曹豔東

摘　要：本文簡(jiǎn)述了某船在航行試(shì)驗時，尾管後軸承發生了溫度(dù)高報警并導緻軸承燒傷(shāng)的情況，針對其産生的原因進行了(le)分析，并制定了(le)相應的應對措施。經過航行試驗驗證，尾管(guǎn)後(hòu)軸承溫度在正(zhèng)常範圍(wéi)内，改進措施效果明顯。

關鍵詞：尾管後(hòu)軸承 ；溫度高 ；環保油

1　前言

某船在試航過程中(zhōng)，主機轉(zhuǎn)速在80 r/min左右時操滿(mǎn)舵，尾(wěi)管(guǎn)後軸承發生了溫度高(gāo)報警，并且溫度不斷(duàn)上升，船上(shàng)立即停車檢查，停車後溫度還(hái)在(zài)繼續上(shàng)升，一度升(shēng)至80 ℃左右。檢查尾管後軸承溫度傳感器探頭電流(liú)信号值正常，确認溫度傳感(gǎn)器沒(méi)有問題；檢查尾管(guǎn)滑(huá)油管路(lù)系統，确認整個管路系統通暢沒有問題；采用頂升法檢查(chá)尾管前軸承負荷，發現尾管前軸承幾乎無負荷，懷疑尾(wěi)管(guǎn)後軸承負荷偏重；主機盤車檢查，尾管處有(yǒu)輕微異響，進入尾管冷卻水艙檢查，尾管後軸承處異響明顯，聲音為嗒、嗒、嗒，頻率為每秒一次，據(jù)此現(xiàn)象初步判定尾管後軸承應該被燒傷了。為了防止損傷進(jìn)一步擴大從而損(sǔn)傷(shāng)螺旋槳軸，決定終止試(shì)航，由拖輪拖至(zhì)船廠進塢檢查。

2　塢内檢查

（1）船舶進塢後，檢查螺旋槳軸下沉量，與之前測量的下沉量數據(jù)相(xiàng)比較，确認(rèn)螺旋槳軸下沉了約(yuē)0.3 mm，初步确認尾管(guǎn)後軸承已經損壞；

（2）進行尾管滑油油(yóu)樣分析檢查，将油(yóu)樣化驗報告發給滑油(yóu)供應商道達(dá)爾進行确認，廠家(jiā)确認該滑油各項(xiàng)性(xìng)能指标滿足要求；

（3）拆卸螺旋槳，抽(chōu)出螺旋(xuán)槳軸，檢查尾管軸承損傷情況，發現尾管後軸承下部燒傷嚴重（見圖1），尾管前軸承(chéng)無損傷；

（4）将(jiāng)尾管後(hòu)軸承壓出後，用專用儀(yí)器檢查尾(wěi)管内孔同心度，發現(xiàn)尾管後軸承處後部上翹了0.07 mm。經(jīng)過計(jì)算，尾管後軸承壓裝後，後軸(zhóu)承處的(de)實際斜度變為(wéi)了0.127×10^-3rad。根據(jù)軸系較中計算書的要求，後軸承的加工斜度要求為0.2 ×10^-3rad。

3　原因分析

（1）尾管軸承負荷因素(sù)：經查看該船之前的較中以(yǐ)及軸系負荷稱重數據，都滿足要求，并且MAN都給予了認可。雖然後來檢查出尾管前軸承幾乎(hū)無負荷，但那是在尾管(guǎn)後軸承燒傷後(hòu)測量的數據，軸系狀(zhuàng)态發生了(le)變化，沒有參考性。另外，尾(wěi)管後軸承的比壓一般都在0.4～0.6 MPa之間，與船級社規範要求的Z大比壓0.8 MPa相(xiàng)比還有較大的餘量。因(yīn)此初步判斷，軸承(chéng)的負荷分配應該(gāi)沒有太大問題；

（2）尾管變形因素：尾管安裝過程中或船體變形等因素導緻尾管(guǎn)變形，後軸承座後部比前部上翹0.07 mm，尾管後軸承(chéng)壓裝後，後軸承處的實際斜度由0.2 ×10^-3rad變為0.127×10^-3rad，螺旋槳軸和後軸承的相對斜度變為了0.405×10^-3rad- 0.127×10^-3rad =0.278 ×10^-3rad，雖(suī)在船級社(shè)要求的0.3×10^-3rad的範圍内，但由(yóu)于螺旋槳軸和後軸承的相(xiàng)對斜度相對于原設計值0.405×10^-3rad - 0.2 ×10^-3rad =0.205×10^-3rad變大，可能會(huì)導緻尾管後軸承後部邊緣負荷增大，螺旋槳軸與尾管後軸承之間的油膜難以形成，軸承非正常(cháng)磨損(sǔn)，Z終導緻尾管後軸(zhóu)承(chéng)燒壞、溫度高報(bào)警，這可能是引起後軸(zhóu)承溫度高的因素(sù)之一；

（3）環保油（EAL）因素：根據美國環保署VGP（2013）要求，從2013年12月19日起，進入美國水域船長大于等于(yú)79 ft的所有商船(chuán)，在其(qí)油水界面均須使用環保(bǎo)油。對于尾管密封，若(ruò)采用(yòng)油潤滑系統，則尾管滑油(yóu)必須采用(yòng)環保油。我們了解到，船舶使用環保油(yóu)後，多家船廠都出現了尾管後軸承溫度高的現象，甚至軸承燒傷的情況。經過多方資料(liào)的收集，我們發(fā)現環保油在40 ℃ 以下的(de)粘度(dù)要比同溫度的礦物油粘度低些，這在主機低(dī)速(sù)運轉且運行時間不長的情況下，油膜難以(yǐ)形成(chéng)，可能(néng)導緻螺旋槳軸與軸承潤滑不良從(cóng)而引起軸承燒傷。另外，在同等條件(jiàn)下，環保油的油膜(mó)厚度要比礦物油的油膜厚度小些(xiē)，運轉初期的磨合(hé)能力差些，這在一些設計院以及船級社的案(àn)例分析中都有提及，這也可能是(shì)引起後軸承(chéng)溫度(dù)高的因素(sù)之一(yī)；

