曹豔東(dōng)

摘　要：本(běn)文簡(jiǎn)述了某船(chuán)在航行試驗時(shí)，尾管後軸(zhóu)承發生了溫度(dù)高報警并導緻軸承(chéng)燒傷的情況，針對(duì)其産(chǎn)生的原(yuán)因進行了(le)分析，并制定(dìng)了(le)相應(yīng)的應對(duì)措(cuò)施。經(jīng)過航(háng)行(háng)試驗驗(yàn)證，尾管(guǎn)後(hòu)軸承(chéng)溫度在(zài)正常範圍内，改(gǎi)進(jìn)措施(shī)效果(guǒ)明顯。

關鍵(jiàn)詞：尾管後(hòu)軸承(chéng) ；溫度(dù)高 ；環(huán)保油(yóu)

1　前言

某(mǒu)船在試航過程中，主機(jī)轉速在(zài)80 r/min左右時操滿(mǎn)舵，尾管後(hòu)軸(zhóu)承發生了溫度高報警(jǐng)，并且(qiě)溫度不斷(duàn)上升，船上立(lì)即停車檢查，停車後溫度還在繼續上(shàng)升，一(yī)度升至80 ℃左右。檢(jiǎn)查尾(wěi)管後(hòu)軸承溫(wēn)度傳感器探(tàn)頭電流信(xìn)号(hào)值(zhí)正(zhèng)常，确認(rèn)溫度傳感器沒(méi)有問題；檢查尾(wěi)管滑(huá)油(yóu)管(guǎn)路系統，确認整(zhěng)個管(guǎn)路系統通暢沒(méi)有問題；采用頂(dǐng)升法檢查尾管(guǎn)前軸承負荷，發(fā)現尾管前軸承(chéng)幾乎無負(fù)荷，懷(huái)疑尾管後軸(zhóu)承(chéng)負荷偏重；主機盤車(chē)檢(jiǎn)查，尾管(guǎn)處有輕(qīng)微異響，進入尾管(guǎn)冷卻(què)水艙檢查(chá)，尾管後軸承(chéng)處異響(xiǎng)明顯，聲(shēng)音為嗒(dā)、嗒、嗒(dā)，頻率為每(měi)秒一次，據此現象初步(bù)判(pàn)定尾(wěi)管後軸承(chéng)應該被燒(shāo)傷了(le)。為了(le)防止損傷進一步擴大從而損(sǔn)傷螺(luó)旋(xuán)槳(jiǎng)軸，決(jué)定終止試航，由(yóu)拖輪拖至(zhì)船廠(chǎng)進塢(wù)檢查。

2　塢内(nèi)檢(jiǎn)查(chá)

（1）船舶(bó)進塢(wù)後，檢(jiǎn)查螺旋(xuán)槳(jiǎng)軸下沉量(liàng)，與之(zhī)前測量的下沉(chén)量數據相比較，确認螺旋槳軸(zhóu)下沉(chén)了約0.3 mm，初步(bù)确認尾(wěi)管後軸(zhóu)承已(yǐ)經損壞；

（2）進行尾(wěi)管(guǎn)滑(huá)油油(yóu)樣分析檢查，将(jiāng)油樣化驗(yàn)報告(gào)發給滑油供應(yīng)商道達爾進行(háng)确認(rèn)，廠家确認該滑油(yóu)各項性(xìng)能指标滿(mǎn)足(zú)要(yào)求；

（3）拆卸螺旋槳(jiǎng)，抽出螺旋(xuán)槳軸(zhóu)，檢查尾管軸承(chéng)損傷情況，發現(xiàn)尾管後(hòu)軸承下(xià)部燒傷嚴(yán)重（見(jiàn)圖1），尾管前軸承(chéng)無損(sǔn)傷(shāng)；

（4）将(jiāng)尾管(guǎn)後軸承壓(yā)出後(hòu)，用專用儀(yí)器檢查尾(wěi)管内孔同(tóng)心度，發(fā)現尾管後軸承處後部上(shàng)翹了0.07 mm。經(jīng)過計(jì)算，尾管後軸承(chéng)壓裝後，後(hòu)軸承(chéng)處的實際斜度(dù)變為了0.127×10^-3rad。根據軸(zhóu)系較中計(jì)算書(shū)的要求(qiú)，後軸承的加工斜(xié)度要(yào)求為(wéi)0.2 ×10^-3rad。

