某船尾管后軸承溫度高的原因分析及應(yīng)對措施

曹艷東

摘 要：本文簡述了某船在航行試驗時，尾管后軸承發(fā)生了溫度高報警并導(dǎo)致軸承燒傷的情況，針對其產(chǎn)生的原因進行了分析，并制定了相應(yīng)的應(yīng)對措施。經(jīng)過航行試驗驗證，尾管后軸承溫度在正常范圍內(nèi)，改進措施效果明顯。

關(guān)鍵詞：尾管后軸承 ；溫度高 ；環(huán)保油

中圖分類號：U664.2 文獻標(biāo)識碼：A

Causes and Preventive Measures for High Temperature of Ship Stern Tube Aft Bearing

CAO Yandong

（Jiangmen Nanyang Ship Engineering Co.， Ltd. Jiangmen 529145）

Abstract：This paper analyzes the causes for high temperature alarm and Consequent burnout of a ship stern tube aft bearing during sea trial and formulates the corresponding prevention measures for it which is proved effective by sea trial.

Key words：Stern tube aft bearing；High temperature； Environmental-friendly oil

1 前言

某船在試航過程中，主機轉(zhuǎn)速在80 r/min左右時操滿舵，尾管后軸承發(fā)生了溫度高報警，并且溫度不斷上升，船上立即停車檢查，停車后溫度還在繼續(xù)上升，一度升至80 ℃左右。檢查尾管后軸承溫度傳感器探頭電流信號值正常，確認(rèn)溫度傳感器沒有問題；檢查尾管滑油管路系統(tǒng)，確認(rèn)整個管路系統(tǒng)通暢沒有問題；采用頂升法檢查尾管前軸承負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)尾管前軸承幾乎無負(fù)荷，懷疑尾管后軸承負(fù)荷偏重；主機盤車檢查，尾管處有輕微異響，進入尾管冷卻水艙檢查，尾管后軸承處異響明顯，聲音為嗒、嗒、嗒，頻率為每秒一次，據(jù)此現(xiàn)象初步判定尾管后軸承應(yīng)該被燒傷了。為了防止損傷進一步擴大從而損傷螺旋槳軸，決定終止試航，由拖輪拖至船廠進塢檢查。

2 塢內(nèi)檢查

（1）船舶進塢后，檢查螺旋槳軸下沉量，與之前測量的下沉量數(shù)據(jù)相比較，確認(rèn)螺旋槳軸下沉了約0.3 mm，初步確認(rèn)尾管后軸承已經(jīng)損壞；

（2）進行尾管滑油油樣分析檢查，將油樣化驗報告發(fā)給滑油供應(yīng)商道達(dá)爾進行確認(rèn)，廠家確認(rèn)該滑油各項性能指標(biāo)滿足要求；

（3）拆卸螺旋槳，抽出螺旋槳軸，檢查尾管軸承損傷情況，發(fā)現(xiàn)尾管后軸承下部燒傷嚴(yán)重（見圖1），尾管前軸承無損傷；

（4）將尾管后軸承壓出后，用專用儀器檢查尾管內(nèi)孔同心度，發(fā)現(xiàn)尾管后軸承處后部上翹了0.07 mm。經(jīng)過計算，尾管后軸承壓裝后，后軸承處的實際斜度變?yōu)榱?.127×10-3rad。根據(jù)軸系較中計算書的要求，后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(fù)荷因素：經(jīng)查看該船之前的較中以及軸系負(fù)荷稱重數(shù)據(jù)，都滿足要求，并且MAN都給予了認(rèn)可。雖然后來檢查出尾管前軸承幾乎無負(fù)荷，但那是在尾管后軸承燒傷后測量的數(shù)據(jù)，軸系狀態(tài)發(fā)生了變化，沒有參考性。另外，尾管后軸承的比壓一般都在0.4～0.6 MPa之間，與船級社規(guī)范要求的最大比壓0.8 MPa相比還有較大的余量。因此初步判斷，軸承的負(fù)荷分配應(yīng)該沒有太大問題；

（2）尾管變形因素：尾管安裝過程中或船體變形等因素導(dǎo)致尾管變形，后軸承座后部比前部上翹0.07 mm，尾管后軸承壓裝后，后軸承處的實際斜度由0.2 ×10-3rad變?yōu)?.127×10-3rad，螺旋槳軸和后軸承的相對斜度變?yōu)榱?.405×10-3rad- 0.127×10-3rad =0.278 ×10-3rad，雖在船級社要求的0.3×10-3rad的范圍內(nèi)，但由于螺旋槳軸和后軸承的相對斜度相對于原設(shè)計值0.405×10-3rad - 0.2 ×10-3rad =0.205×10-3rad變大，可能會導(dǎo)致尾管后軸承后部邊緣負(fù)荷增大，螺旋槳軸與尾管后軸承之間的油膜難以形成，軸承非正常磨損，最終導(dǎo)致尾管后軸承燒壞、溫度高報警，這可能是引起后軸承溫度高的因素之一；

