某船美人架技術(shù)改造實(shí)踐

李召軍,陳景鋒,周愛民

(1.常熟地方海事處，江蘇 常熟 215500；2.集美大學(xué) 輪機(jī)工程學(xué)院,福建 廈門 361021；3.友聯(lián)船廠(蛇口)有限公司,廣東 深圳 518054)

某船美人架技術(shù)改造實(shí)踐

李召軍1,陳景鋒2,周愛民3

(1.常熟地方海事處，江蘇 常熟 215500；2.集美大學(xué) 輪機(jī)工程學(xué)院,福建 廈門 361021；3.友聯(lián)船廠(蛇口)有限公司,廣東 深圳 518054)

某船艉軸軸承經(jīng)常磨損嚴(yán)重，數(shù)次維修也未能得到解決。經(jīng)過對故障原因的詳細(xì)分析得出這是由于船舶艉軸結(jié)構(gòu)選用的不合理所引起的，通過對該船美人架的技術(shù)改造徹底解決了磨損問題。這可給船舶設(shè)計(jì)者提供參考。

美人架；技術(shù)改造；散熱；密封裝置

船舶美人架是用來安裝艉軸末端的支點(diǎn)軸承。對艉軸起到支撐定位作用。船舶動力裝置中軸系能否正常工作對船舶的重要性不言而喻。只有艉軸的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理才能使軸系正常的工作。本文通過某船美人架的技術(shù)改造，改善原本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷，以滿足船舶的運(yùn)營。

1 艉軸軸承存在的問題

某雙機(jī)雙槳工程船，螺旋槳軸系采用美人架支撐的設(shè)計(jì)方式。此船在下水后才1年就發(fā)現(xiàn)左右2個美人架處的艉軸軸承均有嚴(yán)重磨損。此后的維修間隔期越來越短，問題也更嚴(yán)重。后來不僅是艉軸軸承磨損嚴(yán)重，艉軸的銅套也出現(xiàn)了磨損并傷及到艉軸。最終在該船下水不到3年就更換了艉軸，并將美人架軸轂拆下重新加工后焊回，對艉軸軸系重新校中安裝。

然而半年后檢查時發(fā)現(xiàn)艉軸軸承磨損嚴(yán)重的問題依然沒有得到根本解決，艉軸承依然處于過度磨損狀態(tài)。由于出現(xiàn)問題的美人架位于水下位置，且工程船的施工現(xiàn)場又遠(yuǎn)離陸地，這給檢查和維修工作增添了很多困難。故障頻發(fā)而又得不到實(shí)質(zhì)性的解決，造成船舶要經(jīng)常停工維修，讓施工單位遭受了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 故障原因分析

船舶軸系安裝的對中對其正常運(yùn)行有著重要作用，然而在實(shí)際的船舶建造過程和實(shí)際運(yùn)營中眾多影響軸系安裝對中的因素都是變化的，如環(huán)境溫度、海水狀況、主機(jī)負(fù)荷等因素都會使軸系的完全對中非常困難[1]。完全做到零誤差也是絕對不可能的，另外在艉軸的尾端懸臂安裝質(zhì)量很大的螺旋槳，這會導(dǎo)致軸系因受力不均使軸承承受過大的負(fù)荷而磨損加劇。這是維修方起初采用軸系重新較中的辦法來解決本輪問題的重要依據(jù)，而結(jié)果表明軸系的失中，并不是造成本船艉軸軸承磨損嚴(yán)重的根本原因。

從軸承的材質(zhì)來看，本船一直使用的是“賽龍”軸承。其化學(xué)穩(wěn)定性高、摩擦系數(shù)小、抗磨能力強(qiáng)，是目前被驗(yàn)證制造船舶艉軸軸承的最佳材料[2]。因此本輪的磨損問題也并非是零部件質(zhì)量原因所引起的。

船舶設(shè)有美人架時，其艉軸安裝結(jié)構(gòu)型式一般有2種[3]。一種是設(shè)有艉軸管，且其一端安裝在船體內(nèi)側(cè)并用密封裝置與外部隔開，另一端安裝在美人架軸轂之上，并根據(jù)軸承材料的潤滑方式，選定美人架朝向螺旋槳的一端是否采用密封裝置。另外一種是無艉軸管形式，即本船的安裝方式，這種簡便的結(jié)構(gòu)型式一般在小型船舶上得到了廣泛的應(yīng)用，而這種結(jié)構(gòu)型式，也使得伸入船體外側(cè)的軸系完全暴露在海水當(dāng)中。

根據(jù)上述分析和船舶的實(shí)際營運(yùn)情況，可將造成該船艉軸軸承嚴(yán)重磨損，甚至艉軸也遭到破壞的原因歸納為以下3點(diǎn)。

1)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時的撥水作用，使得美人架處海水的壓力變低，因此海水向此處的流動加大，異物進(jìn)入美人架處，艉軸與軸承間隙的可能性增大。

2)該船是工作船，其作業(yè)地點(diǎn)一般都是在淺水區(qū)，即使在深水區(qū)，船上設(shè)備作業(yè)時，總是將海底的泥沙攪拌起來，使得工作區(qū)水質(zhì)渾濁，這些泥沙很容易進(jìn)入美人架處的軸承中去。