3　原因分析

（1）尾管軸承負荷(hé)因素：經查看該(gāi)船之(zhī)前的(de)較中以及軸系(xì)負荷稱重數據(jù)，都滿足要求，并且man都給予了(le)認(rèn)可。雖(suī)然後來(lái)檢(jiǎn)查出(chū)尾管(guǎn)前軸承幾(jǐ)乎無負荷，但那(nà)是在(zài)尾管後軸(zhóu)承燒傷後測量(liàng)的數據，軸系狀(zhuàng)态發(fā)生了變化，沒有(yǒu)參考性。另(lìng)外，尾(wěi)管後軸承(chéng)的比(bǐ)壓(yā)一般都(dōu)在0.4～0.6 mpa之間，與船級(jí)社規(guī)範要求的z大比(bǐ)壓(yā)0.8 mpa相比還(hái)有較大的餘量(liàng)。因此初步(bù)判斷(duàn)，軸承的負荷分配應(yīng)該沒(méi)有太(tài)大問題；

（2）尾管變(biàn)形因素(sù)：尾管安裝過程中(zhōng)或船(chuán)體變形(xíng)等(děng)因素導緻尾管(guǎn)變形(xíng)，後軸承(chéng)座(zuò)後部(bù)比前(qián)部上翹0.07 mm，尾管(guǎn)後(hòu)軸承壓裝(zhuāng)後，後(hòu)軸承處的(de)實際(jì)斜度(dù)由0.2 ×10^-3rad變(biàn)為0.127×10^-3rad，螺(luó)旋(xuán)槳軸和(hé)後軸(zhóu)承(chéng)的相對(duì)斜度變為了0.405×10^-3rad- 0.127×10^-3rad =0.278 ×10^-3rad，雖(suī)在船(chuán)級社(shè)要(yào)求(qiú)的0.3×10^-3rad的範圍(wéi)内，但(dàn)由于螺旋(xuán)槳軸(zhóu)和後(hòu)軸承的相(xiàng)對斜度(dù)相對于(yú)原設計值0.405×10^-3rad - 0.2 ×10^-3rad =0.205×10^-3rad變大(dà)，可能會導(dǎo)緻尾(wěi)管後軸(zhóu)承後部(bù)邊緣負荷增大，螺旋槳軸與尾(wěi)管後軸(zhóu)承之間的油膜難以形(xíng)成，軸承(chéng)非(fēi)正常磨損，z終(zhōng)導緻尾(wěi)管後軸承燒壞(huài)、溫度高報警，這(zhè)可能是引起後(hòu)軸承溫度(dù)高的(de)因素(sù)之一(yī)；

（3）環保(bǎo)油（eal）因素(sù)：根據美(měi)國環保署(shǔ)vgp（2013）要求，從2013年(nián)12月19日(rì)起，進(jìn)入美國水域船(chuán)長大(dà)于等(děng)于79 ft的所有商船(chuán)，在其油水界面(miàn)均須使用(yòng)環保(bǎo)油。對(duì)于尾管(guǎn)密封，若(ruò)采用(yòng)油(yóu)潤(rùn)滑系統，則(zé)尾(wěi)管滑油(yóu)必須采用(yòng)環保(bǎo)油。我(wǒ)們了(le)解到(dào)，船舶使用(yòng)環保(bǎo)油後，多家船廠(chǎng)都(dōu)出現了(le)尾管(guǎn)後軸承溫度高(gāo)的現象，甚(shèn)至軸(zhóu)承燒傷的情況(kuàng)。經過多(duō)方(fāng)資料的收集，我們發(fā)現環保油(yóu)在(zài)40 ℃ 以(yǐ)下的粘度(dù)要比(bǐ)同溫度(dù)的礦物(wù)油粘度(dù)低些，這(zhè)在(zài)主機(jī)低速運(yùn)轉且運行時間不長的(de)情況下(xià)，油膜難(nán)以形成(chéng)，可能導緻螺旋槳(jiǎng)軸與(yǔ)軸(zhóu)承潤(rùn)滑不良從(cóng)而引(yǐn)起軸承(chéng)燒(shāo)傷。另(lìng)外，在同等(děng)條件(jiàn)下，環(huán)保(bǎo)油的油(yóu)膜厚度(dù)要(yào)比礦(kuàng)物油的油膜(mó)厚(hòu)度小(xiǎo)些，運(yùn)轉初(chū)期的磨(mó)合能力(lì)差些(xiē)，這在(zài)一些(xiē)設(shè)計院以(yǐ)及船(chuán)級社的案例分(fèn)析中都(dōu)有(yǒu)提及(jí)，這也(yě)可(kě)能(néng)是引(yǐn)起後(hòu)軸承溫度高的因素(sù)之一(yī)；

