淺談水潤滑尾軸管裝置的檢修

劉萬元 （天津市船廠 天津300456）

淺談水潤滑尾軸管裝置的檢修

劉萬元 （天津市船廠 天津300456）

介紹了船舶水潤滑尾軸管裝置的結構組成，水潤滑尾軸承襯的材料主要有鐵梨木、層壓膠木、橡膠、合成材料（尼龍、賽龍等）。結合工作實踐講述了系統的檢查要點，常見的缺陷及處理方法。

鐵梨木軸承 賽龍軸承 層壓膠木軸承

1 水潤滑尾軸承

水潤滑尾軸承襯的材料主要有鐵梨木、層壓膠木、橡膠、合成材料（尼龍、賽龍等）。尾軸承的長度應不小于尾軸直徑的4倍。利用舷外海水自然流入尾軸承進行潤滑與冷卻。為了控制海水流入量，在尾軸管前端尾軸處裝有密封裝置。航行時，旋松密封填料壓益的螺栓，使海水順利流進軸承滿足潤滑與冷卻之需；停航時，則應旋緊螺栓，防止海水大量漏入機艙。

1.1 鐵梨木尾軸承

鐵梨木是自1854年以來一直被用作海船水潤滑尾軸承的傳統軸承材料。鐵梨木盛產于中美洲、西印度群島和南美北部等熱帶地區。鐵梨木生長緩慢，直徑20 mm的樹需10年。材質細密、堅硬、比重大（約為1.2），含有豐富的樹脂，具有耐水浸、耐蝕和耐磨等特點。干燥時會產生變形和裂紋。鐵梨木中除木質和樹脂外，還含有樹脂精汁等。精汁與水作用形成乳狀粘液，具有潤滑作用使摩擦系數大大降低。例如，鐵梨木與青銅在水中相對運動，摩擦系數為0.003～0.007。此外，摩擦系數隨水溫升高而增大。如果保持水溫低（50℃左右）、水量充足，則鐵梨木具有很高的耐磨性。將鐵梨木做成板條狀（一般厚尺寸為15～35 mm、寬度為60～80 mm、長度為150～300 mm）緊密地鑲嵌在軸承襯套中，為防止鐵梨木板條位置錯動，在襯套內鐵梨木板條之間安裝2～3根銅質止動條（厚度為鐵梨木條厚度的60%），緊貼襯套內表面并用螺釘固定。襯套內下半部分鐵梨木板條表面為立紋（纖維方向與尾軸中心線垂直），上半部分木板條表面為順紋（纖維方向與尾鈾中心線平行）。木板條之間形成V形、U形或梯形水槽，以利海水流通進行潤滑和冷卻，但在下半瓦90℃范圍內無水槽。

1.2 層壓膠木尾軸承

由于鐵梨木需要進口，價格較高，所以多年來國內外均致力尋找鐵梨木廉價的代用材料。我國研究試驗成功的層壓膠木已應用于生產，它是以樺木為原料，將樺木薄板浸于酚醛中制成板坯。再經高溫、高壓制成板材。樺木層壓膠木具有材質致密、堅硬、耐熱、絕緣性好、耐磨性較好和可承受沖擊負荷等特點。此外，成材率高達85%（鐵梨木只有20%），價格便宜。缺點是脆性較大，耐磨性也不及鐵梨木。樺木層壓膠木尾軸承的結構基本與鐵梨木尾軸承相同，將層壓膠木制成板條鑲于尾軸承襯套中，其上、下瓦板條均采用耐磨性好的立向纖維作摩擦面。軸徑<360 mm的尾軸承可不加止動條。板條之間亦要形成V形、U形或梯形水糟，在下瓦90°范圍內無水槽。

1.3 橡膠尾軸承

以天然橡膠與礦物成分硫化加工制成的橡膠具有彈性好、吸振性好、耐磨和耐泥沙等優點。缺點是工作溫度低，超過65℃就會很快老化，也不耐油，遇油老化。橡膠尾軸承可在含泥沙的水域工作，充分的冷卻條件下使用壽命為鐵梨木尾軸承的2～4倍。橡膠尾軸承工作平穩、容易安裝校中、軸承負荷分布均勻，但橡膠中的硫會對尾軸產生腐蝕作用。橡膠尾軸承的結構分為板條式和整體式兩種。板條式尾軸承中的板條是由金屬襯板（銅板或鍍銅鋼板）外包橡膠制成的，應用于尾軸直徑較小的船舶上，如內河中小型船舶及工程船。

1.4 合成材料尾軸承

近年來，船舶尾軸承采用尼龍、賽龍等合成材料，其中，應用賽龍尾軸承材料日益增多。賽龍作為尾軸承材料已被世界各大船級社認可，如英國勞氏船社（LR）、法國船級社（BV）、美國船級社（ABS）、日本海事協會（NK）和中國船級社（CCS）等。賽龍是由高性能熱固性樹脂合成的均質聚合物。具有彈性好、耐磨性好、耐腐蝕和不會剝落的特點，但其導熱性差，且不耐高溫。賽龍尾軸承材料的性能優于鐵梨木、尼龍和層汪膠木等尾軸承材料，使用壽命約是其他尾軸承材料的4倍。工作溫度在-65～107℃范圍之內，賽龍軸承可承受冷縮安裝的溫度達-196℃，而不會硬脆。賽龍軸承浸入水或水溶液的溫度不得超過60℃，否則會產生水解作用使軸承變軟，因此賽龍尾軸承冷卻水溫度在50℃以下，冷卻水量為每英寸軸徑每分鐘4 L。賽龍尾軸承結構有圓簡形和板條形。圓簡形適用于200～1 000 mm的尾軸，板條形適用于270～749 mm的尾軸。圓簡形尾軸承內孔鑄有水槽，板條形尾軸承可手工或采用鋸、刨削和銑削等加工出水槽。

