决措施。

关键词：泄压;二级控制阀;速泄阀;进油部件

一、 引言

船用齿轮箱离合器是船舶动力系统中实现主机和螺旋桨脱合排的装置，一般设置在齿轮箱内部，一般船舶动力系统均需利用主机发电或作其他用途，因此主机一般不停机，而为了满足主机不停机而螺旋桨停止运转，就需要利用带离合器的船用齿轮箱。同时离合器的齿轮箱还能实现船舶的正倒车功能，保证主机旋向不变情况下螺旋桨可以正反转，从而迅速地实现船舶的前进和倒退。而离合器的工作原理是通过液压油推动活塞压紧内外摩擦片，实现离合器的合排，从而连接主机和螺旋桨转动，如果离合器合排后压力下降，无法满足合排要求，我们称此现象为泄压。泄压的危害主要有：摩擦片打磨烧毁，主机动力无法传递给螺旋桨，船舶丧失前进动力，因此找到导致离合器泄压的原因并及时排故显得极其重要。

二、 船用齿轮箱离合器泄压的原因

（一）二级控制阀活塞卡滞，无法建立油压

二级控制阀作为调节齿轮箱润滑油和工作油的液压元件，一般布置在齿轮箱外部油路中，齿轮箱液压油经齿轮泵吸出后首先进入二级控制阀，二级控制阀进行调压和分流。进入润滑油路的液压油称为润滑油，压力一般控制在0.2±0.03MPa，用于齿轮啮合和轴承润滑冷却等;进入离合器部件的液压油为工作油，压力一般控制在2±0.3MPa，用于离合器的合排。

二级控制的工作原理：液压油经二级控制阀的时间调节器进入升压活塞腔，使该活塞弹簧强烈压缩，使离合器工作油压升高。如果活塞在二级控制阀内部出现卡滞，会导致工作油瞬间溢出，工作油压瞬间下降，出现泄压现象;如果长时间运转后活塞磨损严重，会导致升压活塞腔内工作油缓慢溢出，工作油压缓慢下降，也会出现泄压现象。

（二）速泄阀加工和装配的质量问题

速泄阀在离合器部件中相当于溢流阀的作用，主要为了维持工作油压不超过设定值，一般设定开启压力在2.5MPa左右。但是速泄阀本身如果制造精度较差，例如：工艺螺塞易松动、速泄阀弹簧质量不合格、活塞与活塞孔间隙不合理、安装面的平面度和粗糙度不合格等，均会出现工作油泄漏，压力下降，产生泄压现象;同时与速泄阀贴合的油缸表面的平面度和粗糙度如果不合格也会导致贴合面密封性较差，出现工作油泄漏，产生泄压现象。由于速泄阀本体较小，工作油泄漏量一般都不大，所以表现的泄压现象主要是合排时压力能满足要求，运转过程中工作油压缓慢下降。

（三）工作油进油部件零件质量问题

（图1）进油座和齿轮轴利用螺栓固定，运转过程中一直处于旋转状态;活塞环共两件，安装在进油口的两侧，材质为65Mn，耐磨性和抗变形能力较好;封油套利用止动销固定在齿轮箱箱体孔内，材质一般为铜锌合金，耐磨性较好。

进油座加工和装配时需保证其外圆和封油套的内孔同轴度在要求值以内，如果偏心量较大会导致封油套磨损不一，径向间隙不一致，封油效果下降，从而泄漏量增加出现泄压。

封油套加工时需严格保证内孔和外圆的形位公差，因为封油套材质为铜锌合金，加工过程中易变形，如果内孔圆柱度较差会影响与进油座的径向间隙，如果外圆圆柱度较差也会影响和进油座的同轴度，无论哪种情况都会导致封油效果下降，出现泄压。

活塞环一般分为卡扣式和剖分式，卡扣式便于安装，但卡扣处厚度较薄，封油效果欠佳，需要严格保证进油座和封油套的精度;剖分式一般厚度一致，有较好的封油效果，但安装较复杂，需要专用工装。

工作油进油部件零件质量问题导致的泄压一般前期不易发生，长时间运转后较为明显，且一般初期表现为压力缓慢下降，磨损加剧后，压力下降速度也会随之加快。

三、 解决对策

（一）提高齿轮箱液压油的清洁度

如果液压油的清洁度较差，油液中的杂质会引起二级控制活塞卡滞，也会导致进油部件封油套和活塞环的磨损加剧，同时会堵塞过滤器滤芯，导致初始进油压力值较低，这些情况都会导致泄压。定期检测和更换液压油，更换过滤器滤芯，串洗齿轮箱箱体和油路是切实可行的方案。

（二）拆检二级控制阀

如果齿轮箱使用初期出现泄压或者工作油压无法建立，优先考虑拆检二级控制阀，检查活塞是否有卡滞的现象，一般出现卡滞活塞外圆会有明显的拉痕，若拉痕不严重可采用金相砂纸打磨圆滑，若拉痕较严重需进行更换。拆检过程中，需对二级控制阀内部的各零件进行清洗，复装时活塞和增压缸外圆涂抹CD40润滑油，且放入时需保证活塞和增压缸能自沉滑入或轻推进入。

（三）速泄阀的质量控制

安装速泻阀前需对速泄阀各油孔尺寸、平面度、粗糙度逐项进行检查，保证在要求范围内;安装速泻阀时利用油石打磨安装面，包括与速泄阀贴合的安装面，去除孔口毛刺;工藝螺塞安装时需涂抹适量的螺纹密封胶，按拧紧力矩拧紧固定。

（四）进油部件零件的质量控制

初次装配前严格按照要求检查进油座、封油套、活塞环，优先使用剖分式活塞环，装配时保证进油座和封油套同轴度。对于检修项目，拆开进油部件查看磨损情况，不合格零件可视磨损情况采用打磨、车削、更换等措施，复装时注意保证同轴度，复装后先开备用泵合排检查泄压问题是否解决，确认无泄压后再启动主机观察运转过程中有无泄压。

四、 结语

综上，文章主要对引起船用齿轮箱离合器泄压液压元件如：二级控制阀、速泄阀、进油部件等进行了分析，当然离合器泄压还存在其他一些原因，如：活塞和油缸的配合间隙、X型圈的密封性能、应急螺栓的密封性能等。因此，提高与离合器泄压相关的零部件质量，控制好液压油的清洁度均需加以重视。文章结合工作经验，分析了离合器泄压部分原因，并提出了一些解决措施，望有所帮助。

参考文献：

[1]丁康，等.齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]成大先，等.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

作者简介：

陈兵，南京高精船用设备有限公司。