（4）操作因素：該船軸承溫度(dù)高發生在操大舵角(jiǎo)的時候，即在軸系磨合初期打滿舵時(shí)，特(tè)别是在(zài)主機轉(zhuǎn)速禁區附近時打滿舵，可能會影響螺旋槳軸與後軸承油膜的形(xíng)成，從而加快後軸承磨損，這也可能是引(yǐn)起後軸承溫度(dù)高的(de)因(yīn)素之一(yī)。

4　預防措施

雖然導緻尾管後軸(zhóu)承溫度高的原因複雜，目前(qián)很難找到Z根本的原因，但我們可(kě)以從以下幾個方面進行預防(fáng)和應對：

（1）嚴格按照軸系較中計(jì)算書(shū)進行軸(zhóu)系較中，完(wán)善施工工藝，确保?工精度，軸系頂升階段盡(jìn)量使中間軸承、尾管前軸承的負荷(hé)向理論值(zhí)靠近；

（2）測(cè)量(liàng)尾管前後軸承位的同心度，根據測量結果，再确(què)定是否對尾(wěi)管後軸承的斜度進行加工補(bǔ)償。根據該船尾(wěi)管後軸承處0.07 mm的(de)上翹，通過加工後軸承外(wài)圓對軸承内孔的斜度進行補償，使(shǐ)尾管後軸承的(de)實際斜度變為0.28 ×10^-3rad，這樣螺旋(xuán)槳軸和後軸承的相對(duì)斜度變為了0.405×10^-3rad - 0.28×10^-3rad =0.125 ×10^-3rad，比之(zhī)前的相對(duì)斜度0.278 ×10^-3rad要小些；

（3）尾管滑油在系泊試驗和航行試驗初期的磨合階段，先用礦物油進行螺旋槳軸和軸承的磨合，正式的航行試驗階段(duàn)再更換為環保油。雖然這種做法還(hái)沒有很好的理論(lùn)依據，但其他一些(xiē)船廠都采用了這(zhè)樣的做法，并(bìng)且(qiě)采(cǎi)用這種方案後尾管後軸承溫度高(gāo)的情況顯著減少；

（4）在航行試驗初期的磨合階段，盡量避免操大舵角，特(tè)别是主機轉速在(zài)通過轉速禁區時(shí)盡量不要操滿(mǎn)舵(duò)。

以上措施在該船的第二次航行試(shì)驗驗證中是有效(xiào)的，尾管後軸承溫度在整(zhěng)個航行試(shì)驗期間都在正常(cháng)的範圍内，航行試驗(yàn)取得了圓滿成(chéng)功，并且根據該船交付後運營中的反饋(kuì)，軸承溫度都在正常範圍内(nèi)。

5　其他應對措施

（1）尾管密封選用空氣密封。空氣密封在正(zhèng)常運行時不存在(zài)油水界面，理論上(shàng)可以繼續使用普通礦物油而不需要使(shǐ)用環保(bǎo)油，并且一些(xiē)船級社都認可了使用空(kōng)氣密封可以使(shǐ)用(yòng)普通礦物油。當然(rán)，這會增加船廠的成本，在新造船中若船東願意分攤該部分(fèn)增加的成本，可以采用空氣密(mì)封，對船東而言也(yě)可以省去購買昂貴的環保油的成本；

（2）優化軸系較中(zhōng)計算。針對使(shǐ)用環保(bǎo)油後頻繁出現(xiàn)的軸承(chéng)溫度高的問題，建議提醒主機廠在軸系較中計算中不(bú)僅(jǐn)要(yào)滿(mǎn)足船(chuán)級社要求(qiú)，更要對軸系較中計(jì)算結果進行優化，盡量降低尾管後(hòu)軸承(chéng)上的負荷和相對斜度；

（3）提高螺旋槳(jiǎng)軸和尾管後軸(zhóu)承的加(jiā)工工藝。現在螺旋槳軸表(biǎo)面粗糙度一般選(xuǎn)取為1.6，建議提高至0.8。尾管後軸承的表(biǎo)面粗糙度要求(qiú)，也建議廠家提高；

（4）改(gǎi)善環保油油品特性，如：油膜形成速率、耐壓等級、運(yùn)動粘度等級等；根據模拟軸承的實船負荷狀态，對軸承是否适合用環保油進行專門的試驗，雖然(rán)試驗比較困難，但模拟試驗(yàn)可能(néng)是找出問題根源和解決(jué)方案(àn)的Z佳(jiā)途徑，這需要軸承廠家和環保油廠家聯合考慮。

6　結束語(yǔ)

本文分析(xī)了可能造(zào)成尾管後軸承溫度高的原因，并且針對各種可能的原因采取了相應(yīng)的預防措施，并在實船(chuán)驗(yàn)證中取得了良好效果，為後續同型船的建造積累了經驗。同時，也探讨(tǎo)了一些其他的應對措施(shī)，希望對同類型船的建造(zào)、設計提供一定的幫助，不足之處請批(pī)評指正。

參考文獻

[1] 中(zhōng)國船級(jí)社.美國(guó)環保署環保油要(yào)求及實施建議[S].2014.

[2] ClassNK.Shaft Alignment.2015.

來源：《廣東造船》2016年3期