鄭振杰

摘 要：本文闡述船用柴油機(jī)主軸承常見的失效形式，分析了主軸承失效原因，提出船用柴油機(jī)主軸承磨損的檢測(cè)、調(diào)整方法。

關(guān)鍵詞：船用柴油機(jī);主軸承;失效分析;檢測(cè);調(diào)整

中圖分類號(hào)：U664.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

船用大型低速二沖程柴油機(jī)主軸承多采用正置式滑動(dòng)厚壁主軸承，中高速四沖程柴油機(jī)主軸承一般采用倒掛式滑動(dòng)式或滾動(dòng)式軸承。船用柴油機(jī)滑動(dòng)軸承工作條件比較惡劣，長(zhǎng)時(shí)間承受交變載荷作用，加速了主軸承的磨損和損傷。主軸承的失效，影響曲軸中心線位置，進(jìn)一步造成柴油機(jī)其它方面故障的發(fā)生，如：會(huì)引起柴油機(jī)活塞、活塞環(huán)及氣缸套等異常磨損，造成柴油機(jī)燃燒不充分，使柴油機(jī)燃油消耗率增加，產(chǎn)生敲缸和曲軸撓曲折斷等故障，這些故障將嚴(yán)重影響到柴油機(jī)工作的可靠性，因此要定期拆檢主軸承，一旦發(fā)現(xiàn)主軸承間隙超過極限值或發(fā)現(xiàn)其它缺陷時(shí)，就應(yīng)該及時(shí)修復(fù)、換新。

1 主軸承常見失效形式及失效原因分析

序號(hào)?? ?常見失

效形式?? ?失效的主要原因

1?? ?主軸承

異常

磨損?? ?（1）違章操作，維護(hù)保養(yǎng)不良;

（2）潤(rùn)滑不良，潤(rùn)滑油質(zhì)量差;

（3）主軸承裝配工藝、裝配質(zhì)量、加工精度較差;

（4）柴油機(jī)啟停頻繁;

（5）柴油機(jī)工作超速、超負(fù)。

2?? ?主軸承

裂紋和

剝落?? ?（1）爆發(fā)壓力較高、在交變載荷的作用下產(chǎn)生疲勞裂紋;

（2）主軸承負(fù)荷過大;

（3）主軸承間隙過大，軸瓦受到?jīng)_擊負(fù)荷;

（4）主軸承合金和基體粘結(jié)不牢，裝配工藝質(zhì)量較差。

3?? ?主軸承

劃傷或

劃痕?? ?外來顆粒或潤(rùn)滑油混有雜質(zhì)及污垢后進(jìn)入軸承與軸頸間隙中時(shí)，在曲軸壓力作用下嵌入軸承表面，造成軸或軸承產(chǎn)生磨粒磨損，劃傷主軸承。

4?? ?主軸承

腐蝕?? ?（1）電化學(xué)腐蝕：潤(rùn)滑油選用不當(dāng)，長(zhǎng)期使用含有酸性物質(zhì)或水潤(rùn)滑油;

（2）靜電腐蝕：靜電、雜散電流;

（3）穴蝕：油孔、油槽位置。

5?? ?主軸承

燒熔?? ?（1）潤(rùn)滑油選用不當(dāng)或被稀釋或變質(zhì)、潤(rùn)滑表面沒有形成油膜;

（2）軸承負(fù)荷過大;

（3）潤(rùn)滑油壓力不足，供油中斷;

（4）主軸頸與主軸承配合間隙不當(dāng)?shù)取?/p>

船用柴油機(jī)主軸承常見失效主要形式有異常磨損、裂紋和剝落、劃傷或劃痕、腐蝕、燒熔等，主軸承損壞主要是日常維護(hù)保養(yǎng)不良，管理、使用不當(dāng)，甚至是值班輪機(jī)員沒有按照操作規(guī)程，違章操作等造成的。主軸承的使用條件、軸承設(shè)計(jì)、軸承加工制造及裝配精度等因素也會(huì)影響主軸承的使用壽命。船用柴油機(jī)主軸承常見失效形式與失效的主要原因，如表1所示。

2 主軸承磨損的檢測(cè)

主軸承的過度磨損通常是發(fā)生在下軸瓦中，主軸承磨損檢測(cè)可采取以下幾種方法：

橋規(guī)測(cè)量法：厚壁軸瓦下瓦的磨損量可采用橋規(guī)測(cè)量主軸頸下沉量來判斷主軸承磨損情況。

比較法：即直接測(cè)量下軸瓦的厚度與新軸瓦厚度作比較來判斷主軸承下瓦的磨損量。這種方法比較耗時(shí)，工作

量大。

主軸承故障也可采用在線監(jiān)測(cè)的方法，此方法主要有振動(dòng)法、溫度監(jiān)測(cè)法、熱-電監(jiān)測(cè)法等，操作方便，準(zhǔn)確率比較高。

溫度監(jiān)測(cè)法：將感溫元件通過鉆孔方式安裝在軸承座或軸承蓋上，測(cè)量因主軸承磨損產(chǎn)生熱量而引起的溫度升高來間接判斷主軸承磨損情況的一種方法。

