刘　潇

(辽宁省公安边防总队 海警第三支队，辽宁 葫芦岛　125000)

某型柴油机与离合器(齿轮箱)采取一体化设计，用作高速艇主机。其连接曲轴与离合器主轴油道的出油短管经常发生磨损掉落故障，造成柴油机滑油压力下降而不能工作,严重时导致主轴承和连杆轴承烧损。故障有比较明显的特点,即柴油机在寒冷地区和冬季使用，或柴油机频繁启动、换向和停车，故障容易发生。修理中也能经常能看到出油短管轴肩的磨损现象，磨损程度大小不一，严重时整个轴肩都磨掉了，出油短管掉落在离合器主轴油道内。

1　油道连接结构与工作原理

出油短管是该柴油机曲轴连接离合器主轴的一个零件，其作用是从曲轴油道向离合器输送润滑油，油道连接结构如图1所示。

按照设计要求，当柴油机启动运转时，出油短管在曲轴油道内滑油压力的作用下，轴肩紧贴曲轴颈盖密封端面，依靠两者之间摩擦力驱动出油短管作同步运转。离合器工作有3种工况：即空车、正车和倒车。当柴油机空车或倒车工作时，曲轴正向转动，离合器主轴不转动或反向转动，当柴油机正车工作时，离合器主轴正向转动。而无论离合器处于何种工况，出油短管应始终与主轴颈盖同步转动，之间不允许存在相对运动和摩擦。但实际上出于各种原因出油短管有时与离合器主轴同步，而与主轴颈盖作相对转动，使出油短管轴肩与主轴颈盖密封端面相互磨擦，致使出油短管轴肩磨损。出油短管轴肩设计长度为8 mm，磨损后轴肩长度渐渐缩短，最终整个轴肩被磨掉，使出油短管在油压的作用下掉入离合器主轴内，工作主轴颈盖内孔失去密封，大量滑油从此孔泄出，造成柴油机滑油压力严重下降。而奇怪的是对应的主轴颈盖(硬铝)密封端面磨损轻微，不曾有损坏。

2　原因分析

如上所述，出油短管轴肩异常磨损主要是出油短管与主轴颈盖产生相对转动引起的。对于产生相对转动的原因分析有以下3个原因。

2.1设计方面

柴油机不同工况工作时出油短管最多受3个力，即轴肩密封端面摩擦阻力，衬套内孔和主轴颈盖内孔对出油短管的间隙阻力，以及出油短管自身的惯性力。工作时出油短管与两内孔配合之间充满了润滑油，如果两内孔同轴，间隙阻力就是指油隙形成的阻力。因为两内孔配合间隙相同，配合长度也大致相同，其间隙阻力的绝对值基本相同。间隙阻力要远小于密封端面摩擦阻力。

柴油机工作时的工况，对应出油短管有5种工作状态。

1)空车启动。该柴油机启动转速750 r/min，启动时间约5 s。空车启动瞬间出油短管主要受密封端面摩擦阻力，两内孔间隙阻力方向相反可相互抵消。经计算，启动瞬间密封端面摩擦阻力小于出油短管惯性力。特别是冬季启动，滑油温度较低黏度较大，再加上此处为滑油供油末端，启动瞬间未能建立应有的滑油压力，端面摩擦阻力变小。所以在启动瞬间出油短管与主轴颈盖之间产生相对转动和摩擦，产生磨损。

2)空车运转。柴油机启动后空车运转，出油短管在油压作用下压紧在密封端面上，形成较大的静摩擦力，并克服离合器主轴衬套对出油短管的油隙阻力，使出油短管随主轴颈盖同步转动，之间无相对运动和摩擦，不产生磨损。

3)正车运转。柴油机正车运转时，出油短管随主轴颈盖和离合器主轴一起同步转动，方向一致，也不产生磨损。

4)倒车运转。柴油机倒车运转时，出油短管在密封端面静摩擦力驱动下克服离合器主轴衬套对出油短管的油隙阻力，随主轴颈盖同步转动，不产生磨损。但如果某种原因使出油短管与离合器主轴衬套卡住，则出油短管与主轴颈盖之间产生相对转动和摩擦，产生磨损。

