李召軍,陳景鋒,周愛(ài)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(mén) 361021；3.友聯(lián)船廠(chǎng)(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(ài)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(mén) 361021；3.友聯(lián)船廠(chǎng)(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(guò)對(duì)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(guò)對(duì)該船美人架的技術(shù)改造徹底解決了磨損問(wèn)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(lái)安裝艉軸末端的支點(diǎn)軸承。對(duì)艉軸起到支撐定位作用。船舶動(dòng)力裝置中軸系能否正常工作對(duì)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(guò)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(mǎn)足船舶的運(yùn)營(yíng)。

1 艉軸軸承存在的問(wèn)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(gè)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(lái)越短，問(wèn)題也更嚴(yán)重。后來(lái)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(duì)艉軸軸系重新校中安裝。

然而半年后檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)艉軸軸承磨損嚴(yán)重的問(wèn)題依然沒(méi)有得到根本解決，艉軸承依然處于過(guò)度磨損狀態(tài)。由于出現(xiàn)問(wèn)題的美人架位于水下位置，且工程船的施工現(xiàn)場(chǎng)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(duì)中對(duì)其正常運(yùn)行有著重要作用，然而在實(shí)際的船舶建造過(guò)程和實(shí)際運(yùn)營(yíng)中眾多影響軸系安裝對(duì)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(huì)使軸系的完全對(duì)中非常困難[1]。完全做到零誤差也是絕對(duì)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(huì)導(dǎo)致軸系因受力不均使軸承承受過(guò)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(lái)解決本輪問(wèn)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(lái)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(wèn)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(shí)，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(kāi)，另一端安裝在美人架軸轂之上，并根據(jù)軸承材料的潤(rùn)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(wú)艉軸管形式，即本船的安裝方式，這種簡(jiǎn)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(yíng)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(shí)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(dòng)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(shí)，總是將海底的泥沙攪拌起來(lái)，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(mǎn)負(fù)荷工況，有時(shí)還短時(shí)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這更使得原本受力復(fù)雜的軸系各個(gè)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(guò)大而發(fā)熱，熱量在自然的對(duì)流狀態(tài)下無(wú)法及時(shí)傳出，而使軸承溫升過(guò)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(duì)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(mǎn)足目前的實(shí)際使用要求。因此必須對(duì)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(gè)問(wèn)題最簡(jiǎn)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(duì)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(rùn)滑冷卻作用，防止其工作時(shí)溫升過(guò)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(duì)稱(chēng)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(tái)上，測(cè)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(kāi)孔，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)燒穿管路，在穿過(guò)船體處的不銹鋼管外部加裝一個(gè)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(duì)安裝好的冷卻水管做水密實(shí)驗(yàn)，保證管路和船體開(kāi)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(pán)根擋圈和盤(pán)根壓蓋。

5)密封裝置安裝孔加工。現(xiàn)場(chǎng)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(pán)根擋圈和盤(pán)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(pán)根擋圈壓入軸承空隙內(nèi)，并填入2道亞麻盤(pán)根，盤(pán)根接口要錯(cuò)開(kāi)180°，再把盤(pán)根壓蓋推入軸承內(nèi)壓住盤(pán)根，擰緊壓蓋螺栓，上緊程度以不影響?hù)狠S的轉(zhuǎn)動(dòng)為宜。最后使用不銹鋼絲，依次穿過(guò)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(yǔ)

通過(guò)本文所述方案對(duì)該船改造后，船舶再未出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題，說(shuō)明問(wèn)題已得到有效的解決。從本實(shí)例可知，船舶設(shè)計(jì)時(shí)雖以力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但一個(gè)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(shí)，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(dòng)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(rùn)滑賽龍軸承及其潤(rùn)滑性能綜述[J].潤(rùn)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