某艦艉軸管軸承燒損原因分析及修理措施

趙秀忠，王 亮，趙剛棟

(1.4808工廠威海修船廠, 山東 威海 264200；2.海軍青島地區裝備修理監修室, 山東 青島 266000)

某艦艉軸管軸承燒損原因分析及修理措施

趙秀忠1，王 亮2，趙剛棟1

(1.4808工廠威海修船廠, 山東 威海 264200；2.海軍青島地區裝備修理監修室, 山東 青島 266000)

某艦修前存在尾部振動大、艉軸密封漏水等嚴重故障。上排檢查發現艉軸管前、后軸承均燒損嚴重。通過現場勘驗、查閱資料，分析了艉軸管軸承燒損的原因，制定了軸承修理方案，并實施改進措施，有效防止艉軸管軸承再次燒損。修后軸系運轉平穩，故障現象消失，達到了預期的修理效果，使用情況良好。

艉軸軸承；燒損；原因分析；修理措施

某艦為雙艉軸、雙定距槳、雙懸掛舵、通長甲板型艦，以柴油機為主動力。該艦在修前試航時發現艦體尾部振動嚴重，修理中拆卸艉軸發現兩軸系艉軸管軸承燒損嚴重，艉軸下沉。燒損的艉軸管軸承為高分子軸承，該艦原設計軸承為金屬板條橡膠軸承，在之前的一次修理中均改為高分子軸承。

1 軸系布置

該艦軸系布置見圖1，每一軸系由主推力軸、主推力軸承、3根中間軸、3個中間軸承、輔推力軸、輔推力軸承、艉軸管前后軸承、艉軸架軸承、艉軸及螺旋槳組成。艉軸用可拆卸聯軸節與中間軸連接，其他均采用不可拆法蘭連接。

2 故障情況

該艦在修前航行試驗時，發現艦尾部振動明顯、艉軸密封漏水嚴重，艉軸艙內每半小時就需要排水1次。

船體上排后，發現兩艉軸管出口處纏繞大量漁網，部分漁網已熔化凝固在艉軸上，并進入艉軸管后軸承的水槽及軸承與艉軸的縫隙，阻塞了艉軸管內冷卻水的流出通道。鏟去漁網發現艉軸管后軸承嚴重燒損，并出現高分子材料熔化重凝現象，軸承水槽也被熔化的高分子軸承材料堵塞。

圖1 軸系布置圖

抽出艉軸，檢查發現艉軸管前、后高分子軸承嚴重燒損，艉軸架軸承完好。艉軸管前、后軸承和艉軸架軸承照片見圖2。艉軸管前軸承水槽幾乎已經完全燒損，艉軸管后軸承局部有水槽的殘留，而艉軸架軸承幾乎沒有磨損。

在發現艉軸管軸承嚴重燒損后，即現場分解檢查中間軸承，發現左、右軸系最后一道中間軸承下軸瓦均傷損嚴重。下軸瓦合金表面存在嚴重的燒熔現象，無法繼續使用，上軸瓦合金表面無燒損現象。檢查其它中間軸承，狀態良好。

圖2 艉軸管前后軸承、艉軸架軸承修前照片

3 原因分析

3.1 冷卻水不足

根據燒損的情況，并參考相關資料，分析認為冷卻水不足導致軸承燒損的可能性較大。冷卻水不足將影響軸承水潤滑膜的形成，使艉軸與軸承發生干摩擦。冷卻水不足還使得軸承產生的熱量不能被及時帶走，致使軸承升溫，最終造成艉軸管軸承燒損。

該艦艉軸管前后軸承裝在同一根艉軸管內，艉軸管軸承及中間軸承共用一路海水冷卻和潤滑。海水由主機冷卻海水泵供給，供給壓力0.1～0.3 MPa，對艉軸管軸承進行強制冷卻。其冷卻水系統原理見圖3。

該冷卻水系統是按原橡膠軸承設計，能滿足高分子軸承使用要求。通過分析冷卻水系統及故障情況，造成該艦艉軸管軸承缺少冷卻水的原因有以下3種可能。

1)主機海水泵損壞。機旁監控人員通過主機冷卻水壓力監測裝置能夠發現供給冷卻水是否中斷，并且修理時拆檢主機海水泵沒有發現海水泵損壞現象。

2)艉軸管后部出口被漁網堵塞。該艦艉軸管后部與海水相通，冷卻水進入艉軸管后依次流經前軸承、后軸承，流入海水中，因該艦艉軸管后部纏繞漁網，導致冷卻水出口堵塞或流量減小，該種情況發生的可能性較大，為軸承燒損的主要原因。

3)管路堵塞。拆卸檢查該艦冷卻水管路，發現連接艉軸管處冷卻水出口管堵滿黃油脂，根據故障情況分析艉軸填料處漏水嚴重，而填料壓蓋壓緊時故障，該壓蓋為4個小齒輪帶動大齒輪同步壓進型，1個小齒輪損壞或卡死都將導致壓蓋無法再壓緊，此時艦員只能通過大量擠壓黃油脂來進行密封。過量的黃油脂通過填料縫隙進入分水環，逐步進入冷卻水管，黃油脂堵塞冷卻水管路。

