起動馬達及飛輪齒圈損壞的原因分析

黨沛軍

摘要：起動馬達以其適應廣泛，安裝簡單，使用保養方便等性能已被廣泛安裝于船用中速機上。本文主要從機架的加工、馬達的安裝、啟動時的操作方式及習慣等方面對引起起動馬達或者飛輪齒圈損壞的原因進行分析。

關鍵詞：啟動馬達；飛輪齒圈；損壞；原因分析

前言

目前應用在船舶領域的中速柴油機來說，起動方式主要有兩種，一種是起動馬達方式，另外一種是缸頭分配器方式，兩種起動方式都是需要外界的空氣瓶提供3MPa的高壓空氣。對于歐洲品牌的柴油機，例如德國的MAN、芬蘭的瓦錫蘭、日本品牌的洋馬以及國內柴油機廠家生產的中速機來說，起動方式都采用的是起動馬達方式，而日本的新瀉、大發柴油機采用的是缸頭分配器方式（本文不做詳細介紹）。

1.起動馬達的介紹

起動馬達具有應用廣泛，結構簡單、操作方便、維修容易、成本低等特點，目前被廣泛應用于船用中速柴油機上，這種起動裝置是一種透平形式的馬達，通過里面的活塞驅動小齒圈，從而帶動柴油機轉動。當然這種起動裝置還包含減壓閥、起動電磁閥等設備。當起動電磁閥打開時，外界供給的3MPa高壓空氣經過自身配置的減壓閥，將空氣壓力減小到1MPa左右，空氣通過旁通管路流入起動馬達的傳動箱內，帶動小齒輪緩慢伸出，與飛輪齒圈嚙合，當完全嚙合后，主回路的高壓空氣開始進入起動馬達內部，驅動內部的活塞，通過活塞驅動內部的透平葉輪帶動小齒輪轉動，小齒輪再帶動嚙合的飛輪齒圈，飛輪齒圈帶動飛輪，飛輪帶動曲軸，曲軸帶動活塞上下往復運動，使得燃油在壓縮下燃燒，從而幫助柴油機啟動成功。在柴油機轉速大于150rpm/sec時，電磁閥門關閉，小齒輪自動縮回。

2.故障發生的常見原因

以某廠生產的L+V20/27及L250系列中速船用柴油機為例，均采用氣動起動馬達來啟動柴油機。多年來，大部分客戶使用情況良好，性能穩定。但也有部分用戶反應起動馬達或者內部有故障、或者小齒輪有損壞，或者飛輪齒圈有損壞等情況偶爾有發生，綜合多次現場情況的分析與判斷，結合實際處理過程中的經驗，除了起動馬達本身外，還有操作不規范、機械加工不精細、裝配不仔細、小齒輪或者齒圈材質不良等原因。

2.1.違規操作

2.1.1起動馬達的正常維護將直接關系到運行狀態的良好，對其使用壽命也有深遠的影響。首先，柴油機正確的起動程序應該是單次起動，如果起動失敗，應在柴油機尚未停止轉動前，禁止第二次或者連續起動，必須等到柴油機完全停止轉動后，方可進行下一次的啟動，否則起動馬達的小齒輪或者飛輪齒圈有可能被損壞。

2.1.2由于操作人員疏忽，比較常見的問題就是連續起動。當第一次起動失敗后，由于緊張因素，不由自主地進行了再次起動操作，此時柴油機尚未完全停止轉動，起動馬達的小齒輪再次轉動伸出，與還未停止旋轉的飛輪齒圈嚙合時，較為困難，在這種不利因素的情況下，會導致飛輪齒圈及起動馬達損壞。

2.1.3飛輪齒圈相對起動馬達齒輪硬度較軟，在出現很難嚙合的情況下，大多時候都是飛輪齒圈先損壞。

2.1.4在起動馬達不帶負荷，轉速較高的情況下，如連續轉動大于6秒以上，此時馬達內部因超時高速運轉，潤滑條件降低，油膜層損壞，形成干摩擦產生高溫，從而可能導致起動馬達的小活塞缸因潤滑不良而出現磨損等故障。

2.1.5在飛輪齒圈或者起動馬達已經受損的情況下，還在繼續運行，從而導致飛輪齒圈或者起動馬達出現更嚴重的故障。

2.1.6壓縮空氣質量的好壞，也是一個重要因素，如空氣中含有海水成分，長期侵蝕起動系統，或者空氣不干凈，某些細小的顆粒灰塵進入起動馬達中的電磁閥，引起電磁閥無法關閉等故障，從而導致起動馬達發生故障。

2.2.機械加工、裝配因素

柴油機的整體質量是靠每個零部件的規范加工、裝配來保證的。可能因為一個小小失誤，也會影響到整體的運行。所以，應該嚴格按照技術要求保證零部件的加工過程，以及裝配過程，從而減少事故的發生。

2.3.嚙合間隙過小

如果不是嚙合間隙太小，也不會馬上產生不良后果。正常情況起動時，不會有發生問題。但因操作失誤，或因起動馬達原因，致使馬達工作時間過長、轉速升高。此時可能會因嚙合間隙小、高速磨擦產生的熱膨脹作用，使齒間無間隙或過盈，而將起動馬達小齒輪在飛輪齒圈中向外擠壓時受損，導致發生故障。

2.4.嚙合間隙過大

如果嚙合間隙過大，隨著頻率的加大，潤滑效果變差，甚至出現了干磨擦，此時對齒圈的損傷就很大。如果齒圈硬度低于標準時，會因間隙過大，在嚙合過程中主動齒頂對齒圈表面刮擦損傷將會加大，加上之間的間隙過大時，會產生齒輪擠頂現象，此時的操作，將會導致馬達和齒圈雙雙損壞的嚴重后果。

2.5.起動馬達支架安裝問題

起動馬達支架在安裝時，未按工藝要求對貼合面進行規范的檢查處理，裝配后主從二齒輪平行度不行，其搭牙定位是呈單邊（點）受力狀態。隨著頻繁起動形成的強大沖擊力（點），很容易造成崩齒現象。如果貼合面不平整，緊固件松動，也會釀成事故。

2.6.飛輪齒圈材質及裝配問題

如果齒圈在加工、熱處理過程未嚴格按照要求，而使存在問題或者隱患未被發現，一旦裝配到柴油機上，就會在柴油機啟動時因各種不同的缺陷使齒圈發生損壞，最終也可能導致損壞小齒輪。

2.7 .起動馬達本身問題

起動馬達是靠1.0MPa左右的起動空氣壓力來工作的，瞬時可產生386N.m的扭矩，長時間的起動或者頻繁的起動，會減少內部的一種高樹脂葉輪的壽命，在葉輪發生損壞的情況下，阻礙了小齒輪的正常伸縮，從而導致在高速旋轉過程中小齒輪與飛輪齒圈的正常嚙合，進而使小齒輪或者飛輪齒圈被打壞。

3.總結

總之，導致起動馬達和飛輪齒圈的損壞的原因有很多種，本文只從一些簡單的原因進行了分析，而這些原因主要是在生產加工、事故現場、售后服務中所被經常反應的問題，這些可作為大家在今后處理此類故障時參考的原因。同時，我們還應在以后的工作中不斷摸索、探討，積累經驗對故障進行更加全面的具體的分析，在以后的工作中通過指導相關人員的操作或者提高操作人員的水平來避免一些故障的發生，以達到通過實踐得出理論，運用理論指導實踐，提升自身能力及水平減小此類故障的發生率。

參考文獻：

[1]張同獻.L+V20/27維修與操作手冊.上海新中動力機械廠，2001.