 导读 某型号柴油发电机组所使用的气马达在船厂交验过程中,发现多台柴油机气马达启动失败且小齿轮不能自动退回，必须人工将小齿轮退回，直接影响了柴油机的下一次启动。 而这一故障在柴油机的交验过程中是绝对不允许发生的。 本文通过讨论分析、对比试验找出了故障原因，并成功解决了该启动故障。  一、故障分析 故障发生后,我们组织专门技术人员，充分讨论分析了可能造成柴油机启动故障的因素,并通过试验逐一排除。 先后在一台柴油机上进行了1118次启动试验,通过试验对比分析,找出了柴油机启动故障的原因。 1、气马达啮合原理 分析故障原因之前,我们先就该型号气马达小齿轮从静止到啮合这一动作加以分析。 气马达在未接通电磁阀或按动手动阀时,主进气管的空气分成两支: 第一支通向电磁阀或手动阀,第二支通向安全锁装置(如图1所示)。  当接通电磁阀或手动阀时，压缩空气通过开关流向安全锁装置,推动3号活塞,克服了4号弹簀和5号阀门的阻力,开启后盖内部的空气通道。 通过该通道的空气分成两支,一支流向6号推进装置,另一支流向7号阀门和转轴。 6号推进装置推动带螺旋键的轴逆时针(从飞轮端看,以下所提旋向同此)向前移动，同时通过7号阀门流向转轴的压缩空气驱动转轴并带动带螺旋键的轴顺时针旋转。 6号推进装置和7号阀门的组合作用使得小齿轮和柴油机飞轮齿圈能够顺利啮合。 根据气马达啮合原理,在马达预啮合过程中,小齿轮向前推进时若正好与两齿轮的端面接触,气马达对小齿轮旋转不足以克服两齿轮端面的摩擦力进入啮合时，就关闭启动电磁阀,小齿轮应能靠8号弹簧的弹力回到起始位置(如图2所示)。  2、排查故障 结合气马达啮合原理，我们从以下几方面分析故障原因。 （1）飞轮齿圈倒角的影响 该型号柴油机飞轮齿圈的外国原文图纸中齿圈没有倒角,但是为了适应气马达对飞轮齿圈的啮合要求，我们在飞轮齿圈端面的非工作面进行倒角，倒角形式符合标准JB 4187《汽车发动机飞轮齿圈技术条件》的要求。 为验证飞轮齿圈倒角是否影响小齿轮啮合,我们分别在齿圈倒角和不倒角两种状态下，对返厂的故障马达(编号1165/2010)进行了38次(倒角状态)和97次(不倒角状态)启动试验，发现齿圈不倒角时气马达出现了同样的故障。 因此可以排除柴油机齿圈倒角对气马达启动的影响。 （2）气马达8号弹簧的影响 根据气马达的启动原理,若气马达在预啮合阶段停止时，小齿轮应在8号弹簧弹力的作用下回到起始位置，以便下一次启动。 为此我们用试验的方法分析此次故障是否是8号弹簧弹力不够造成的。 试验如下: 从仓库领取了该型号气马达(编号:0140/2004)，并分别在倒过角的飞轮齿圈启动74次,不倒角的齿圈启动64次，结果表明两种状态下均有顶齿现象但小齿轮都能自动退回，并且下次启动时能顺利启动。 将此马达的弹簧换到编号为1165/2010返厂马达上，在齿圈倒角的状态下进行了86次启动试验,原有故障依然存在。 我们又用原装在1165/2010马达上的弹簧装到编号为0140/2004的马达上进行了55次启动试验,均能够成功启动。 试验结果表明:8号弹簧不是造成启动故障的原因;两批次气马达(编号0140/2004与编号1165/2010)性能存在差异。 （3）两批次马达性能对比 之后，我们在正常装机状态下，即飞轮齿圈倒角状态下又分别进行了编号1165/2010与编号0140/2004气马达的启动试验，返厂的1165/2010气马达出现了顶齿不回的现象,0140/2004气马达也出现了顶齿但能自动回位。 通过以上试验，我们认定两批次气马达的性能不同。 （4）两批次马达结构对比 我们对上述两批次气马达进行了拆解，发现两批次马达的内部结构明显不一样(照片如图3),其控制气路和主气路均发生了改变。  2010年改进的气马达(编号: 1165/2010)进气孔径缩小，这使得进气压力增加，从而使马达小齿轮与齿圈啮合时的冲击力也相应增大，容易造成卡齿，不利于马达小齿轮退回。 （5）飞轮齿圈硬度的影响 该型号柴油机飞轮齿圈材料: 45号钢，经调质处理，硬度22~30HRC;而该型号气马达小齿轮材料:F-1550(UNE- 36009),硬度:CEM0.5(标准)，热处理后硬度为59HRC。 从上述数据可以看出，飞轮齿圈的硬度远远小于该型号气马达小齿轮的硬度,如果气马达小齿轮与齿圈啮合时的冲击力过大，易使气马达小齿轮嵌入飞轮齿圈，造成小齿轮卡齿不能自动退回。 3、故障原因 从以上的对比试验及分析中,我们认为该型号气马达存在以下问题: 1)该型号气马达在2008年设计改进以后,不适合柴油机飞轮齿圈硬度在26~31HRC的软齿圈啮合(如故障柴油机齿圈); 2)该型气马达小齿轮的推进装置存在瑕疵。 也就是在配合软齿圈时，小齿轮在啮合前的推进力过大，导致啮合时与齿圈撞击力过大,并且小齿轮经过倒角后易形成尖角接触，在大撞击力的作用下使尖角嵌入齿圈表面，从而造成气马达卡齿,无法在启动失败后使小齿轮自动退回。 二、结构改进 针对故障原因，我们对该型气马达的推进装置及小齿轮结构进行了改进设计，具体改进如下:
2.将气马达的小齿轮改为不倒角状态，以增加与齿圈的接触面积，减小齿轮倒角嵌人齿圈的几率。 三、效果验证 我们用改进后的气马达配不倒角的齿圈和倒过角的齿圈分别进行了两轮启动试验，来研究新结构气马达的启动性能。 试验情况如表1。 
2. 将未倒角齿圈更换为倒角齿圈进行了150次启动试验，均启动成功，也没有出现顶齿或卡齿不回的故障。 四、结论 因此，综合上述两轮试验，我们认为： 改进小齿轮的推进装置，并将气马达的小齿轮由倒角改为不倒角，能有效解决软齿圈 柴油机启动失败且小齿轮不能自动退回的故障。 随后我们对问题柴油机所使用的气马达全部更换为结构改进后的气马达，至今未收到用户的不良反应。  本文原创作者系： 河南柴油机重工有限责任公司 肖 静 王会良 冯春秋 王 越 END |
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