（4）操作因(yīn)素：該(gāi)船軸承溫度高發生在操大舵角(jiǎo)的時候，即在軸(zhóu)系磨合初期打(dǎ)滿舵(duò)時，特别是在主(zhǔ)機(jī)轉速禁(jìn)區附近時(shí)打滿(mǎn)舵，可能會影響螺(luó)旋槳軸(zhóu)與後(hòu)軸承油膜(mó)的形(xíng)成，從而加(jiā)快後(hòu)軸承磨損(sǔn)，這也可能是引(yǐn)起後軸承溫度高的(de)因素之一。

4　預防措施

雖(suī)然(rán)導緻(zhì)尾管後(hòu)軸(zhóu)承溫度高(gāo)的原因複(fú)雜，目前很(hěn)難找(zhǎo)到z根(gēn)本的原因(yīn)，但我們(men)可(kě)以從以下(xià)幾個方面(miàn)進行預防和應對：

（1）嚴格按照軸(zhóu)系較中計(jì)算書進行軸系較中，完善施(shī)工工藝(yì)，确保(bǎo)?工精度，軸系頂(dǐng)升階段盡(jìn)量使(shǐ)中間軸承(chéng)、尾管前軸(zhóu)承的(de)負荷(hé)向理論值靠近；

（2）測量尾管前後軸承位的(de)同心度，根(gēn)據(jù)測量結果，再(zài)确定(dìng)是否對尾管後(hòu)軸承(chéng)的(de)斜度進行加工補(bǔ)償。根(gēn)據該船尾管(guǎn)後(hòu)軸承處0.07 mm的(de)上翹，通過加工後軸承外(wài)圓(yuán)對軸承内孔(kǒng)的斜度進(jìn)行補償，使(shǐ)尾(wěi)管(guǎn)後軸(zhóu)承的實際(jì)斜度變為0.28 ×10^-3rad，這樣(yàng)螺旋(xuán)槳軸和後(hòu)軸承的(de)相(xiàng)對斜度變為了0.405×10^-3rad - 0.28×10^-3rad =0.125 ×10^-3rad，比之前的(de)相對(duì)斜度0.278 ×10^-3rad要小些；

（3）尾管滑油在系(xì)泊試驗和航(háng)行試(shì)驗初(chū)期的磨合階段，先用(yòng)礦物油進(jìn)行螺旋槳(jiǎng)軸和(hé)軸承(chéng)的磨合，正(zhèng)式的(de)航行試驗階段再(zài)更換為環保(bǎo)油。雖(suī)然這種做(zuò)法還(hái)沒有(yǒu)很好(hǎo)的理(lǐ)論依據，但其他一些(xiē)船廠都采用了這樣的做法，并(bìng)且采用(yòng)這(zhè)種方案後(hòu)尾管後軸(zhóu)承溫度高的情況顯(xiǎn)著減少；

（4）在(zài)航行試驗(yàn)初期(qī)的磨合階段，盡(jìn)量避免操大舵(duò)角，特(tè)别(bié)是主機(jī)轉速在通(tōng)過轉(zhuǎn)速禁區時盡量(liàng)不要操滿舵。

