海钢28右舵桨输入轴法兰打滑失效分析

一、故障现象说明 1.1 设备配置主机：洋马6N260-SN 舵桨：川崎KST-165ZF/A 1.2 故障现象 2018年4月13日，二轮机检查设备时发现右舵桨输入轴法兰向外滑动，见下图左右机对比，整个输入轴法兰几乎脱落（如下图）。

川崎KST-165ZF/A型舵桨输入轴法兰与输入轴采用花键连接，通过压板将法兰紧压在输入轴上，实现轴向定位（见下图）。外滑也意味着压板螺栓断裂或脱落，需要拆开检查。

通过对输入轴端的拆解检查，发现压板螺栓完好，四个螺栓均沿根部断裂，无明显拉拔现象，呈疲劳断裂（如图在下图中）。定心套上的轴承锁紧螺母松动。轴承内圈与定心套之间有明显的间隙（约0.15mm）。

2、故障原因分析 2.1 方位拖轮轴系布置介绍 Z 型驱动舵桨一般用于方位拖轮。舵桨底座平台一般高于主机底座平台，舵桨输入轴中心与主机曲轴中心不在同一轴线上，为了安全有效地传递动力，传动轴一般采用弹性联轴器（主机飞轮侧）-短轴-万向轴-长轴-万向轴-舵桨输入轴。排列形式（如下图）通过两段万向轴实现不同轴上的扭矩传递。

理论上，只要输入轴与输出轴的夹角小于90°，??就可以通过万向轴传递运动和扭矩。但由于机械结构的限制，同时为了保证动力的高效传递，减少万向轴的磨损，实际应用中万向轴的摆角（图中θ2）下）远小于 90°。与轴的摆动角度限制在 6° 以内。当然法兰锁紧螺母，摆角越小越好。

海港28船万向轴出厂时摆角为4.82°。由于该摆角的存在，且万向轴两侧法兰轭的法兰平面在转动过程中保持轴向定位，在实际转动过程中花键轭和套筒轭会产生相对轴向伸缩位移。 . 角度越大，相对伸缩位移越大，这也是方位拖轮的万向轴采用花键套连接方式的重要原因。正是由于采用了花键套，万向轴在正常情况下轴系转动时不会对中间轴的连接法兰或舵桨输入轴的连接法兰造成任何损坏。更大的拉动或挤压动作（重力除外）

2.2 失效原因分析 本例右舵桨输入轴法兰压板螺栓全部断裂，断口无拉伸颈缩现象，呈疲劳断裂。压板螺栓怎么会疲劳？一般情况下，压板螺栓只受到预拉力，没有疲劳应力。那么这种异常的疲劳应力是从哪里来的呢？经过对万向轴结构的仔细研究和分析，我们认为万向轴的花键套结构可能是造成这种异常疲劳应力的重要原因。经询问，船上的大管轮也如实介绍了万向轴的保养。船上每季度向万向轴十字头轴承和花键套机构添加润滑脂。填充的方法是使用黄油枪。从旧油中挤出新油的方法。这种填充方法对十字头轴承没有问题，但对花键套来说可能是致命的错误。花键套机构由于这种填充方式会导致轴向相对伸缩位移受到限制，但在实际旋转过程中，万向轴的花键套不可避免地会产生这样的轴向伸缩位移。现在花键套充满了油脂，使其几乎成为刚性轴。套筒花键原来的轴向伸缩位移也转化为轴向拉压交变应力。由于花键套轭与法兰轭的旋转中心不在同一轴线上，传递到连接的舵桨输入轴法兰上的拉压交变应力可分解为轴向交变拉压应力和径向交变应力。输入轴法兰的交变剪切。剪应力、轴向拉压交变应力和径向剪应力使压板螺栓疲劳断裂法兰锁紧螺母，而轴向拉压交变应力通过输入轴法兰、输入轴、油封衬套、定心套传递给轴承和锁紧螺母，造成轴承锁紧螺母松动，轴承内圈与调心套、轴承外圈与滚子之间的间隙增大。

3. 解决问题已经找到。本案例为设备维护方法不正确造成的机器损坏事件。将万向轴拆开清洗后??，重新调整输入轴端轴承位置，更换压盘螺栓，维修工作完成。. 舵桨和轴系恢复正常运行。

4、结语 万向轴是方位拖轮动力传动的重要组成部分，其可靠性尤为重要。如果在这种情况下不能及时检测到右舵桨输入轴法兰的滑动，一旦舵桨输入轴法兰在运行过程中完全滑出键齿啮合区，可能会造成机器损坏和人身伤害的严重事故。为此，万向轴的日常检查和保养一定不能马虎。拖船常用的中村19070型万向轴，应定期润滑十字头轴承和花键齿轮套。正常润滑周期为9~12个月（轴速低于上限，轴速高于下限），禁止添加不同品牌和规格的润滑脂，也不允许在润滑脂中混入水、灰尘等异物。应调整润滑脂的量。将十字头轴承注满，直至旧油全部挤出，看到新油（一般润滑脂量为310cc）。花键套/轴上的润滑脂量需要严格控制。套筒内注满润滑脂（一般为320cc），并注意万向轴的检查、十字头轴承盖螺栓的安全性和紧固性、法兰轭法兰紧固螺栓的安全性；万向轴是否在运转 异常噪音通常是由十字头轴承或花键套/轴的异常磨损引起的。一旦发现异响，

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