疏浚船舶機械的摩擦學系統分析及其減磨對策探討

張天昌

摘 要：本文利用層次分析法對疏浚船舶進行摩擦學系統分析，確定出其磨損問題主要在疏浚船舶動力系統以及疏浚船舶作業系統內集中。在此基礎上，提出了耐磨材料的選擇和運用、定期做好機械系統檢查、易損件防摩擦設計與調節、優化梳理機械系統做功結構這些疏浚船舶機械的摩擦學系統減磨策略。

關鍵詞：疏浚船舶;摩擦學系統;減磨

0 引言

疏浚船舶在維護航道以及疏浚工程中發揮著重要作用，由于普遍被應用于航道疏浚工程中，所以其機械作業環境的復雜、惡劣程度較高，磨損問題的發生頻率以及嚴重性水平較高。出于對維護疏浚工程效率效果的考量，必須要重點提升疏浚船舶的可靠性，解決其機械系統中的磨損問題。基于這樣的情況，落實對疏浚船舶機械的摩擦學系統，并探究疏浚船舶機械減磨的優化策略具有極高的現實價值。

1 疏浚船舶機械的摩擦學系統分析

在疏浚船舶實際的工作運行過程中，磨損的產生過程相對復雜，而只有對其進行全面、系統的分析才能夠制定出針對性、實效性更強的減磨對策。在本研究中，主要使用層次分析法對疏浚船舶進行摩擦學系統分析。對于疏浚船舶而言，其摩擦學系統為眾因素相互關聯、相互制約且缺乏定量數據的系統，因此應用層次分析法，能夠更為清晰完成疏浚船舶摩擦學系統的分析[1]。

層次分析理論表明，如果存在大量的因素會對疏浚船舶摩擦學系統產生影響，那么在允許工程誤差存在的條件下，可以忽略造成影響效果相對較小的因素，而重點對會產生較大影響的因素展開分析。基于此，能夠將疏浚船舶機械的摩擦學系統做出如下劃分：疏浚船舶的摩擦學系統可以劃分為動力機械摩擦學系統以及疏浚作業器具的摩擦學系統;動力機械摩擦學系統可以進一步劃分為柴油機系統、齒輪箱系統、液壓系統、船舶系統艉管系統;疏浚作業器具的摩擦學系統可以進一步劃分為疏浚作業機械系統、泥沙輸送系統;其中，疏浚作業機械系統能細化為液壓系統、泥漿柴油機系統;泥沙輸送系統能細化為鉸刀、泥管、泥泵、噴頭。

綜合來看，對于疏浚船舶機械而言，其磨損問題主要在疏浚船舶動力系統以及疏浚船舶作業系統內集中，且兩者的重要性表現出相同水平。就當前的情況來看，疏浚船舶在這兩個系統內的磨損問題均極為明顯，必須要落實重點處理及優化。

2 疏浚船舶機械的摩擦學系統減磨策略

2.1 耐磨材料的選擇和運用

耐磨材料的使用提升疏浚船舶動力系統以及作業系統耐磨性的重要方法，能夠達到疏浚船舶機械的摩擦學系統減磨的效果。實踐中，必須要盡可能在柴油機系統、齒輪箱系統、液壓系統、船舶系統艉管系統的連接構件、管線以及疏浚作業器具的制造中引入耐磨材料，促使其使用年限得到更好延長，避免在疏浚船舶實際的作業中發生嚴重磨損。

現階段，大量新型耐磨材料產生且得到廣泛應用，在疏浚船舶中，常用的耐磨材料如下所示：第一，錳鋼。相比于低碳鋼來說，錳鋼的加工硬化性更強，因此可以在加工中獲取更強的耐磨性能，在疏浚船舶的疏浚作業器具制造中得到廣泛應用。第二，耐磨復合內襯，如基于耐磨陶瓷的防磨內襯等等。對于耐磨陶瓷來說，其耐磨性、耐腐蝕性、耐氧化性更強，將其應用于輸泥管的制作中有著更好的減磨效果。第三，經過特殊熱處理的耐磨鋼板，即利用熱處理達到增強鋼板硬度的效果，促使相應材料的耐磨性能上升。其中，HARDOX400耐磨鋼板在當前的疏浚船舶易磨損構件生產中相對常見，例如，在上海航道局的“新海牛”、“新海馬”船舶;廣州航道局的“浚海1”、“浚海2”船舶中，該型號的耐磨鋼板均得到應用。相比于普通鋼板材料來說，HARDOX400耐磨鋼板的耐磨壽命更長（一般為普通鋼材的4倍），硬度值可以達到400 HB，因此可以應用于疏浚船舶泥門導軌、吸口套管內襯、泥門靠近抽艙直管的局部貼板等構件的制造中[3]。

