船舶軸系中間軸承的研究與探索

崔元桃 葉 華 曹海健

1 船舶軸系中間軸承的種類和新舊標準的區別

船舶軸系中間軸承是船舶動力系統的重要組成部分，用于承受軸系負荷，保證軸系正常工作。軸系中間軸承分為滑動式和滾動式兩種類型。在我國現行最新的中間軸承規范中，滑動式中間軸承有GB/T14364—2008和JT/T259—2004兩種標準，前一種是國家標準，也是目前我國造船行業用得最多的標準，是根據GB/T14364—1993重新修訂而來的，與GB/T14364—1993相比，新標準取消了無上瓦的中間軸承，規定準80～220 mm為帶上瓦的單油鍥滑動式中間軸承，準250～1 000 mm為帶上瓦的多油鍥滑動式中間軸承，同時對軸承的許用比壓進行了修改，將原來的0.6 MPa提高到了1.0 MPa。國外的規范中通常規定滑動軸承的比壓為0.8 MPa。JT/T259—2004為交通部行業標準，有4種型式，其中A型、B型和C型為滑動式中間軸承，D型為滾動式中間軸承，與JT/T259—1995相比，它們只是代號上有了點變化，安裝型式和尺寸都沒有改變。調心中間軸承雖然也被廣泛使用，但在我國還沒有具體的標準，可以參照各生產企業的企業標準選擇使用。

2 滑動軸承與滾動軸承的比較

滾動軸承包括球軸承和滾子軸承，設計滾動式中間軸承往往要比設計滑動式中間軸承容易得多，因為它只需根據所需設計的中間軸承軸徑和轉速以及載荷從軸承樣本上選擇合理的軸承，再根據所選軸承設計出軸承的殼體就可以了。對于載荷和轉速不太苛刻的許多應用場合，滾動軸承能更適應于油脂填充的密封結構工作，在整個使用期內不需要或很少需要再加油脂和維護。因為沒有什么磨損表面要修復，所以若有備用的滾動軸承更換就很方便，同時滾動軸承的摩擦系數要比滑動軸承小得多。但是，滾動式中間軸承的中間軸至少有一端是可拆聯軸節。

滑動式中間軸承是目前船舶上用得較多的中間軸承，即使是最新型的滑動軸承也比滾動軸承容易更換，特別是由于大多數滑動軸承都容易做成剖分式結構，故不需移動中間軸就可以將它們拆卸。滑動軸承的承載能力可以比滾動軸承大很多，也適合在較高轉速下運轉。滑動軸承傾向于逐漸地磨損，而不會沒有預兆就突然損壞。現在的滑動式中間軸承設計時都安裝了溫度傳感器或表盤式溫度計，可以對中間軸承軸瓦的工作溫度和潤滑油溫度進行現場測量，一旦出現軸瓦溫度和潤滑油溫度偏高或燒瓦現象就可以立即分析原因，現場進行解決。

滑動式調心中間軸承現在在船舶行業已得到廣泛應用。調心中間軸承軸瓦采用球體結構，可以在軸承殼體內自由轉動，這降低了軸承的安裝要求。但是由于軸瓦和軸承殼體的配合為球面配合，故其對軸瓦和殼體的加工要求比以前更高了，加工難度也比以前大。軸承的冷卻是通過冷卻盤管的熱交換來進行的，冷卻盤管是由B10鎳銅管彎曲制成，這就減少了冷卻海水對軸承殼體的腐蝕。

3 滑動式中間軸承的工作原理

中間軸承用于承受船舶中間軸系負荷。軸系運轉時，固定于軸上的甩油盤將油池內的潤滑油通過注油斗帶入軸和軸瓦的間隙，并通過軸系的運轉在軸與軸瓦之間形成潤滑油膜，使摩擦只發生在流體內部，保證軸系運轉安全。由于軸瓦采用球體型自位式結構，軸瓦在軸承座內可以靈活自調，故球面中間軸承增加了自調心功能，消除了由于軸系振動、微量變形、對中精度不高等造成的軸承接觸面受力不均衡的情況。軸承因摩擦產生的熱量通過冷卻水腔（冷卻盤管）內流動的冷卻水帶走。