分析認為，漁網堵塞艉軸管后部，使冷卻水無法正常流出，導致軸承燒損，又因冷卻水壓力升高造成艉軸填料漏水嚴重，艦員通過加注大量黃油脂達到減小填料漏水的目的。

3.2 軸承材料

在艉軸管軸承燒損后，核對該艦所使用的高分子軸承各項參數，均滿足軸系使用要求，更換時的各種證明材料齊全，且艉軸托架軸承目前使用狀況良好，未發生燒損，該軸承存在問題的可能性很小。

圖3 艉軸管軸承冷卻水系統原理圖

3.3 軸系對中

為驗證將橡膠軸承更換為高分子軸承時軸系找線的正確性，檢查上次修理時軸承更換的軸系找線記錄，記錄數據清晰、完整，因船體上排變形及溫度等影響，雖略有偏差，但不會引起軸承嚴重燒損，軸系對中不是造成軸承燒損的主要因素。

3.4 中間軸承

檢查全部中間軸承，發現僅最后一道中間軸承燒損。測量該中間軸承間隙為0.65 mm，該艦修理標準修換值為0.75 mm，消減原安裝間隙0.4 mm，軸系下沉量為0.25 mm，小于中間軸承修換標準值，故中間軸承燒損引起軸系下沉量對艉軸管軸承影響很小，不會造成艉軸管軸承燒損。分析認為艉軸管前、后軸承燒損后，無法起到支撐艉軸、分擔軸系負荷的作用，最后一道中間軸承所承擔的負荷超出了軸承本身所能承擔的負荷，致使該中間軸承燒損。

4 修理措施

針對艉軸管軸承燒損的原因分析，逐項檢查、排除故障、提出改進措施，保證本次軸系修理質量，對檢查中發現故障的軸系部件分別進行以下修理與改進。

1)艉軸管軸承冷卻水系統作為修理重點。拆卸全部冷卻水管路進行沖洗、疏通，對損壞及腐蝕嚴重的管路進行更換。管路回裝時嚴格按工藝施工，進行必要的密性與暢通性檢驗，確保維修后冷卻水管路通暢。在近艉軸管端冷卻水管路上安裝一只冷卻水流量監測裝置，連接至機艙安裝的警鈴上，用于監測艉軸管冷卻水流量情況，如出現冷卻水流通不暢，冷卻水流量下降至一定值，警鈴報警，提醒艦員盡快查找故障原因，防止艉軸長時間運轉引起艉軸管軸承和中間軸承損傷。

2)艉軸填料壓蓋修復。對艉軸填料壓蓋出艙分解修理，更換損壞的小齒輪，確保壓蓋工作靈活；按標準規格更換高水基填料，依據安裝順序裝配到位并壓緊；制定日常加注黃油脂管理要求，并對艦員進行指導培訓。

3)軸系拉線。根據艦船水上、排上所表現的不同狀態，制定軸系拉線方案，對軸系實際拉線狀態進行充分優化，設定出軸系理論中心線，根據軸系中心線測量艉軸管前、后軸承座的偏差值，確定軸承加工時的偏心量。

4)更換軸承材料。在原因分析中基本排除了因軸承質量問題導致軸承燒損，但為提升軸承質量，在做了深入的市場調研和對比了幾種常用高分子材料軸承后，選取質量更好、軍船應用更廣的某高分子材料軸承替代原軸承，按前期軸系測量數據確定實際安裝尺寸，并根據實際偏心量按軸承加工工藝進行加工，通過冷裝的方式安裝到位，安裝后間隙測量等數據符合設計要求。更換后的艉軸管軸承見圖4。

圖4 更換后的左、右艉軸管后軸承照片

5)中間軸承修理。將燒損的最后一道中間軸承進行分解，拆出下軸瓦后熔掉原巴氏合金，將2個下軸瓦組在一起重新澆鑄了巴氏合金。粗加工下軸瓦后刮研瓦背，使其與瓦座接觸面積達到要求。按軸系對中測量數據及中間軸下垂量計算出下軸瓦實際安裝厚度，按計算的厚度精加工下軸瓦。下軸瓦裝船后現場研配瓦面，達到下軸瓦底部60°～90°范圍內與軸頸接觸面積符合要求。

5 修后試驗及使用情況

軸系修理、安裝完善后，該艦進行了3次海上航行試驗，每次試航主機在380 r/min(驗收轉速)運行時間均在3 h以上，艉軸和中間軸承無振動、響聲等異常情況，測量艉軸高速運轉時艉軸軸承和中間軸承的最高溫度均未超過50 ℃，符合標準要求。艉軸填料密封符合該艦修理技術標準中靜態無泄漏、動態允許滴漏的要求。軸系各項指標均符合修理標準，順利交付使用。該艦現已出廠使用一年多，軸系一直工作正常。

Some faults existed on the warship including severe vibration at the stern and seal leakage at stern tube.Serious burnt-loss was found at front and rear stern tube by checking on slider.Through site inquest and document consultation,the cause for stern tube burnt-loss was analyzed,maintaining plan was made and improving measures were carried out,which prevented a second burnt-loss of stern tube bearing.After maintainance,the axial system is operated steadily and faults are removed with good effects.

stern bearing;burnt-loss;cause analysis;maintaining measures

趙秀忠(1982-)，男，山東聊城人，工程師，大學本科，主要從事艦船裝備修理與艦船建造工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.04.006

2017-02-09