某船减摇鳍摇臂断裂故障分析

曾晓华，金 全，彭利坤，吕帮俊

(1.海军工程大学动力工程学院，湖北武汉 430033;2.海军青岛装备机动修理队，山东青岛 266011)

某船在小修期间，适逢减摇鳍油源和控制系统改装，试航中未发现问题。第一次正常出海训练中，风浪5级，由于风浪使船产生的横摇影响船员的正常工作和设备的正常工作，为此启动减摇鳍工作，船舶的平均残余横摇角度不大于3°，工作3 h后，在海况基本相同的情况下，船的横摇加大且角度不均，控制系统显示右后减摇鳍鳍角处于自由状态、油源系统工作正常。经检查为右后减摇鳍摇臂耳环与油缸活塞杆连接处断裂，右后减摇鳍停止工作，实际只有3套减摇鳍正常工作。

1 减摇鳍摇臂受力分析

摇臂除开有销孔和槽外，耳环与摇臂本体之间存在结构突变，因此存在应力集中σ1;由于摇臂与鳍轴为过渡配合，因此在安装维修时还会产生安装动应力σ2

［1］;如图1所示，在油缸驱动摇臂带着鳍转动的过程中，摇臂与驱动油缸活塞杆结合部会产生交变应力σ3;当油缸运动超限时，驱动油缸带着摇臂撞击机械限位块产生冲击应力σ4。

图1 减摇鳍传动机构示意图

2 原因分析

2.1 结构缺陷产生应力集中

摇臂在靠近耳环处结构发生突变，而在结构突变处就会产生应力集中，应力集中的存在，对于塑性材料承受静载荷的能力没有什么影响。而铸铁对应力集中也并不敏感，但在交变应力作用下的构件，疲劳裂纹总是从构件内应力最大处首先形成，有应力集中的构件，局部应力很大，在较低的动载荷下出现疲劳裂纹，从而发生疲劳损坏。……