4 滑動式中間軸承的間隙

合理的軸承間隙對于油潤滑滑動軸承來說非常重要。如果軸承間隙過大，那么軸承的潤滑油膜僅是很窄的一段弧長，以致產生較高油膜壓力的區域很小，所以軸承的總承載力也不會很大，而較小離最佳值的向上偏移帶來的影響是很難嚴格確定的。另一方面，過小的間隙能夠很快導致過熱和損壞。因此，在設計中首先根據軸頸尺寸確定一個最小的允許間隙是非常重要的，然后才需確定直徑公差，這個公差將保證比最小間隙總是稍大一些。我國的中間軸承標準已經明確規定了供設計者設計時選用的中間軸承安裝間隙，中間軸承的磨損極限間隙在相關標準也有明確規定，即通常不超過安裝間隙的2.5倍。

軸承間隙的大小往往在軸承安裝時需要測量和報驗。瓦錫蘭中間軸承在圖紙上只是標注了軸承內孔的尺寸和公差，而不是標注軸承的安裝間隙，但我國的中間軸承標準中標注的是軸承的安裝間隙。考慮到軸的加工公差，對軸承內孔的加工要求就比較高。特別是對于多油鍥中間軸承，按照我國造船行業的習慣要求，往往需要軸承下軸瓦和中間軸進行拂配，軸承間隙是在下軸瓦與假軸拂配后通過鏜上軸瓦內孔來保證的，有時安裝后會出現軸承間隙超差的現象，如果間隙偏小可以通過刮瓦來進行修正，如果間隙偏大一點點，我們認為對軸承的使用也不會有影響。

5 滑動式中間軸承合金材料的選擇

關于鑄造軸承合金，國家標準GB/T1174—92對其化學成分和機械性能以及檢驗規則都有明確規定。參照國內外相關資料，筆者認為對于滑動軸承來說，錫基軸承合金材料始終優于其他合金，它具有以下優點：

（1）在適當加熱時，它對于鋼鑄鐵和青銅有很好的粘附性。

（2）它與各種普通潤滑油均有良好的浸潤性，所以在軸停止轉動一段時間后仍能保持一層油膜。

（3）它的嵌入性比當今任何軸承襯材料都要好，這就意味著外部物質很容易嵌入或滲進，特別是在啟動時接近于金屬對金屬直接接觸的條件下，凸出的微粒嵌入后不會劃傷軸徑。

（4）在啟動時或瞬時過載條件下，它較硬的材料能更好地應對潤滑不足的情況。

（5）它容許輕微的軸頸不同軸度或負載時產生的撓度，這比更硬的材料要好。

（6）它不會被含硫燃料燃燒產生的酸性物摻入潤滑油而引起銹蝕。

（7）采用白合金軸承襯的軸承在磨損或損壞后可更換軸承襯。

（8）遇到厚壁軸承時，它可以用刮削來校正輕微的不同軸度或諸如此類的缺點。

白合金材料雖然在滑動軸承中得到了廣泛的應用，但其也存在一些缺點：它的壓縮疲勞強度較低，而且會隨著溫度升高而迅速減小。

6 結語

本文簡要介紹了船舶軸系中間軸承的種類和新舊標準的區別，比較了2種中間軸承的優缺點，重點介紹了滑動式中間軸承的工作原理、軸承間隙的選擇以及安裝過程中容易出現的問題和白合金軸承的優缺點，還有許多內容本文沒有一一介紹。總而言之，船舶軸系中間軸承的設計和選用需要根據具體情況而定，如果出現什么問題可以請教軸承制造廠的相關人員。

［1］威爾遜R J.滑動軸承設計手冊［M］.上海：上海科學技術文獻出版社，1989

［2］GB/T14364—2008 船舶軸系滑動式中間軸承［S］

［3］JT/T259—2004 內河船舶軸系中間軸承［S］

［4］陳紹綱主編.輪機工程手冊［M］.北京：人民交通出版社，1992

［5］GB/T1174—92 鑄造軸承合金［S］