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(qū)裝備修理監(jiān)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(qū)裝備修理監(jiān)修室, 山東 青島 266000)

某艦修前存在尾部振動(dòng)大、艉軸密封漏水等嚴(yán)重故障。上排檢查發(fā)現(xiàn)艉軸管前、后軸承均燒損嚴(yán)重。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)、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(shí)施改進(jìn)措施，有效防止艉軸管軸承再次燒損。修后軸系運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，故障現(xiàn)象消失，達(dá)到了預(yù)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(zhǎng)甲板型艦，以柴油機(jī)為主動(dòng)力。該艦在修前試航時(shí)發(fā)現(xiàn)艦體尾部振動(dòng)嚴(yán)重，修理中拆卸艉軸發(fā)現(xiàn)兩軸系艉軸管軸承燒損嚴(yán)重，艉軸下沉。燒損的艉軸管軸承為高分子軸承，該艦原設(shè)計(jì)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(jiàn)圖1，每一軸系由主推力軸、主推力軸承、3根中間軸、3個(gè)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(lián)軸節(jié)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(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)艦尾部振動(dòng)明顯、艉軸密封漏水嚴(yán)重，艉軸艙內(nèi)每半小時(shí)就需要排水1次。

船體上排后，發(fā)現(xiàn)兩艉軸管出口處纏繞大量漁網(wǎng)，部分漁網(wǎng)已熔化凝固在艉軸上，并進(jìn)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(nèi)冷卻水的流出通道。鏟去漁網(wǎng)發(fā)現(xiàn)艉軸管后軸承嚴(yán)重?zé)龘p，并出現(xiàn)高分子材料熔化重凝現(xiàn)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(fā)現(xiàn)艉軸管前、后高分子軸承嚴(yán)重?zé)龘p，艉軸架軸承完好。艉軸管前、后軸承和艉軸架軸承照片見(jiàn)圖2。艉軸管前軸承水槽幾乎已經(jīng)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(méi)有磨損。

在發(fā)現(xiàn)艉軸管軸承嚴(yán)重?zé)龘p后，即現(xiàn)場(chǎng)分解檢查中間軸承，發(fā)現(xiàn)左、右軸系最后一道中間軸承下軸瓦均傷損嚴(yán)重。下軸瓦合金表面存在嚴(yán)重的燒熔現(xiàn)象，無(wú)法繼續(xù)使用，上軸瓦合金表面無(wú)燒損現(xiàn)象。檢查其它中間軸承，狀態(tài)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(jù)燒損的情況，并參考相關(guān)資料，分析認(rèn)為冷卻水不足導(dǎo)致軸承燒損的可能性較大。冷卻水不足將影響軸承水潤(rùn)滑膜的形成，使艉軸與軸承發(fā)生干摩擦。冷卻水不足還使得軸承產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)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(nèi)，艉軸管軸承及中間軸承共用一路海水冷卻和潤(rùn)滑。海水由主機(jī)冷卻海水泵供給，供給壓力0.1～0.3 MPa，對(duì)艉軸管軸承進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。其冷卻水系統(tǒng)原理見(jiàn)圖3。

該冷卻水系統(tǒng)是按原橡膠軸承設(shè)計(jì)，能滿足高分子軸承使用要求。通過(guò)分析冷卻水系統(tǒng)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(jī)海水泵損壞。機(jī)旁監(jiān)控人員通過(guò)主機(jī)冷卻水壓力監(jiān)測(cè)裝置能夠發(fā)現(xiàn)供給冷卻水是否中斷，并且修理時(shí)拆檢主機(jī)海水泵沒(méi)有發(fā)現(xiàn)海水泵損壞現(xiàn)象。

2)艉軸管后部出口被漁網(wǎng)堵塞。該艦艉軸管后部與海水相通，冷卻水進(jìn)入艉軸管后依次流經(jīng)前軸承、后軸承，流入海水中，因該艦艉軸管后部纏繞漁網(wǎng)，導(dǎo)致冷卻水出口堵塞或流量減小，該種情況發(fā)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(fā)現(xiàn)連接艉軸管處冷卻水出口管堵滿黃油脂，根據(jù)故障情況分析艉軸填料處漏水嚴(yán)重，而填料壓蓋壓緊時(shí)故障，該壓蓋為4個(gè)小齒輪帶動(dòng)大齒輪同步壓進(jìn)型，1個(gè)小齒輪損壞或卡死都將導(dǎo)致壓蓋無(wú)法再壓緊，此時(shí)艦員只能通過(guò)大量擠壓黃油脂來(lái)進(jìn)行密封。過(guò)量的黃油脂通過(guò)填料縫隙進(jìn)入分水環(huán)，逐步進(jìn)入冷卻水管，黃油脂堵塞冷卻水管路。

