某船推進軸系故障分析與修理

趙存生，朱石堅，刁愛民，黃次浩

(海軍工程大學，湖北 武漢 430033)

技術交流

某船推進軸系故障分析與修理

趙存生，朱石堅，刁愛民，黃次浩

(海軍工程大學，湖北 武漢 430033)

文章介紹了某新型船舶軸系的特點，對其被纏繞漁網后的故障原因進行分析, 制定修理技術方案, 修后試驗證明了修理方案的合理可行性, 最后提出了相關建議。

船舶;軸系;故障;修理

某船推進軸系采用新型的布置方式，設計有經航電機和主推進電機，2臺推進電機采用同軸聯合傳動方式，并且采用了軸承負荷法與直線法相結合的對中方法、塑料澆注固定艉軸軸承、艉軸玻璃鋼整體包覆等新技術。該船出海期間艉軸及螺旋槳被漁網纜繩纏繞，造成推進軸系無法正常工作。該軸系結構復雜、修理技術難度較大，文章介紹了軸系故障的勘驗及修理情況[1]。

1 軸系設備主要組成及特點

推進軸系由螺旋槳、艉軸、2#中間軸、推力軸、彈性聯軸節(jié)、經航電機、1#中間軸、氣胎離合器和主推進電機組成。為了降低結構噪聲，主推進電機和經航電機都安裝在隔振器上。艉軸由前、中、后3個鐵梨木軸承支撐，后端裝有螺旋槳，前端裝有半聯軸節(jié)，螺旋槳、半聯軸節(jié)與艉軸均為液壓有鍵連接，在其穿過耐壓艇體處裝有艉軸密封裝置。如圖1所示，經航電機輸出法蘭通過彈性聯軸節(jié)和半聯軸節(jié)相連接，半聯軸節(jié)和推力軸相連接。經航電機的電樞軸是空心軸，內套1#中間軸，主推進電機通過輪胎離合器和1#中間軸和半聯軸節(jié)相連接。2臺推進電機采用同軸并車傳動方式，避免了在1#中間軸和經航電機之間再設置1個彈性聯軸節(jié)而導致軸系結構復雜、布置困難，滿足了主推進電機和經航電機都采用彈性支撐的要求，是主推進電機、經航電機和艉軸連接的最佳傳動連接模式。

圖1 推力軸同經航電機、主推進電機的連接示意圖

2 軸系故障情況

該船出海期間推進軸系艉軸被漁網纜繩纏繞，導致主推電機電樞自動開關過流跳閘，主推艉軸無法正常工作。拖帶回碼頭后，纏繞的漁網被清除，經過拆解勘驗發(fā)現螺旋槳、艉軸及艉軸承、法蘭連接和倒車推力塊產生不同程度損傷，具體故障情況如下。

