半潛式鉆井平臺(tái)錨機(jī)鏈輪滑動(dòng)軸承的檢修

顧志超，陳 偉，高德友，李預(yù)賓

(中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300452)

半潛式鉆井平臺(tái)的作業(yè)海域較深，錨鏈較長(zhǎng)，錨機(jī)鏈輪滑動(dòng)軸承的負(fù)荷較重，易造成滑動(dòng)軸承故障。錨機(jī)鏈輪滑動(dòng)軸承是鏈輪和軸之間的銅襯套。這種滑動(dòng)軸承為非標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的軸承，沒有相關(guān)的技術(shù)參數(shù)和圖紙。對(duì)于滑動(dòng)軸承的故障，缺乏相關(guān)的修理工藝，這給設(shè)備修理工作帶來了困難。為了破解這一難題，我們對(duì)滑動(dòng)軸承及其配合零件進(jìn)行了測(cè)量，將零件的尺寸與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)分析計(jì)算，澄清了相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。通過對(duì)技術(shù)參數(shù)和故障分析，找出了兩者之間的關(guān)系，優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，繪制滑動(dòng)軸承加工圖紙，制定修理工藝。這些檢測(cè)技術(shù)和修理工藝的應(yīng)用，成功地破解了這一進(jìn)口設(shè)備修理的難題，保障了半潛式鉆井平臺(tái)錨機(jī)的安全作業(yè)。

1 錨機(jī)鏈輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

錨機(jī)鏈輪由齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，齒輪和鏈輪的內(nèi)孔與滑動(dòng)軸承的外圈固定，滑動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸之間有潤(rùn)滑脂，齒輪、鏈輪和滑動(dòng)軸承繞軸旋轉(zhuǎn)。鏈輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 鏈輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 齒輪和錨鏈輪外觀檢查

檢測(cè)齒輪[1]，得出齒輪技術(shù)參數(shù)，根據(jù)JB/T 5664-2007《重載齒輪 失效判據(jù)》[2]，齒輪技術(shù)參數(shù)符合該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。根據(jù)CB/T 3688-1995《船用起錨機(jī)和起錨絞盤修理技術(shù)要求》[3](以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)要求》)，檢測(cè)錨鏈輪外觀，錨鏈輪外觀符合《技術(shù)要求》。

3 滑動(dòng)軸承的故障和檢測(cè)

3.1 滑動(dòng)軸承的故障

滑動(dòng)軸承在運(yùn)行時(shí)跑外圈；檢修時(shí)，滑動(dòng)軸承D從軸承座孔內(nèi)脫出，滑動(dòng)軸承D脫出見圖2。

圖2顯示，滑動(dòng)軸承D與軸承座孔的配合不緊固。錨機(jī)運(yùn)行過程中，滑動(dòng)軸承跑外圈，滑動(dòng)軸承磨損。

圖2 滑動(dòng)軸承D脫出

3.2 滑動(dòng)軸承與軸承座的配合

測(cè)量滑動(dòng)軸承D外徑和其軸承座孔徑，為了保證測(cè)量的精度要求，使用外徑千分尺測(cè)量滑動(dòng)軸承外徑，使用內(nèi)徑百分表測(cè)量滑動(dòng)軸承座孔徑。測(cè)量滑動(dòng)軸承D在Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ部分尺寸(具體位置見圖1)，在每個(gè)部分測(cè)量水平方向(0°～180°)和垂直方向(90°～270°)的外徑尺寸，測(cè)量軸承座孔相應(yīng)位置的內(nèi)徑尺寸，滑動(dòng)軸承D與軸承座的配合尺寸見表1。

表1 滑動(dòng)軸承D與軸承座的配合尺寸 mm

由表1知，滑動(dòng)軸承D外徑均小于軸承座孔徑，滑動(dòng)軸承D與軸承座為間隙配合，最小間隙在Ⅰ部，為0.140 mm；最大間隙在Ⅲ部，為0.419 mm。滑動(dòng)軸承D與軸承座的配合間隙偏大，軸承跑外圈，由于軸承與軸承座的配合較松，軸承沒有固定措施，導(dǎo)致軸承脫出，軸承磨損。