（3）環(huán)保油（EAL）因素：根據(jù)美國環(huán)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79 ft的所有商船，在其油水界面均須使用環(huán)保油。對于尾管密封，若采用油潤滑系統(tǒng)，則尾管滑油必須采用環(huán)保油。我們了解到，船舶使用環(huán)保油后，多家船廠都出現(xiàn)了尾管后軸承溫度高的現(xiàn)象，甚至軸承燒傷的情況。經(jīng)過多方資料的收集，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)保油在40 ℃ 以下的粘度要比同溫度的礦物油粘度低些，這在主機低速運轉(zhuǎn)且運行時間不長的情況下，油膜難以形成，可能導(dǎo)致螺旋槳軸與軸承潤滑不良從而引起軸承燒傷。另外，在同等條件下，環(huán)保油的油膜厚度要比礦物油的油膜厚度小些，運轉(zhuǎn)初期的磨合能力差些，這在一些設(shè)計院以及船級社的案例分析中都有提及，這也可能是引起后軸承溫度高的因素之一；

（4）操作因素：該船軸承溫度高發(fā)生在操大舵角的時候，即在軸系磨合初期打滿舵時，特別是在主機轉(zhuǎn)速禁區(qū)附近時打滿舵，可能會影響螺旋槳軸與后軸承油膜的形成，從而加快后軸承磨損，這也可能是引起后軸承溫度高的因素之一。

4 預(yù)防措施

雖然導(dǎo)致尾管后軸承溫度高的原因復(fù)雜，目前很難找到最根本的原因，但我們可以從以下幾個方面進行預(yù)防和應(yīng)對：

（1）嚴(yán)格按照軸系較中計算書進行軸系較中，完善施工工藝，確保施工精度，軸系頂升階段盡量使中間軸承、尾管前軸承的負(fù)荷向理論值靠近；endprint

（2）測量尾管前后軸承位的同心度，根據(jù)測量結(jié)果，再確定是否對尾管后軸承的斜度進行加工補償。根據(jù)該船尾管后軸承處0.07 mm的上翹，通過加工后軸承外圓對軸承內(nèi)孔的斜度進行補償，使尾管后軸承的實際斜度變?yōu)?.28 ×10-3rad，這樣螺旋槳軸和后軸承的相對斜度變?yōu)榱?.405×10-3rad - 0.28×10-3rad =0.125 ×10-3rad，比之前的相對斜度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再更換為環(huán)保油。雖然這種做法還沒有很好的理論依據(jù)，但其他一些船廠都采用了這樣的做法，并且采用這種方案后尾管后軸承溫度高的情況顯著減少；

（4）在航行試驗初期的磨合階段，盡量避免操大舵角，特別是主機轉(zhuǎn)速在通過轉(zhuǎn)速禁區(qū)時盡量不要操滿舵。

以上措施在該船的第二次航行試驗驗證中是有效的，尾管后軸承溫度在整個航行試驗期間都在正常的范圍內(nèi)，航行試驗取得了圓滿成功，并且根據(jù)該船交付后運營中的反饋，軸承溫度都在正常范圍內(nèi)。

5 其他應(yīng)對措施

（1）尾管密封選用空氣密封。空氣密封在正常運行時不存在油水界面，理論上可以繼續(xù)使用普通礦物油而不需要使用環(huán)保油，并且一些船級社都認(rèn)可了使用空氣密封可以使用普通礦物油。當(dāng)然，這會增加船廠的成本，在新造船中若船東愿意分?jǐn)傇摬糠衷黾拥某杀荆梢圆捎每諝饷芊?，對船東而言也可以省去購買昂貴的環(huán)保油的成本；

（2）優(yōu)化軸系較中計算。針對使用環(huán)保油后頻繁出現(xiàn)的軸承溫度高的問題，建議提醒主機廠在軸系較中計算中不僅要滿足船級社要求，更要對軸系較中計算結(jié)果進行優(yōu)化，盡量降低尾管后軸承上的負(fù)荷和相對斜度；

（3）提高螺旋槳軸和尾管后軸承的加工工藝?，F(xiàn)在螺旋槳軸表面粗糙度一般選取為1.6，建議提高至0.8。尾管后軸承的表面粗糙度要求，也建議廠家提高；

（4）改善環(huán)保油油品特性，如：油膜形成速率、耐壓等級、運動粘度等級等；根據(jù)模擬軸承的實船負(fù)荷狀態(tài)，對軸承是否適合用環(huán)保油進行專門的試驗，雖然試驗比較困難，但模擬試驗可能是找出問題根源和解決方案的最佳途徑，這需要軸承廠家和環(huán)保油廠家聯(lián)合考慮。

6 結(jié)束語

本文分析了可能造成尾管后軸承溫度高的原因，并且針對各種可能的原因采取了相應(yīng)的預(yù)防措施，并在實船驗證中取得了良好效果，為后續(xù)同型船的建造積累了經(jīng)驗。同時，也探討了一些其他的應(yīng)對措施，希望對同類型船的建造、設(shè)計提供一定的幫助，不足之處請批評指正。

參考文獻

[1] 中國船級社.美國環(huán)保署環(huán)保油要求及實施建議[S].2014.

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