十字頭軸承故障維修典型案例淺析

袁鵬

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

某司航浚4006 輪在某港航道施工期間，左主機(jī)1#缸十字頭軸承出現(xiàn)剝落故障。根據(jù)常規(guī)修理，對(duì)活塞連桿結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了拆檢檢查，更換了損壞的十字頭軸承和十字頭銷等備件，在使用過(guò)程中，同類故障短時(shí)間內(nèi)多次發(fā)生。針對(duì)這一反?，F(xiàn)象，根據(jù)3 次故障及修理情況，結(jié)合對(duì)修理質(zhì)量、施工工藝及備件質(zhì)量的案例分析，從中查找引起短期內(nèi)故障再次發(fā)生和修理的根本原因，以便對(duì)后續(xù)船舶設(shè)備保障提供維修參考。

1 故障情況介紹

1.1 第一次故障

1 月5 日17:30 左右，值班輪機(jī)員巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)左主機(jī)1#缸活塞油冷卻溫度突然比原參數(shù)高出3～5℃，經(jīng)左主機(jī)停車檢查發(fā)現(xiàn)1#缸油底殼和機(jī)體平臺(tái)上有大量的合金塊碎片，活塞冷卻油回油量明顯變小，油從活塞桿中間大量漏泄，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，初步判斷為十字頭軸承故障。1 月6 日，外協(xié)修理人員上船按正常拆檢流程對(duì)左主機(jī)1#缸十字頭活塞連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了拆檢修理，更換了損壞的十字頭軸承和十字頭銷。1 月7 日01:30～08:00，左主機(jī)檢修后按程序進(jìn)行磨合檢查，正常后09:00 投入到航道掃淺施工，采用正倒車施工工藝。

1.2 第二次故障

1 月7 日21:20 左右，值班機(jī)工報(bào)告左主機(jī)1#缸活塞油高溫，輪機(jī)長(zhǎng)親自至左主機(jī)處檢查，發(fā)現(xiàn)1#缸活塞油溫為57℃，比正常溫度高出9℃，用點(diǎn)溫槍對(duì)6個(gè)道門測(cè)溫對(duì)比，確認(rèn)1#缸比其他缸高5℃，立即通知駕駛臺(tái)駛出施工航道至安全海域停車檢查。打開(kāi)左主機(jī)1#缸道門檢查發(fā)現(xiàn)1#缸機(jī)架平臺(tái)無(wú)異物，活塞回油比原來(lái)小了很多。其余5 個(gè)缸道門檢查滑油噴淋和油管回油情況都正常。再次關(guān)上左主機(jī)所有道門，啟動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)速逐步加速至145rpm 再停車檢查，發(fā)現(xiàn)1#缸活塞冷卻回油比原來(lái)更小了，判斷是活塞冷卻系統(tǒng)有故障，立即安排停車錨泊。1 月9 日，新的外協(xié)修理人員上船，對(duì)左主機(jī)1#缸再次進(jìn)行吊缸檢查，發(fā)現(xiàn)上次更換的十字頭軸承表面剝落，冷卻油槽泄油口有金屬高溫融化現(xiàn)象，十字頭銷正常，其它檢查正常。1 月10 日02:30～11:30，起錨按主機(jī)試車大綱進(jìn)行磨合試驗(yàn)，檢查正常后恢復(fù)施工，同時(shí)要求船上避免采用正倒車施工工藝。

1.3 第三次故障

1 月15 日11:00 左右，船舶重載快到拋泥區(qū)時(shí)，值班機(jī)工在巡檢中發(fā)現(xiàn)左主機(jī)1#缸活塞油溫度從43℃上升至47℃，輪機(jī)長(zhǎng)立即通知駕駛臺(tái)，申請(qǐng)至安全海域?qū)ψ笾鳈C(jī)進(jìn)行停車檢查。檢查發(fā)現(xiàn)左主機(jī)1#缸機(jī)架平臺(tái)處有合金剝落碎片2 塊，打開(kāi)2#、3#缸道門3 個(gè)缸點(diǎn)溫比較，發(fā)現(xiàn)1#缸在十字頭軸承部位88℃，明顯比其它缸高20℃多。檢查十字頭軸承，發(fā)現(xiàn)軸承兩側(cè)有剝落合金碎片，活塞冷卻回油正常，十字頭軸承兩邊噴淋情況比原來(lái)微大，而且流態(tài)不規(guī)則。判斷該缸十字頭軸承合金已剝落。1 月16 日，外協(xié)人員上船拆檢修理，發(fā)現(xiàn)十字頭軸承已嚴(yán)重剝落，十字頭銷正常，活塞連桿大端軸承及第1 和第2 到主軸承檢查正常，連桿未發(fā)現(xiàn)彎曲及尺寸變化，滑油系統(tǒng)和燃油系統(tǒng)檢查正常。本次修理更換了十字頭軸承和十字頭銷，連桿，裝復(fù)后，按試車大綱從1 月17 日02:30～14:47 進(jìn)行磨合，檢查正常后恢復(fù)施工，本次修理后，左主機(jī)1#缸徹底恢復(fù)正常使用。

