某船美人架技術改造實踐

李召軍,陳景鋒,周愛民

(1.常熟地方海事處，江蘇 常熟 215500；2.集美大學 輪機工程學院,福建 廈門 361021；3.友聯船廠(蛇口)有限公司,廣東 深圳 518054)

某船美人架技術改造實踐

李召軍1,陳景鋒2,周愛民3

(1.常熟地方海事處，江蘇 常熟 215500；2.集美大學 輪機工程學院,福建 廈門 361021；3.友聯船廠(蛇口)有限公司,廣東 深圳 518054)

某船艉軸軸承經常磨損嚴重，數次維修也未能得到解決。經過對故障原因的詳細分析得出這是由于船舶艉軸結構選用的不合理所引起的，通過對該船美人架的技術改造徹底解決了磨損問題。這可給船舶設計者提供參考。

美人架；技術改造；散熱；密封裝置

船舶美人架是用來安裝艉軸末端的支點軸承。對艉軸起到支撐定位作用。船舶動力裝置中軸系能否正常工作對船舶的重要性不言而喻。只有艉軸的安裝結構設計合理才能使軸系正常的工作。本文通過某船美人架的技術改造，改善原本結構設計的缺陷，以滿足船舶的運營。

1 艉軸軸承存在的問題

某雙機雙槳工程船，螺旋槳軸系采用美人架支撐的設計方式。此船在下水后才1年就發現左右2個美人架處的艉軸軸承均有嚴重磨損。此后的維修間隔期越來越短，問題也更嚴重。后來不僅是艉軸軸承磨損嚴重，艉軸的銅套也出現了磨損并傷及到艉軸。最終在該船下水不到3年就更換了艉軸，并將美人架軸轂拆下重新加工后焊回，對艉軸軸系重新校中安裝。

然而半年后檢查時發現艉軸軸承磨損嚴重的問題依然沒有得到根本解決，艉軸承依然處于過度磨損狀態。由于出現問題的美人架位于水下位置，且工程船的施工現場又遠離陸地，這給檢查和維修工作增添了很多困難。故障頻發而又得不到實質性的解決，造成船舶要經常停工維修，讓施工單位遭受了嚴重的經濟損失。

2 故障原因分析

船舶軸系安裝的對中對其正常運行有著重要作用，然而在實際的船舶建造過程和實際運營中眾多影響軸系安裝對中的因素都是變化的，如環境溫度、海水狀況、主機負荷等因素都會使軸系的完全對中非常困難[1]。完全做到零誤差也是絕對不可能的，另外在艉軸的尾端懸臂安裝質量很大的螺旋槳，這會導致軸系因受力不均使軸承承受過大的負荷而磨損加劇。這是維修方起初采用軸系重新較中的辦法來解決本輪問題的重要依據，而結果表明軸系的失中，并不是造成本船艉軸軸承磨損嚴重的根本原因。

從軸承的材質來看，本船一直使用的是“賽龍”軸承。其化學穩定性高、摩擦系數小、抗磨能力強，是目前被驗證制造船舶艉軸軸承的最佳材料[2]。因此本輪的磨損問題也并非是零部件質量原因所引起的。

船舶設有美人架時，其艉軸安裝結構型式一般有2種[3]。一種是設有艉軸管，且其一端安裝在船體內側并用密封裝置與外部隔開，另一端安裝在美人架軸轂之上，并根據軸承材料的潤滑方式，選定美人架朝向螺旋槳的一端是否采用密封裝置。另外一種是無艉軸管形式，即本船的安裝方式，這種簡便的結構型式一般在小型船舶上得到了廣泛的應用，而這種結構型式，也使得伸入船體外側的軸系完全暴露在海水當中。

根據上述分析和船舶的實際營運情況，可將造成該船艉軸軸承嚴重磨損，甚至艉軸也遭到破壞的原因歸納為以下3點。

1)螺旋槳旋轉時的撥水作用，使得美人架處海水的壓力變低，因此海水向此處的流動加大，異物進入美人架處，艉軸與軸承間隙的可能性增大。

2)該船是工作船，其作業地點一般都是在淺水區，即使在深水區，船上設備作業時，總是將海底的泥沙攪拌起來，使得工作區水質渾濁，這些泥沙很容易進入美人架處的軸承中去。

3)工作船經常處于滿負荷工況，有時還短時超負荷運轉。這更使得原本受力復雜的軸系各個支點的受力狀況更加嚴重，美人架處的艉軸軸承因承受負荷過大而發熱，熱量在自然的對流狀態下無法及時傳出，而使軸承溫升過高導致磨損加劇。