2.1螺旋槳及導流罩

螺旋槳在內場密性試驗時產生泄漏，經探測發(fā)現槳轂有貫穿性裂紋；螺旋槳導流罩鰭片變形，表面拋光后發(fā)現裂紋。

2.2推進軸系法蘭連接

艉軸半聯軸節(jié)與2#中間軸法蘭未靠緊，存在2 mm間隙(如圖2所示)，2#中間軸與推力軸法蘭未靠緊，存在1.2 mm間隙。

圖2 艉軸與2#中間軸法蘭連接圖

2.3主推電機、經航電機與軸系對中

經航電機與推力軸中心垂直偏移達到使用極限允許值，主推電機軸與氣胎離合器空氣分配器軸對中數據符合要求[2]。

2.4艉軸、2#中間軸跳動量

主推艉軸、2#中間軸跳動量總體情況良好，個別測量點超差。

2.5艉軸及艉軸承

1)艉軸螺旋槳密封檔處環(huán)氧樹脂包覆層損壞；艉軸銅套表面拋光后發(fā)現有局部腐蝕斑塊、艉軸銅套非工作段被漁網磨損較嚴重。

2)艉軸承法蘭磨損嚴重、艉軸承壓板及艉軸承固定六角螺栓頭部均缺失；艉軸尾軸承內殘留漁網熔渣(如圖3所示)，熔渣嵌滿尾軸承冷卻水槽，深度約400 mm。

3)艉軸銅套拋光后尾軸承、中軸承接近允許間隙，首軸承超過允許間隙、低于極限間隙。

圖3 鐵梨木艉軸承外觀圖

2.6主推力軸承

正車方向推力塊技術狀態(tài)良好，倒車方向推力塊有較深壓痕(如圖4、圖5所示)。

圖4 正車方向推力塊

圖5 倒車方向推力塊

3 故障分析與修理

螺旋槳絞上漁網后，開始螺旋槳存在慣性繼續(xù)轉動，導致螺旋槳槳轂受損。同時大量漁網緊緊纏繞在螺旋槳槳轂和艉軸承法蘭之間，一方面使得艉軸受損，另一方面向螺旋槳施加了向后的拉力將艉軸拉出，使法蘭連接間產生間隙。

3.1螺旋槳及導流罩

1)用螺旋槳備件更換，去除油封，外表面拋光；目視檢查螺旋槳表面有無缺陷，按要求進行著色探傷；測量螺距；按技術要求進行靜平衡試驗，不平衡量≤1.25 kg。

2)檢查鍵與新螺旋槳鍵槽的配合情況。鍵與鍵槽兩側面接觸均勻，接觸面積每側均少于65%，鍵的頂部與槽之間的間隙符合要求。

3)螺旋槳與艉軸的安裝拂配。拂配螺旋槳槳轂內孔，采用著色法檢查與艉軸錐部配合情況：槳轂與艉軸錐部的接觸面積大于75%；將螺旋槳試裝到艉軸上，檢查艉軸軸肩應在螺旋槳槳轂孔內，軸肩與螺旋槳端面距離符合要求。

4)螺旋槳與艉軸試裝完畢后在內場進行密性試驗；試驗壓力3.75 MPa，試驗時間10 min。

3.2艉軸

1)艉軸拆卸上臺架調校，檢查跳動量，在保證跳動量要求基礎上為消除銅套表面腐蝕和損傷，盡可能控制銅套光車量。

2)重新用玻璃鋼包覆艉軸。

3.3艉軸軸承

1)艉軸首、中、尾軸承鐵梨木板條換新。

2)測量艉軸軸承間隙并記錄，新軸承安裝間隙滿足要求。

3)光車修理艉軸承鐵梨木銅套法蘭外表面。

3.4推力軸及推力軸承

1)檢查推力軸軸頸、支撐軸瓦及推力塊狀況，測量間隙，鑒定修理。

2)推力塊按技術要求進行手工修拂，推力軸軸頸現場修磨，更換倒車面推力塊。

3.5艉軸與2#中間軸、2#中間軸與推力軸裝配

艉軸半聯軸節(jié)與2#中間軸法蘭、2#中間軸與推力軸法蘭之間用8個錐形螺栓連接定位，軸系法蘭連接時通常是不留間隙的。該船建造時法蘭之間也應該緊密結合不留間隙，存在間隙的可能原因是該船建造時8個錐形螺栓與錐形孔配合較松，螺旋槳絞上漁網后導致大量漁網緊緊纏繞在螺旋槳槳轂和艉軸承法蘭之間，向螺旋槳施加了向后的拉力將艉軸拉出，使法蘭間產生間隙。通過修理恢復艉軸半聯軸節(jié)與2#中間軸法蘭、2#中間軸與推力軸法蘭的正確連接。為了恢復正確連接，進行了以下檢驗。