2 修理安排情況

2.1 第一次修理

1 月5 日，左主機(jī)1#缸十字頭軸承剝落故障，就近聯(lián)系了天津的一家柴油機(jī)合格修理方，該單位對(duì)該型主機(jī)修理比較熟悉，所有的拆檢、清潔、測(cè)量、裝配等都處于船上的監(jiān)控之下，都按說(shuō)明書(shū)的保養(yǎng)要求進(jìn)行落實(shí)，本次更換了十字頭軸承修復(fù)件和十字頭銷原廠件備件，修后主機(jī)運(yùn)行磨合都按試車大綱進(jìn)行，試車各步驟檢查正常。從1月7 日當(dāng)天09:00～21:20，累計(jì)掃淺施工12 小時(shí)20 分左右。

2.2 第二次修理

1 月7 日，第一次修后故障再次發(fā)生后，考慮到修理質(zhì)量，選擇了上海的一家柴油機(jī)合格修理方，外協(xié)人員上船后，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)務(wù)上船進(jìn)行了監(jiān)修，整個(gè)修理工程按保養(yǎng)說(shuō)明進(jìn)行，本次更換了修復(fù)的十字頭軸承備件，十字頭銷未換，修后磨合按試車大綱進(jìn)行。從1 月10 日11:30 至15日11:00，累計(jì)正常施工運(yùn)行了近5 天，十字頭軸承再次出現(xiàn)故障。

2.3 第三次修理

1 月15 日，第二次修后故障再次發(fā)生后，第二批外協(xié)修理人員和船方根據(jù)要求，對(duì)主機(jī)滑油系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)，第一，二道主軸承，連桿大端軸瓦，連桿彎曲度及尺寸等增加了檢查，并測(cè)量了拐檔，未發(fā)現(xiàn)異常，本次修理更換了十字頭軸承、十字頭銷、連桿、十字頭結(jié)構(gòu)與連桿的內(nèi)套油管，其中十字頭軸承和十字頭銷換用了修復(fù)件。完成裝配后，根據(jù)主機(jī)試車大綱進(jìn)行了磨合試車，1 月17 日完成磨合，檢查正常后即投入了航道施工，后續(xù)未發(fā)現(xiàn)異常情況。

3 故障案例分析

3.1 故障情況比較

表1 十字頭軸承故障統(tǒng)計(jì)

3.2 修理情況比較

表2 十字頭軸承故障修理統(tǒng)計(jì)

3.3 故障原因分析

3.3.1維修質(zhì)量影響

經(jīng)了解：兩家承修單位為我方合格承修方，與我方有長(zhǎng)期合作關(guān)系，對(duì)該型主機(jī)有成熟的修理經(jīng)驗(yàn)和資歷。本次修理在船方的監(jiān)控下，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的修理要求進(jìn)行拆檢、清潔、測(cè)量和裝配，并按試車大綱步驟進(jìn)行了磨合試驗(yàn)，在完成正常磨合和檢查正常后投入施工，維修過(guò)程對(duì)故障的多次發(fā)生影響不大。

3.3.2施工工藝影響

第一次修理后在極短的時(shí)間內(nèi)再次出現(xiàn)問(wèn)題，懷疑主要與施工工藝有關(guān)。在接到項(xiàng)目部的掃淺安排后，船上采用了正倒車的施工工藝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解：從全速進(jìn)到全速倒車平均10 分鐘2 次，相當(dāng)于1 小時(shí)12 次換向，作為定距槳船舶，頻繁的換向，除了對(duì)換向凸輪損傷較大外，十字頭軸承組件的運(yùn)行工況也比較惡劣，加速了十字頭軸承故障的產(chǎn)生，這也是導(dǎo)致第一次修后使用時(shí)間比第二次修理后運(yùn)行時(shí)間短的原因。