3 技術改造方案與實踐

3.1 改造方案

根據原因分析，可知原設計方案對美人架處艉軸軸承冷卻不足，以及使用環境未做到妥善重視，采用的艉軸安裝結構形式不能滿足目前的實際使用要求。因此必須對其結構做改造，以達到能夠隔離泥沙、有效導熱的目的。考慮實際情況，解決這2個問題最簡便易行的的方案如下。

1) 在美人架朝向船體一側增加密封裝置，用于防止泥沙隨水流進入美人架處的艉軸軸承內。

2) 在美人架的軸轂上鉆一通孔，從船體內引一條冷卻水管對美人架內的艉軸承進行強制冷卻，不僅可以提高美人架軸轂空間的壓力，減少泥沙的進入，還可以起到軸承的潤滑冷卻作用，防止其工作時溫升過高。改造方案的具體措施如圖1所示。

圖1 美人架結構改造方案示意圖

3.2 改造工藝

由于該船左右兩側軸系在布置上是相互對稱的，因此兩邊的施工工藝完全一致。

1)拆艉軸。先將螺旋槳拆下，之后將艉軸抽出放置于工作臺上，測量其磨損量，決定是否維修或換新。

2)安裝冷卻水管。首先在美人架軸轂正上方靠向船殼一側鉆孔，然后在美人架正上方船體上開孔，現場根據船舶結構空間使用不銹鋼管制作，從船體內主機海水冷卻系統中引出冷卻水管路。為防止焊接時燒穿管路，在穿過船體處的不銹鋼管外部加裝一個保護套管。最后將相關部件焊接完成。冷卻水管的安裝布置如圖2所示。

圖2 美人架加裝冷卻水管路示意圖

3)水密檢查。對安裝好的冷卻水管做水密實驗，保證管路和船體開孔的密閉。

4)密封裝置零件制作。根據該船的實際情況選擇填料式密封裝置。按照美人架軸轂的尺寸確定密封裝置的大小，設計并加工出相應的盤根擋圈和盤根壓蓋。

5)密封裝置安裝孔加工。現場在美人架的軸轂朝向船殼側圓周均布制作螺紋孔，以便安裝密封裝置。

6)密封裝置的安裝。將盤根擋圈和盤根壓蓋套在檢查合格的艉軸上。重新安裝上艉軸，先安裝好艉軸的前端，之后將美人架處盤根擋圈壓入軸承空隙內，并填入2道亞麻盤根，盤根接口要錯開180°，再把盤根壓蓋推入軸承內壓住盤根，擰緊壓蓋螺栓，上緊程度以不影響艉軸的轉動為宜。最后使用不銹鋼絲，依次穿過各壓蓋螺栓的頭部小孔，擰在一起防止松脫。密封裝置的安裝結構示意如圖3所示。

7)重新安裝上螺旋槳，施工完畢。

4 結束語

通過本文所述方案對該船改造后，船舶再未出現類似問題，說明問題已得到有效的解決。從本實例可知，船舶設計時雖以力求結構簡單、經濟實用，但一個小細節的忽視也可能造成非常嚴重的后果。在確定設計方案時，必須詳盡考慮到船舶用途和工作環境，才能選擇更為合理的結構方式，以提高船舶工作的可靠性。

圖3 美人架加裝密封裝置示意圖

[1] 吳恒.船舶動力裝置技術管理[M].大連：大連海事大學,2006.

[2] 王優強,李鴻琦.水潤滑賽龍軸承及其潤滑性能綜述[J].潤滑與密封,2003(1):101-104.

[3] 譚仁臣.船舶輔機與軸系[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學,1996.

Wear and tear are often severe on stern shaft bearing,which weren' t solved properly through times of maintenance.By analyzing in detail the fault,it is found that unreasonable structure causes the fault on shaft bearing;and wear and tear are solved thoroughly by converting the A-bracket technology,which can be reference for ship designers.

A-bracket；technology conversion;heat radiation;sealing device

李召軍(1982-)，男，河南新密人，碩士，主要從事現代輪機工程管理和水上安全監督工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.002

2016-09-09