分析認(rèn)為，漁網(wǎng)堵塞艉軸管后部，使冷卻水無(wú)法正常流出，導(dǎo)致軸承燒損，又因冷卻水壓力升高造成艉軸填料漏水嚴(yán)重，艦員通過(guò)加注大量黃油脂達(dá)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(duì)該艦所使用的高分子軸承各項(xiàng)參數(shù)，均滿足軸系使用要求，更換時(shí)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(fā)生燒損，該軸承存在問(wèn)題的可能性很小。

圖3 艉軸管軸承冷卻水系統(tǒng)原理圖

3.3 軸系對(duì)中

為驗(yàn)證將橡膠軸承更換為高分子軸承時(shí)軸系找線的正確性，檢查上次修理時(shí)軸承更換的軸系找線記錄，記錄數(shù)據(jù)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(huì)引起軸承嚴(yán)重?zé)龘p，軸系對(duì)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(fā)現(xiàn)僅最后一道中間軸承燒損。測(cè)量該中間軸承間隙為0.65 mm，該艦修理標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值，故中間軸承燒損引起軸系下沉量對(duì)艉軸管軸承影響很小，不會(huì)造成艉軸管軸承燒損。分析認(rèn)為艉軸管前、后軸承燒損后，無(wú)法起到支撐艉軸、分擔(dān)軸系負(fù)荷的作用，最后一道中間軸承所承擔(dān)的負(fù)荷超出了軸承本身所能承擔(dān)的負(fù)荷，致使該中間軸承燒損。

4 修理措施

針對(duì)艉軸管軸承燒損的原因分析，逐項(xiàng)檢查、排除故障、提出改進(jìn)措施，保證本次軸系修理質(zhì)量，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)故障的軸系部件分別進(jìn)行以下修理與改進(jìn)。

1)艉軸管軸承冷卻水系統(tǒng)作為修理重點(diǎn)。拆卸全部冷卻水管路進(jìn)行沖洗、疏通，對(duì)損壞及腐蝕嚴(yán)重的管路進(jìn)行更換。管路回裝時(shí)嚴(yán)格按工藝施工，進(jìn)行必要的密性與暢通性檢驗(yàn)，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(jiān)測(cè)裝置，連接至機(jī)艙安裝的警鈴上，用于監(jiān)測(cè)艉軸管冷卻水流量情況，如出現(xiàn)冷卻水流通不暢，冷卻水流量下降至一定值，警鈴報(bào)警，提醒艦員盡快查找故障原因，防止艉軸長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)引起艉軸管軸承和中間軸承損傷。

2)艉軸填料壓蓋修復(fù)。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格更換高水基填料，依據(jù)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(duì)艦員進(jìn)行指導(dǎo)培訓(xùn)。

3)軸系拉線。根據(jù)艦船水上、排上所表現(xiàn)的不同狀態(tài)，制定軸系拉線方案，對(duì)軸系實(shí)際拉線狀態(tài)進(jìn)行充分優(yōu)化，設(shè)定出軸系理論中心線，根據(jù)軸系中心線測(cè)量艉軸管前、后軸承座的偏差值，確定軸承加工時(shí)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(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致軸承燒損，但為提升軸承質(zhì)量，在做了深入的市場(chǎng)調(diào)研和對(duì)比了幾種常用高分子材料軸承后，選取質(zhì)量更好、軍船應(yīng)用更廣的某高分子材料軸承替代原軸承，按前期軸系測(cè)量數(shù)據(jù)確定實(shí)際安裝尺寸，并根據(jù)實(shí)際偏心量按軸承加工工藝進(jìn)行加工，通過(guò)冷裝的方式安裝到位，安裝后間隙測(cè)量等數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求。更換后的艉軸管軸承見(jiàn)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(jìn)行分解，拆出下軸瓦后熔掉原巴氏合金，將2個(gè)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(dá)到要求。按軸系對(duì)中測(cè)量數(shù)據(jù)及中間軸下垂量計(jì)算出下軸瓦實(shí)際安裝厚度，按計(jì)算的厚度精加工下軸瓦。下軸瓦裝船后現(xiàn)場(chǎng)研配瓦面，達(dá)到下軸瓦底部60°～90°范圍內(nèi)與軸頸接觸面積符合要求。

5 修后試驗(yàn)及使用情況

軸系修理、安裝完善后，該艦進(jìn)行了3次海上航行試驗(yàn)，每次試航主機(jī)在380 r/min(驗(yàn)收轉(zhuǎn)速)運(yùn)行時(shí)間均在3 h以上，艉軸和中間軸承無(wú)振動(dòng)、響聲等異常情況，測(cè)量艉軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)艉軸軸承和中間軸承的最高溫度均未超過(guò)50 ℃，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。艉軸填料密封符合該艦修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中靜態(tài)無(wú)泄漏、動(dòng)態(tài)允許滴漏的要求。軸系各項(xiàng)指標(biāo)均符合修理標(biāo)準(zhǔn)，順利交付使用。該艦現(xiàn)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(xué)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