3.3.3備件質(zhì)量影響

航浚4006 輪出廠至今已運(yùn)行43 年，其設(shè)備原廠備件訂購(gòu)比較困難，而且周期長(zhǎng)，部分備件已采用國(guó)產(chǎn)替代件或修復(fù)件，其二沖程主機(jī)十字頭軸承和十字頭銷目前使用的主要為修復(fù)件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，十字頭軸承修復(fù)件正常使用周期為6000 小時(shí)左右，根據(jù)船方多年使用兩家單位修復(fù)件的情況反映：國(guó)產(chǎn)廠1 修復(fù)件一旦軸承故障，多表現(xiàn)為修復(fù)層大面積剝落，油底殼比較直觀易于發(fā)現(xiàn)，如第一和第三次故障剛好符合該修復(fù)件故障特征；國(guó)產(chǎn)廠2 修復(fù)件一旦發(fā)生軸承故障，多表現(xiàn)為局部修復(fù)層剝落，第二次故障時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)剝落物堵塞在十字頭軸承中心油管孔處，出現(xiàn)活塞回油量變少現(xiàn)象，而油底殼未發(fā)現(xiàn)剝落的金屬物，直至解體后檢查才發(fā)現(xiàn)，這些完全符合國(guó)產(chǎn)廠2 修復(fù)件的故障特征。

圖1 日本原裝十字頭銷備件

圖1 為本次修理使用的日本原裝十字頭銷備件，在第一次和第二次修理中使用，但在第二和第三次十字頭軸承修后出現(xiàn)的故障中，經(jīng)檢查和測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)任何損傷，與軸承接觸面都很光滑，與常見(jiàn)的十字頭軸承故障現(xiàn)象不相吻合。因近年來(lái)多使用修復(fù)件，十字頭軸承出現(xiàn)故障時(shí)原裝十字頭銷使用情況未有記錄。第二次十字頭軸承故障時(shí)，主要判斷為長(zhǎng)時(shí)間正倒車施工工藝所致，對(duì)原裝十字頭銷的使用情況只是初步懷疑。第三次故障再次發(fā)生時(shí)，發(fā)現(xiàn)原裝十字頭銷仍“毫發(fā)無(wú)損”，初步確認(rèn)是原裝十字頭銷的問(wèn)題。

通過(guò)檢查原裝十字頭銷在首次修理前清潔后的照片，發(fā)現(xiàn)原裝十字頭銷存在“退火”現(xiàn)象。與軸承的接觸半圓面存在發(fā)藍(lán)痕跡，懷疑原裝十字頭銷與十字頭軸承修復(fù)件在受熱條件下，膨脹系數(shù)不一致，在使用中會(huì)引起軸承間隙過(guò)小，從而加劇十字頭軸承與十字頭銷的磨損，由于十字頭銷有“退火”情況，修復(fù)的十字頭軸承更易磨損。

在第三次十字頭軸承故障發(fā)生后，根據(jù)兩次對(duì)日本原裝十字頭銷備件的使用情況和問(wèn)題的預(yù)判，在第三次修理時(shí)，十字頭銷和十字頭軸承都換用了新海修復(fù)件，同樣按照以前兩次的拆裝工藝進(jìn)行了修理，并檢查了第一和第二道主軸承，測(cè)量了拐檔，檢查了滑油及燃油系統(tǒng)等，在確認(rèn)正常后，按試車大綱進(jìn)行了磨合，主機(jī)恢復(fù)了正常使用。船舶投入了正常的航道施工。

4 結(jié)語(yǔ)

以上是一起因主機(jī)原裝十字頭銷備件質(zhì)量問(wèn)題而引起的重復(fù)修理的典型事例，在第二次問(wèn)題發(fā)生前，因長(zhǎng)時(shí)間采用正倒車的施工工藝，給故障原因的尋找?guī)?lái)了誤判，從而導(dǎo)致了第三次故障的發(fā)生。由于機(jī)艙值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而避免了故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。

熟悉船舶性能和設(shè)備狀況，選擇合適的施工工藝，不僅能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，而且能提高船舶的施工效率。而作為設(shè)備管理人員，當(dāng)施工工藝對(duì)設(shè)備的正常使用帶來(lái)安全隱患時(shí)，應(yīng)及時(shí)提出和協(xié)調(diào)，從而最大限度地避免設(shè)備故障的發(fā)生。同樣在設(shè)備維修時(shí)，無(wú)論選擇修復(fù)件還是原廠件，一定要仔細(xì)鑒別，避免不必要的重復(fù)勞動(dòng)。