1)每對法蘭連接的錐形銷重新仔細檢查其與錐形孔的貼合情況，要求貼合面積不小于總接觸面積的75%。

2)重點檢查兩軸對接的跳動量，將2#中間軸與艉軸連接后上臺架檢查其跳動量，應滿足技術要求。

3)安裝時按要求控制好擰緊力矩。

3.6主推艉軸密封裝置

1)艉軸密封裝置現場局部拆卸、檢修。

2)檢查滑動密封組件的磨損情況、壓緊彈簧的銹蝕情況，鑒定修理。

3)檢查尾部閉鎖器。

4)更換不合格零件及橡膠密封件，更換大麻纖維填料，泵壓檢查密性。

5)2#中間軸前、后法蘭消除間隙后，艉軸將前移3.3 mm以上，為了保證密封裝置壓緊彈簧的預緊力滿足設計要求，應按圖紙復查密封裝置的安裝尺寸，艉軸密封裝置殼體與艉軸相對位置應滿足標識尺寸要求。

3.7推進軸系對中

推進軸系各檔軸承采用軸承負荷法校中，主推進電機、經航電機、輪胎離合器與1#中間軸之間用指針法對中[3-4]，軸承負荷校中程序要求如下。

1)主機、中間軸、艉軸、推力軸、螺旋槳等均已定位，軸系安裝連接完畢；中間軸承、推力軸承座安放在預定位置上，各對法蘭的連接螺栓全部固緊。在軸承蓋與軸頸之間放置1.5～2倍軸承間隙值的軟墊；固定軸承蓋，將軸均勻壓緊，以保證軸承負荷減小時，測力計上也能反映出讀數來。

2)如圖6所示，在安裝測力計的螺孔處原底座墊塊不抽出。使測力計頂桿剛接觸墊塊，調整百分表上刻度為“0”位。測力過程應有人統(tǒng)一指揮，每個軸承有一人負責調整、記錄。

圖6 測力計安裝圖

3)各軸承應統(tǒng)一旋緊頂壓螺栓，使負荷都轉移到測力計上。而在研配螺栓處墊片與軸承座間出現0.05 mm間隙。此時，記下各測力計上的讀數，查對測力計變形曲線得負荷值。然后，各軸承一起均勻緩慢地移去測力計上的負荷，并檢查百分表指針回零情況。若重復測量2次結果基本相符，則可通過計算判斷軸系的對中質量。軸承負荷超出允許范圍，可在該軸承處改變墊塊厚度，調整軸承負荷。軸系對中合格后，將軸承定位，取出軸承內軟墊，軸系安裝全部完成。

4 修后試驗

軸系修理完成后，進行了系泊、航行試驗，檢查軸系的所有機械、系統(tǒng)和檢測儀表的工作情況，重點關注的艉軸密封裝置的泄漏情況，艉軸密封裝置的殼體溫度及泄漏情況，推力軸承、中間軸承和經航電機軸承中的滑油溫度，軸系振動情況等均正常，證明了修理方案的可行性。

5 結束語

為做好某新型軸系纏繞漁網后的故障修理工作，在原因分析基礎上探索實施了塑料澆注固定艉軸軸承、艉軸玻璃鋼整體包覆和軸承負荷法與直線法相結合對中方法等新技術，圓滿完成了修理任務。

為避免螺旋槳被漁網纏繞，建議論證加裝漁網自動切割裝置的可行性。另外如果被漁網纏繞，同時盡量不采用主推而采用輔推倒車的方式，避免軸系過大的受力。

[1] 黃文川. 某型船軸系重大故障的修復 [J]. 中國修船, 2009(2): 25-26.

[2] 朱宗順,焦明岐. 駐塢船舶軸系對中滿足浮態(tài)要求的方法 [J]. 中國修船, 2008(2): 30-32，37.

[3] 姚智剛,李彥強,黃佳典. 共振弦檢測技術在艦船軸系狀態(tài)監(jiān)測中的應用探討 [J]. 中國修船, 2008(1): 42-44.

[4] 周偉鴻. 高速艇超長軸系拉線法校中工藝問題 [J]. 中國修船, 2002(5): 19-20.

The features of a new type of marine shafting were introduced in the paper.Repair technology plan was made based on analyzing the cause after entangled-nets.The test proved the feasibility of the repair plan.Finally some related suggestions were put forward.

ship;shafting;fault;repair

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.003

趙存生(1979-)，男，山東新泰人，講師，博士，研究方向為輪機工程。

2014-09-15