2 尾軸承的檢修

2.1 鐵梨木尾軸承的檢修

鐵梨木尾軸承的主要損壞形式有過度磨損和裂紋、開裂。

鐵梨木尾軸承過度磨損使鐵梨木板條厚度大大減薄，軸承間隙增大，運轉時產生沖擊和振動。過大的沖擊負荷又會導致鐵梨木尾軸承產生裂紋或開裂。因此，船舶進塢檢修時應測量尾軸承間隙和尾軸承孔的直徑，確定鐵梨木板條的厚度。尾軸承間隙和鐵梨木板的厚度應不超過表1的規定。

2.1.1 當鐵梨木尾軸承間隙超過極限值，而鐵梨木板條厚度低于極限值時，采取以下修理方法：①更換尾鈾銅套來調整尾軸承間隙，新制銅套厚度允許加大到原設計厚度的1.25倍，可使尾軸承間隙減小至規定值；②在尾軸承下瓦鐵梨木板條與軸承襯套之間墊入整張銅皮，以減小尾軸承間隙。

2.1.2 當鐵梨木尾軸承間隙和鐵梨木板條厚度均超過極限值，采取以下方法修理：①換新尾軸承；②仔細檢查后依具體情況采用局部換新的方法；③缺少鐵梨木材料時，采用上、下瓦對調的方法。

鐵梨木板條產生裂紋或開裂時，應局部或全部換新。由于鐵梨木干燥易裂，故在塢修時要注意保持鐵梨木尾軸承的濕態。例如，抽出尾軸后，應將尾軸承孔內充水或填塞濕木屑或濕草包；也可將軸承孔內表面涂一層牛油，并將尾軸承孔兩端堵死。修理時需經常向尾軸承噴水，保持濕態。

2.2 層壓膠木尾軸承的檢修

層壓膠木尾軸承產生過度磨損、松動和碎裂等損壞時，依具體情況分別采用局部或全部換新的方法修理。

表1 鐵梨木和層壓膠木尾軸承間隙（mm）

2.3 橡膠尾軸承的檢修

橡膠尾軸承磨損后尾軸承間隙應符合表2的規定。金屬板條橡膠尾軸承的安裝間隙Δ依下式計算：

Δ=0.002 d+0.50 mm

式中d為尾軸直徑，mm。

整鑄式橡膠尾軸承安裝間隙Δ依下式計算：

Δ=0.002 d+0.20 mm

式中d為尾軸直徑，mm。

尾軸承間隙超過極限值時，不允許偏心磨削橡膠尾軸承的板條，但可銼削板條背面。使軸承間隙符合要求。備件缺少時可將上、下橡膠板條對調，以繼續使用。橡膠老化、脫殼、剝落嚴重時應更換新尾軸承。

表2 橡膠尾軸承的間隙（mm）

2.4 賽龍尾軸承的檢修

賽龍尾軸承磨損后的尾軸承極限間隙超過極限間隙時應更換新尾軸承。

3 首端密封裝置的檢修

3.1 首端密封裝置的結構

水潤滑尾軸承只設首端密封裝置。廣泛采用傳統的填料函式密封裝置。此種密封裝置主要靠牛油填料阻止尾軸承內的海水流入機艙，填料在壓蓋的預緊力作用下與尾軸緊密接觸達到阻水密封之目的。尾軸承磨損使尾軸下沉時，可徑向調節填料函本體使之與尾軸承同心，保證密封效果。引入具有壓力的舷外海水冷卻和沖走積存在填料函內的泥沙。填料一般多采用浸油脂的棉、麻繩或尼龍繩。

填料函式密封裝置具有結構簡單、工作較可靠、維護管理方便等優點，但磨擦損失大、容易損傷尾軸或銅套。

3.2 填料函式密封裝置的檢修

填料函工作時允許有少量海水流出，其極限工作溫度為60℃。由于安裝不良使尾軸磨損和填料磨爛，以致大盤海水漏入機艙，應更換填料。

3.3 換新填料時的安裝要點

①每圈填料的長度應恰好兩端對接，長度不足，兩端出現間隙而密封不良；過長，又會出現兩端搭接造成安裝困難；②各道填料的接口應相互錯開；③壓蓋襯套內圓面不得與尾軸接觸，上、下、左、右間隙應相等；④壓蓋安裝后應前后移動靈活，無卡阻；⑤填料函裝妥后，壓蓋法蘭平面與尾軸管端面間的各點距離應相等；⑥按一定對角順序上緊壓蓋螺母，使之均勻壓緊填料。■

2012-07-06