3.3 滑動(dòng)軸承與軸的配合尺寸測(cè)量和計(jì)算

3.3.1 滑動(dòng)軸承與軸的配合尺寸測(cè)量

測(cè)量滑動(dòng)軸承和軸的尺寸，以便確定滑動(dòng)軸承與軸的配合關(guān)系。測(cè)量滑動(dòng)軸承A、B、C、D的內(nèi)徑，在每個(gè)滑動(dòng)軸承內(nèi)按左、中、右依次選取3個(gè)部位，在每個(gè)部位測(cè)量水平方向(0°～180°)和垂直方向(90°～270°)的內(nèi)徑尺寸。滑動(dòng)軸承內(nèi)徑測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。

表2 滑動(dòng)軸承內(nèi)徑測(cè)量數(shù)據(jù) mm

測(cè)量軸的外徑，分別測(cè)量軸與滑動(dòng)軸承A、B、C和D配合處的軸頸外徑尺寸，即軸A段、軸B段、軸C段和軸D段外徑。測(cè)量軸與每個(gè)滑動(dòng)軸承配合處的左、中、右尺寸，在每個(gè)部分測(cè)量水平方向(0°～180°)和垂直方向(90°～270°)的軸外徑尺寸。軸的外徑測(cè)量數(shù)據(jù)見表3。

表3 軸的外徑測(cè)量數(shù)據(jù) mm

3.3.2 計(jì)算滑動(dòng)軸承與軸的配合間隙值

根據(jù)表2和表3的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算滑動(dòng)軸承A、B、C、D與軸頸配合處的最大間隙值和最小間隙值，滑動(dòng)軸承與軸頸配合間隙值見表4。

表4 滑動(dòng)軸承與軸頸配合間隙值 mm

表4的數(shù)據(jù)顯示，滑動(dòng)軸承D與軸頸的配合間隙太小，左邊最小間隙值為-0.099 mm，表示此處過盈配合，滑動(dòng)軸承D與軸頸抱緊，軸承跑外圈，檢修時(shí)，滑動(dòng)軸承D隨軸一同脫出。

3.4 錨鏈輪襯套與軸的標(biāo)準(zhǔn)配合間隙值計(jì)算

3.4.1 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)裝配間隙值

根據(jù)《技術(shù)要求》，錨鏈輪軸與錨鏈輪襯套的徑向裝配間隙為0.001倍軸頸直徑再加0.20 mm，標(biāo)準(zhǔn)裝配間隙由公式(1)計(jì)算：

δ=0.001D+0.20，

(1)

式中，δ為錨鏈輪軸與襯套的徑向標(biāo)準(zhǔn)裝配間隙，mm；D為軸頸直徑的最大值，mm。

由表3得軸頸直徑的最大值為347.819 mm。將數(shù)據(jù)代入公式(1)，δ≈0.548 mm。

3.4.2 計(jì)算達(dá)到修理上限的配合間隙值

根據(jù)《技術(shù)要求》，錨鏈輪襯套與軸的配合間隙，超過最大裝配間隙2.5倍時(shí)，應(yīng)予修理。修理上限的配合間隙值δmax由公式(2)計(jì)算：

δmax=2.5δ，

(2)

式中，δmax為達(dá)到修理上限的配合間隙值，δmax=1.370 mm。

由表4知，滑動(dòng)軸承與軸頸的配合間隙值均未達(dá)到修理上限的配合間隙值δmax。因此，滑動(dòng)軸承A、滑動(dòng)軸承B和滑動(dòng)軸承C可繼續(xù)使用；由于滑動(dòng)軸承D跑外圈并脫出，應(yīng)修理滑動(dòng)軸承D。

