鏈斗式挖泥船下導(dǎo)輪軸瓦磨損原因及解決措施

王英勇

摘 要：鏈斗式挖泥船在淺灘整治工程、江河疏浚工程中仍較多使用，該種船挖泥系統(tǒng)的下導(dǎo)輪軸承卻因密封問(wèn)題而成為易損部位，這不僅影響生產(chǎn)，加大了維修量，還需支付大量修理費(fèi)，成了設(shè)備管理的一大難題。基于此，本文首先對(duì)鏈斗式挖泥船下導(dǎo)輪軸瓦磨損原因進(jìn)行了概述，詳細(xì)探討了鏈斗式挖泥船下導(dǎo)輪軸瓦磨損的解決措施，旨在延長(zhǎng)鏈斗式挖泥船的使用壽命。

關(guān)鍵詞：鏈斗式挖泥船；導(dǎo)輪軸瓦磨損；原因；解決措施

鏈斗式挖泥船是一種施工性能良好的挖泥船。它不僅對(duì)疏浚土質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且對(duì)自然條件和施工條件的適應(yīng)性也很好。它最大的優(yōu)點(diǎn)是施工質(zhì)量好。然而鏈斗式挖泥船的長(zhǎng)期使用，使其導(dǎo)輪軸瓦磨損嚴(yán)重。因此，鏈斗式挖泥船的設(shè)備管理成為當(dāng)前的一大難題。

1 鏈斗式挖泥船下導(dǎo)輪軸瓦磨損原因

在機(jī)械設(shè)備中因磨損造成的損失是驚人的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，60%以上零部件失效是由磨損造成的。從摩擦學(xué)方面分析，在相互作用的摩擦副之間有潤(rùn)滑劑存在時(shí)，往往有一層油膜，其厚度由潤(rùn)滑劑的粘度、摩擦副之間的載荷和相對(duì)速度等條件決定。粘度高、相對(duì)速度大，載荷小的摩擦副所形成的油膜厚度大。當(dāng)油膜厚度大于表面粗糙度的最大高度時(shí)，則兩表面不直接接觸，產(chǎn)生的摩擦為潤(rùn)滑油分子間內(nèi)摩擦，摩擦系數(shù)很小，能有效降低磨損。如果油膜厚度小于粗糙度最大高度，即使將摩擦副完全浸沒(méi)在潤(rùn)滑油里磨損也會(huì)很嚴(yán)重。挖泥船在挖泥作業(yè)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到巖石或堅(jiān)硬底質(zhì)等惡劣工況，此時(shí)下導(dǎo)輪銅質(zhì)軸瓦要承受巨大的壓力和沖擊載荷作用，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生塑性形變，使軸瓦間隙變大，潤(rùn)滑油較難形成具有一定厚度的油膜（下導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速低于1.5m/s），使摩擦介于邊界摩擦，更加快了軸瓦磨損。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面分析，原銅瓦在承載面開(kāi)設(shè)“米”字形油槽，降低了承載面油膜的承載能力，潤(rùn)滑效果降低，磨損加??；水下施工底質(zhì)惡劣，巖盤(pán)、孤石、泥砂等對(duì)傳統(tǒng)密封破壞嚴(yán)重。原設(shè)計(jì)徑向組合密封等常用結(jié)構(gòu)很難防止因挖泥時(shí)壓力、沖擊負(fù)荷大和泥砂多等原因?qū)γ芊庠斐傻膿p壞，外界泥沙大量進(jìn)入造成嚴(yán)重的磨粒磨損，縮短軸承使用壽命。

2 鏈斗式挖泥船下導(dǎo)輪軸瓦磨損的解決措施

2.1合理選擇軸承材料及潤(rùn)滑形式

賽龍軸承是加拿大湯姆森―戈登公司為船舶應(yīng)用研制的產(chǎn)品。賽龍材料是由三次元交叉結(jié)晶熱凝性樹(shù)脂制造而成的均質(zhì)聚合物，屬非金屬高分子化合材料，其性能好于傳統(tǒng)的銅、巴氏合金、尼克、鐵弗龍、電木、鐵梨木、氨基聚合物等軸承材料。賽龍具有出色的抗磨損性，在水介質(zhì)磨損實(shí)驗(yàn)中，賽龍磨損量約是橡膠的1/2，銅的1/100；有自恢復(fù)彈性，能承受高壓和沖擊載荷，可以抵抗對(duì)于一般金屬軸承材料來(lái)說(shuō)會(huì)導(dǎo)致永久變形或破裂的沖擊載荷。黑色賽龍的楊氏彈性模量為490Mpa，白色賽龍為440Mpa，大約是青銅的21倍；賽龍軸承承載能力強(qiáng)，在速度很低的場(chǎng)合可承受重載；自潤(rùn)滑性能好；密度低、重量輕、有良好的機(jī)械加工性；材料無(wú)毒性，不會(huì)產(chǎn)生公害；成本與銅瓦相當(dāng)。