5)停车。该柴油机转速要降至750 r/min才能停车，停车时间约3 s，在停车瞬间，出油短管的惯性力要大于密封端面摩擦驱动力，方向相反。所以在停车瞬间出油短管与主轴颈盖存在相对转动和摩擦，产生磨损。

以上分析说明，正常情况下柴油机在启动和停车瞬间，以及寒冷天气倒车时，出油短管与主轴颈盖存在相对运动和摩擦，会产生磨损。

2.2修理安装方面

机器在修理装配过程中，有些环节不注意会使出油短管与离合器主轴衬套内孔配合产生卡滞现象，甚至卡住不动，使得出油短管与主轴颈盖出现相对转动，造成出油短管轴肩磨损，修理中多次发现这种情况，具体如下。

1)在柴油机与离合器对装过程中，由于离合器固定壳体调整不当，与传动机构不同轴，装配时易把出油短管蹩弯，出油短管就卡在离合器主轴衬套内。

2)离合器主轴的支撑轴承间隙偏大，造成离合器与柴油机装配后两轴线不同轴，同样使出油短管卡在离合器主轴衬套内。

3)离合器主轴衬套内孔如果有损伤，也能使出油短管卡住。

2.3使用管理方面

通过对这一型柴油机出油短管故障进行统计分析，发现故障机在使用管理上有如下特点。

1)频繁启动和停车。如某艇为训练用艇，主要用于考核艇长，长时间作靠离码头训练，频繁进行启动、换向和停车。前面分析提到频繁启动停车容易使出油短管轴肩磨损。

2)倒车使用时间相对较长。如某艇所停泊码头特殊，靠离码头要长时间使用倒车。前面分析提到，如果装配不当出油短管在离合器主轴衬套内卡住，倒车使用时间越长出油短管磨损越快。

3)舰艇所在地区主要集中在北方，由于冬天环境温度较低，导致滑油温度较低黏度较大，启动和停车时出油短管密封端面摩擦阻力小于惯性力，致使出油短管与主轴颈盖之间产生相对转动和摩擦，气温越低磨损越大。

3　改进措施

3.1结构改进

1)为避免出油短管在离合器主轴衬套中卡住，适当增大出油短管与衬套的间隙，从原来的0.10～0.17 mm增大到0.20～0.27 mm，衬套内孔尺寸不变，将出油短管伸入衬套内这一段外径缩小0.10 mm，见图2。

图2　改进后曲轴与离合器主轴油道连接结构

2)适当减少出油短管与主轴颈盖密封端面的比压，以减轻出油短管轴肩磨损。方法是将出油短管轴肩直径从16 mm增大到20 mm，接触面积增加了80%。

3)适当增加出油短管与主轴颈盖之间的油隙阻力，减少两者之间相对转动的倾向。方法是延长两者之间轴向配合长度，主轴颈盖直径12 mm内孔长度从7 mm延长到9 mm，并新增直径20 mm轴向长度5 mm的内孔，将出油短管轴肩部分包容起来，以增加油隙阻力。

3.2修理和安装措施

1)装配前仔细测量和检查出油短管、主轴颈盖和离合器主轴衬套，确保各零件清洁无损伤，离合器主轴衬套内孔无缺陷，各配合尺寸符合规定要求。

2)离合器与柴油机对装前，壳体与正车鼓之间用塞尺测量四周间隙，间隙差小于0.05 mm，并用支撑螺钉支撑固定，以保证对装时两者同轴度，避免出油短管被蹩弯。

3)修理过程中仔细测量和检查离合器输出轴及支撑轴承等零部件的磨损情况，超出修理技术标准的换新或修理，以保证工作时离合器主轴与柴油机曲轴的同轴度。

4　改进效果

通过对出油短管等零件做上述结构改进，并在修理中采取有效措施，该型柴油机出油短管磨损断掉问题得到了有效解决。改进后经过2年多时间和近1 200 h的使用，出油短管基本无磨损，提高了该型柴油机的使用可靠性。