4 滑動(dòng)軸承故障的解決措施

4.1 滑動(dòng)軸承的加工技術(shù)要求和固定措施

為了解決滑動(dòng)軸承與軸承座的配合間隙偏大、滑動(dòng)軸承沒有固定措施，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承跑外圈并脫出的故障，采取的解決措施是：加大滑動(dòng)軸承的外徑，滑動(dòng)軸承與軸承座采取過盈配合，并安裝4只止退螺釘，固定滑動(dòng)軸承，防止滑動(dòng)軸承脫出。

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[4]，滑動(dòng)軸承的材質(zhì)為銅基合金，材料牌號(hào)：ZCuPb10Sn10。根據(jù)Q/HS YF 103—2009《船用錨機(jī)維修規(guī)范》確定滑動(dòng)軸承的形位公差，滑動(dòng)軸承外徑的表面粗糙度Ra≤3.2 μm，滑動(dòng)軸承內(nèi)徑的表面粗糙度Ra≤1.6 μm。

滑動(dòng)軸承加工示意圖如圖3所示，其中M10×30止退螺釘沿圓周均布。

圖3 滑動(dòng)軸承加工示意圖

用車床加工滑動(dòng)軸承毛坯，內(nèi)徑粗加工，并預(yù)留5 mm的加工余量；零件其余各表面精加工，并達(dá)到圖紙的技術(shù)要求。

4.2 滑動(dòng)軸承的安裝

滑動(dòng)軸承與軸承座為過盈配合，滑動(dòng)軸承外徑大于軸承座內(nèi)徑，在常溫條件下無法裝配。根據(jù)熱脹冷縮的原理，按冷裝配工藝裝配，將滑動(dòng)軸承放于液氮容器中，冷卻30 min，使滑動(dòng)軸承的外徑縮小，然后裝配到軸承座內(nèi)。溫度升至常溫后，滑動(dòng)軸承的外徑膨脹，滑動(dòng)軸承與軸承座緊密配合。

4.3 錨鏈輪襯套內(nèi)徑的加工

滑動(dòng)軸承D裝入錨鏈輪軸承座孔后，錨鏈輪整體上鏜床，找正并對(duì)中，鏜床加工內(nèi)孔見圖4。

圖4 鏜床加工內(nèi)孔

5 錨鏈輪的裝配和運(yùn)行驗(yàn)證

裝配錨鏈輪、軸及其它零部件，在滑動(dòng)軸承和軸之間加注潤(rùn)滑脂。

錨機(jī)空載運(yùn)行30 min，依次進(jìn)行60 t、90 t、180 t的拉力試驗(yàn)。拋錨試驗(yàn)：拋錨鏈長(zhǎng)度不小于600 m，拋錨過程中，試驗(yàn)剎車3次,錨機(jī)制動(dòng)功能良好。起錨試驗(yàn)：在錨破土后，錨鏈輪以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

錨機(jī)運(yùn)行中，滑動(dòng)軸承的溫度小于65 ℃，設(shè)備運(yùn)行正常。

6 結(jié)束語

1)通過對(duì)錨機(jī)鏈輪滑動(dòng)軸承的故障檢測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)軸承座與滑動(dòng)軸承D是間隙配合，導(dǎo)致出現(xiàn)滑動(dòng)軸承跑外圈的故障。其解決措施是重新加工滑動(dòng)軸承，軸承座與軸承采用過盈配合，并安裝止退螺釘。上述措施不僅能夠解決滑動(dòng)軸承的故障，還可以提高滑動(dòng)軸承的承載能力。

2)經(jīng)測(cè)量和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)軸承D與軸頸的配合間隙太小，部分區(qū)域甚至出現(xiàn)過盈配合，滑動(dòng)軸承D與軸頸抱緊，影響了軸的正常運(yùn)行。依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定新加工的滑動(dòng)軸承內(nèi)徑，保證了軸的正常運(yùn)行。