2.2 定期做好機械系統檢查

定期檢查是維護疏浚船舶機械系統耐磨性的重要策略，能夠實現對磨損情況的及時性掌握，并由此做出針對性調整與新構件更換，達到減磨的效果。實踐中，需要重點落實對機械系統潤滑情況的檢查。

例如，在進行疏浚船舶動力系統中主機的摩擦學問題的處理中，要處理活塞環表面，引入陶瓷材料等耐腐蝕與磨損性更強的材料，降低表面摩擦系數;檢查主機表面的潤滑油涂抹情況，為了進一步降低表面摩擦系數，可以在潤滑油內加入納米氧化鋁添加劑;定期維護主機表面，檢查氣缸套的現實情況，及時更換損耗程度較高氣缸套，延長摩擦副的使用年限。在進行疏浚船舶動力系統中支撐元件的摩擦學問題的處理中，要定期檢查潤滑油的涂抹情況，并及時實施潤滑油的更換與補涂，防止支撐元件出現嚴重磨損。

2.3 易損件防摩擦設計與調節

泵體與鉸刀是疏浚船舶在實際工作中極容易發生磨損的構件，其中，泵體的磨損主要以沖蝕磨損、磨料磨損為主，且伴有局部氣蝕現象;鉸刀磨損主要以的磨料磨損為主，且伴有局部沖蝕磨損。基于此，可以利用易損件的再制造工藝實現減磨。在此過程中，依托泥泵內襯互鎖結構、鉸刀梯度化耐磨設計、工藝再制造技術，促使熔覆耐磨材料、高鉻合金耐磨材料、高分子耐磨膠粘涂層材料應用于泥泵殼以及鉸刀的在制作中;通過應用高頻熔覆法等工藝完成耐磨層的制作。依托上述工藝的使用，促使疏浚船舶中泥泵殼與鉸刀的耐磨性能上升，賦予易損件以更強的防摩擦能力。

另外，出于對疏浚船舶易磨損構件使用可靠性的考量，必須要在容易發生磨損的區域引入適當的潤滑油，開發并應用高性能且用量更少的潤滑油，依托添加劑等成分的加入，延長潤滑油使用年限的延長。在此基礎上，可以在疏浚船舶的動力機械系統中使用金屬環自修復添加劑，以此達到降低摩擦副實際磨損情況的效果，提升疏浚船舶機械系統運行穩定性的同時，節約能源以及維護成本[3]。為了實現與時俱進，獲取更為理想的減磨效果，還要加大基礎改造的力度，積極對疏浚船舶機械、設備中的新方法、新工藝、新設備展開探究、應用與推廣。重點關注疏浚工程中挖泥船易損構件的表面強化及再制造研究力度，盡可能延長疏浚船舶摩擦副構件的應用期限。

2.4 優化梳理機械系統做功結構

要持續強化對機械系統做功結構的優化改進，實現對疏浚船舶機械摩擦學問題的有效處理。例如，在進行疏浚船舶動力系統中傳動元件的摩擦學問題的處理，中，應當實施水槽尺寸與位置的優化改造，要盡可能增加水槽的寬度，并將其設置尾軸正下方，縮減表面摩擦因數，達到減磨的效果。在進行疏浚船舶系統中舵機與螺旋槳的摩擦學問題的處理時，要適當增加螺旋槳的槳葉數量，并使用耐磨材料制作、防腐材料制作舵機，避免產生空泡，實現疏浚船舶機械的摩擦學系統減磨及防腐。

3 結論

綜上所述，出于對維護疏浚工程效率效果的考量，必須要落實對疏浚船舶機械的摩擦學系統，并形成減磨策略。對于疏浚船舶機械而言，其磨損問題主要在疏浚船舶動力系統以及疏浚船舶作業系統內集中，且兩者的重要性表現出相同水平。通過耐磨材料的選擇和運用、定期做好機械系統檢查、易損件防摩擦設計與調節、優化梳理機械系統做功結構，解決了疏浚船舶機械的摩擦學問題，提升了疏浚船舶動力系統以及作業系統的耐磨性能。

參考文獻：

[1]劉書天，董從林，袁成清，等.三種典型船舶軸承復合材料的物理性能對摩擦學行為的影響研究[J].摩擦學學報，2018，38（5）：528-536.

[2]黎銘，王智杰.論船舶機械摩擦學的研究進展[J].時代農機，2018，45（5）：153+156.

[3]吳祖旻，盛晨興，郭智威，等.船舶水潤滑尾軸承當量半徑等效計算及其摩擦學性能研究[J].摩擦學學報，2017，37（5）：656-662.