3)工作船經(jīng)常處于滿負(fù)荷工況，有時還短時超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這更使得原本受力復(fù)雜的軸系各個支點(diǎn)的受力狀況更加嚴(yán)重，美人架處的艉軸軸承因承受負(fù)荷過大而發(fā)熱，熱量在自然的對流狀態(tài)下無法及時傳出，而使軸承溫升過高導(dǎo)致磨損加劇。

3 技術(shù)改造方案與實(shí)踐

3.1 改造方案

根據(jù)原因分析，可知原設(shè)計(jì)方案對美人架處艉軸軸承冷卻不足，以及使用環(huán)境未做到妥善重視，采用的艉軸安裝結(jié)構(gòu)形式不能滿足目前的實(shí)際使用要求。因此必須對其結(jié)構(gòu)做改造，以達(dá)到能夠隔離泥沙、有效導(dǎo)熱的目的?？紤]實(shí)際情況，解決這2個問題最簡便易行的的方案如下。

1) 在美人架朝向船體一側(cè)增加密封裝置，用于防止泥沙隨水流進(jìn)入美人架處的艉軸軸承內(nèi)。

2) 在美人架的軸轂上鉆一通孔，從船體內(nèi)引一條冷卻水管對美人架內(nèi)的艉軸承進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，不僅可以提高美人架軸轂空間的壓力，減少泥沙的進(jìn)入，還可以起到軸承的潤滑冷卻作用，防止其工作時溫升過高。改造方案的具體措施如圖1所示。

圖1 美人架結(jié)構(gòu)改造方案示意圖

3.2 改造工藝

由于該船左右兩側(cè)軸系在布置上是相互對稱的，因此兩邊的施工工藝完全一致。

1)拆艉軸。先將螺旋槳拆下，之后將艉軸抽出放置于工作臺上，測量其磨損量，決定是否維修或換新。

2)安裝冷卻水管。首先在美人架軸轂正上方靠向船殼一側(cè)鉆孔，然后在美人架正上方船體上開孔，現(xiàn)場根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)空間使用不銹鋼管制作，從船體內(nèi)主機(jī)海水冷卻系統(tǒng)中引出冷卻水管路。為防止焊接時燒穿管路，在穿過船體處的不銹鋼管外部加裝一個保護(hù)套管。最后將相關(guān)部件焊接完成。冷卻水管的安裝布置如圖2所示。

圖2 美人架加裝冷卻水管路示意圖

3)水密檢查。對安裝好的冷卻水管做水密實(shí)驗(yàn)，保證管路和船體開孔的密閉。

4)密封裝置零件制作。根據(jù)該船的實(shí)際情況選擇填料式密封裝置。按照美人架軸轂的尺寸確定密封裝置的大小，設(shè)計(jì)并加工出相應(yīng)的盤根擋圈和盤根壓蓋。

5)密封裝置安裝孔加工?，F(xiàn)場在美人架的軸轂朝向船殼側(cè)圓周均布制作螺紋孔，以便安裝密封裝置。

6)密封裝置的安裝。將盤根擋圈和盤根壓蓋套在檢查合格的艉軸上。重新安裝上艉軸，先安裝好艉軸的前端，之后將美人架處盤根擋圈壓入軸承空隙內(nèi)，并填入2道亞麻盤根，盤根接口要錯開180°，再把盤根壓蓋推入軸承內(nèi)壓住盤根，擰緊壓蓋螺栓，上緊程度以不影響艉軸的轉(zhuǎn)動為宜。最后使用不銹鋼絲，依次穿過各壓蓋螺栓的頭部小孔，擰在一起防止松脫。密封裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

7)重新安裝上螺旋槳，施工完畢。

4 結(jié)束語

通過本文所述方案對該船改造后，船舶再未出現(xiàn)類似問題，說明問題已得到有效的解決。從本實(shí)例可知，船舶設(shè)計(jì)時雖以力求結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但一個小細(xì)節(jié)的忽視也可能造成非常嚴(yán)重的后果。在確定設(shè)計(jì)方案時，必須詳盡考慮到船舶用途和工作環(huán)境，才能選擇更為合理的結(jié)構(gòu)方式，以提高船舶工作的可靠性。

圖3 美人架加裝密封裝置示意圖

[1] 吳恒.船舶動力裝置技術(shù)管理[M].大連：大連海事大學(xué),2006.

[2] 王優(yōu)強(qiáng),李鴻琦.水潤滑賽龍軸承及其潤滑性能綜述[J].潤滑與密封,2003(1):101-104.

[3] 譚仁臣.船舶輔機(jī)與軸系[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué),1996.

Wear and tear are often severe on stern shaft bearing,which weren' t solved properly through times of maintenance.By analyzing in detail the fault,it is found that unreasonable structure causes the fault on shaft bearing;and wear and tear are solved thoroughly by converting the A-bracket technology,which can be reference for ship designers.

A-bracket；technology conversion;heat radiation;sealing device

李召軍(1982-)，男，河南新密人，碩士，主要從事現(xiàn)代輪機(jī)工程管理和水上安全監(jiān)督工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.002

2016-09-09