以(yǐ)上措(cuò)施在該船(chuán)的(de)第二次航行(háng)試驗驗證中(zhōng)是有效的，尾(wěi)管後(hòu)軸承溫度(dù)在整(zhěng)個航行試(shì)驗期(qī)間都在正常的(de)範圍(wéi)内，航行試(shì)驗取得了圓滿(mǎn)成功，并(bìng)且根據該船(chuán)交(jiāo)付(fù)後運營中的反(fǎn)饋，軸承溫度都在正(zhèng)常範(fàn)圍(wéi)内(nèi)。

5　其他應對(duì)措施

（1）尾管(guǎn)密封選用空氣(qì)密封(fēng)。空氣密封(fēng)在正(zhèng)常(cháng)運行(háng)時(shí)不存(cún)在(zài)油(yóu)水界(jiè)面，理論上可以繼續(xù)使(shǐ)用普通礦(kuàng)物油(yóu)而不需(xū)要使用環(huán)保油(yóu)，并且一些(xiē)船級(jí)社都認(rèn)可了使(shǐ)用空(kōng)氣密封可(kě)以使(shǐ)用普通礦(kuàng)物油。當然，這(zhè)會增加(jiā)船廠(chǎng)的成(chéng)本，在新造(zào)船中(zhōng)若船東願意分(fèn)攤該部分(fèn)增加(jiā)的成本，可以采用空氣密封，對船東而言也可(kě)以省(shěng)去購買昂貴(guì)的(de)環保(bǎo)油的(de)成本；

（2）優化軸(zhóu)系(xì)較中計算。針對(duì)使用(yòng)環保油後(hòu)頻繁(fán)出現的軸(zhóu)承溫(wēn)度高的問題，建議(yì)提(tí)醒主(zhǔ)機廠在(zài)軸(zhóu)系較(jiào)中計(jì)算中不僅(jǐn)要滿足船級社(shè)要求，更要對軸(zhóu)系較(jiào)中計(jì)算結(jié)果進行優化，盡(jìn)量降低尾管後(hòu)軸承(chéng)上的負荷(hé)和相(xiàng)對斜度；

（3）提(tí)高螺(luó)旋(xuán)槳軸(zhóu)和尾管(guǎn)後軸(zhóu)承的(de)加工(gōng)工藝。現在(zài)螺旋(xuán)槳(jiǎng)軸表面(miàn)粗糙度一般選(xuǎn)取為1.6，建議提高至0.8。尾管後軸承(chéng)的表面粗糙度要求，也建(jiàn)議廠(chǎng)家提高；

（4）改(gǎi)善環(huán)保油油品特性，如：油(yóu)膜(mó)形成速(sù)率、耐(nài)壓等(děng)級、運(yùn)動粘度等(děng)級等(děng)；根據模拟軸承(chéng)的實船負荷狀(zhuàng)态，對軸承是否适合(hé)用環(huán)保油(yóu)進行(háng)專門的試驗，雖然試驗比(bǐ)較困難，但模拟(nǐ)試驗可能(néng)是找出問題根(gēn)源和解決方案的z佳途(tú)徑(jìng)，這需要軸(zhóu)承廠家和環保油廠家聯合考(kǎo)慮。

6　結束語

本文(wén)分析(xī)了(le)可(kě)能造成(chéng)尾管後軸承(chéng)溫度(dù)高的(de)原(yuán)因(yīn)，并且針對各種可能的原因采(cǎi)取了(le)相應的預防(fáng)措施，并在實(shí)船驗證中(zhōng)取(qǔ)得(dé)了良好效果，為(wéi)後續同型(xíng)船的(de)建造積(jī)累(lèi)了經(jīng)驗。同時，也探讨(tǎo)了一(yī)些其他的應對措施，希望對同類型船的(de)建造、設計(jì)提供一(yī)定(dìng)的幫(bāng)助，不(bú)足之處(chù)請批評(píng)指正(zhèng)。

參考(kǎo)文獻(xiàn)

[1] 中國船級(jí)社.美(měi)國環(huán)保署環保(bǎo)油要求及實施(shī)建議[s].2014.

[2] classnk.shaft alignment.2015.

來源：《廣東造船(chuán)》2016年3期(qī)