不同等級(jí)賽龍軸承具有各自的特點(diǎn)：（1）標(biāo)準(zhǔn)XL型黑色賽龍軸承，具有較高抗磨性，摩擦系數(shù)較小，應(yīng)用最廣泛。（2）SXL型白色賽龍軸承，自潤(rùn)滑性能好，抗磨損性與黑色賽龍相當(dāng)，主要用于不宜潤(rùn)滑或得不到潤(rùn)滑的重載軸承上。（3）合成型賽龍軸承是賽龍中最耐磨的等級(jí)，在污濁、含沙和雜質(zhì)量大的環(huán)境下有良好的耐磨性能，是專門(mén)為極度污濁環(huán)境而設(shè)計(jì)的。在充滿淤泥的萊茵河、密西西比河上工作的拖輪以及世界上最大的挖泥船機(jī)頭上均得到了應(yīng)用，實(shí)踐證明了該軸承的優(yōu)越價(jià)值。（4）堅(jiān)實(shí)型軸承，是賽龍家族新成員，其特點(diǎn)是長(zhǎng)度與直徑之比為2：1，兼具SXL級(jí)別的低摩擦特性。

黑色賽龍?jiān)谠谒疂?rùn)滑下當(dāng)線速度達(dá)到1.5m/s時(shí)，合成型賽龍摩擦系數(shù)低于0.025。綜合比較，軸承材料選用合成型賽龍軸承替代原銅質(zhì)軸承作為下導(dǎo)輪軸承。雖然油脂潤(rùn)滑摩擦系數(shù)低，但不利于散熱，故采用壓力水循環(huán)潤(rùn)滑形式，既利于散熱而且較環(huán)保。當(dāng)挖泥船疏浚挖泥時(shí)，船周圍江水較渾濁，含沙量大不宜直接取舷外水進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)，建議經(jīng)過(guò)二級(jí)沉淀水箱過(guò)濾后再進(jìn)入軸承內(nèi)潤(rùn)滑。

2.2改進(jìn)軸承和密封裝置結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的密封裝置結(jié)構(gòu)合理緊湊（斗橋軸承座側(cè)面與導(dǎo)輪側(cè)面可用距離僅120mm），是利用軸向密封來(lái)實(shí)現(xiàn)徑向密封的目的。結(jié)構(gòu)原理是采用動(dòng)環(huán)、靜環(huán)和密封端蓋三部分組成。靜環(huán)固定在軸上，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)（動(dòng)環(huán)為經(jīng)平面磨削加工的軸向密封環(huán)）之間均布6個(gè)彈簧，動(dòng)環(huán)在彈簧推動(dòng)下沿導(dǎo)向鍵軸向滑動(dòng)并壓緊在端蓋巨形密封圈上，實(shí)現(xiàn)軸向密封，同時(shí)動(dòng)環(huán)與軸之間采用“YXd”型密封圈按照動(dòng)密封設(shè)計(jì)，達(dá)到既能移動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)對(duì)軸的徑向密封效果。這樣的密封結(jié)構(gòu)即使因正常磨損，壓力、沖擊荷載等造成軸下沉，動(dòng)環(huán)也會(huì)隨軸平移，但仍與端蓋巨形膠圈保持良好的密封效果，而不會(huì)進(jìn)入泥砂，從而實(shí)現(xiàn)了密封作用的補(bǔ)償性和連續(xù)性。新軸承設(shè)計(jì)時(shí)在承載面的120°包角范圍內(nèi)不設(shè)水槽，更能產(chǎn)生較好的水力膜，提高了水膜的承載能力，其結(jié)果具有低摩擦性的好處。

2.3其它措施

在設(shè)計(jì)中合理選擇配合公差及表面粗糙度；在機(jī)械加工中注意加工精度；安裝過(guò)程中保持工件清潔，端面軸向密封膠圈之間填塞潤(rùn)滑脂時(shí)注意油質(zhì)潔凈，避免混入硬質(zhì)顆粒等雜質(zhì)，對(duì)摩擦面造成不必要的“微切割”；先磨合后再加載運(yùn)行；施工中對(duì)操作管理人員的要求：（1）保持潤(rùn)滑水清潔，充足。（2）每次使用前均先供水再運(yùn)轉(zhuǎn)再加負(fù)荷。（3）勤觀察，經(jīng)常提起斗橋檢查，避免下導(dǎo)輪被江底水下廢棄物如鋼絲繩、漁網(wǎng)等纏繞，破壞密封。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)中提高對(duì)摩擦磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題的重視，合理選材，合理設(shè)計(jì)，把潤(rùn)滑和強(qiáng)度問(wèn)題同等對(duì)待；在使用中加強(qiáng)管理，由此帶來(lái)的效益將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于節(jié)省的成本。

參考文獻(xiàn)：

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