振動(dòng)法：通過測(cè)量柴油機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲信號(hào)，對(duì)柴油機(jī)內(nèi)部部件工作狀態(tài)進(jìn)行診斷的方法。

熱-電監(jiān)測(cè)法：通過測(cè)量柴油機(jī)主軸承與主軸頸摩擦?xí)r所產(chǎn)生的熱電勢(shì)來監(jiān)測(cè)主軸承不同的磨損狀態(tài)的方法。

3 主軸承間隙的測(cè)量

如果柴油機(jī)主軸承間隙過大，則易產(chǎn)生沖擊負(fù)荷使合金層裂紋和碎裂;主軸承間隙過小，會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱、合金熔化甚至咬死。柴油機(jī)主軸承間隙的測(cè)量通常有以下幾種方法。

3.1 塞尺法

用塞尺從軸承端面塞入軸頸和軸瓦之間間隙處進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單方便，但精度不高，受軸承結(jié)構(gòu)限制，軸承間隙為弧形，而塞尺平直，使測(cè)量值小于實(shí)際值，因此測(cè)量結(jié)果應(yīng)在測(cè)量值上加上0.05 mm進(jìn)行修正。

3.2 比較法

對(duì)于中高速柴油機(jī)薄壁軸瓦主軸間隙的測(cè)量，一般是采用內(nèi)、外徑千分尺分別測(cè)量軸、孔所對(duì)應(yīng)部位的直徑，然后計(jì)算出兩者直徑之差即為該軸承間隙。測(cè)量位置應(yīng)選擇曲柄銷在上、下止點(diǎn)位置時(shí)所對(duì)應(yīng)的軸、孔直徑，而且要在軸向首、中、尾位置處進(jìn)行測(cè)量，取平均值比較。

3.3 壓鉛法

主軸承的間隙可用軟鉛絲來檢查軸承間隙的方法。具體方法：

（1）拆去主軸承蓋、上軸瓦。（2）用鉛絲直徑0.5 mm，鉛絲長(zhǎng)度約為200 mm的軟鉛絲兩條置于主軸頸上或軸瓦下瓦內(nèi)表面。說明書上如果沒有特別要求的，鉛絲直徑可選為（1.5～2.0）倍的軸承裝配間隙，鉛絲長(zhǎng)度為120～150°軸頸弧長(zhǎng)，鉛絲數(shù)量為2～3條置于主軸頸上或軸瓦下瓦內(nèi)表面，用黃油粘住。（3）將上軸瓦及主軸承蓋裝上，用扭力扳手按規(guī)定力矩分次均勻地將主軸承螺栓上緊。（4）將擰緊后的主軸承螺栓松開，把上軸瓦及已壓扁的鉛絲取出，用外徑千分尺測(cè)量鉛絲兩端及中間位置的厚度。兩端厚度為軸承兩側(cè)間隙，中間厚度為軸承徑向間隙，一般大于軸承兩側(cè)的間隙。軸承兩側(cè)的間隙差應(yīng)不超過0.05 mm。

4 主軸承間隙的調(diào)整

柴油機(jī)主軸頸與主軸承之間的間隙是形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜的重要參數(shù)，主軸承間隙必須要符合說明書或規(guī)范的要求，明確規(guī)定柴油機(jī)主軸承徑向配合間隙和極限間隙，如表2所示，也可以參照以下計(jì)算公式。

銅鉛合金軸承安裝間隙：

白合金軸承安裝間隙：

極限間隙：

式中：D-為主軸頸的直徑。

軸承間隙過大，不利于潤(rùn)滑油膜的形成，加速主軸承磨損，同時(shí)產(chǎn)生沖擊負(fù)荷使主軸承軸瓦合金裂紋、剝落、燒熔等;軸承間隙過小，不能建立楔形油膜，或油膜太薄，導(dǎo)致主軸承發(fā)熱，造成主軸承軸瓦合金燒熔，甚至咬死。

因此主軸承間隙不符合要求，要進(jìn)行調(diào)整，可采用增加或減掉上下軸瓦配合面之間的墊片數(shù)量或厚度進(jìn)行調(diào)整主軸承間隙的大小。

對(duì)于厚壁軸瓦，其上下軸瓦結(jié)合面之間有一組紫銅或黃銅墊片，墊片厚度為0.05 mm的整數(shù)倍，調(diào)整時(shí)要特別注意主軸承兩邊的墊片厚度、墊片數(shù)量必須一致，而且墊片數(shù)量盡可能少，否則會(huì)使主軸承上蓋出現(xiàn)歪斜，造成主軸承間隙變化等。

5 結(jié)束語

柴油機(jī)主軸承工作可靠性對(duì)于柴油機(jī)工作是否安全可靠關(guān)系很大，平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)主軸承的日常維護(hù)管理，要加強(qiáng)凈化潤(rùn)滑油、清洗過濾器、檢查主軸承工作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)主軸承早期失效跡象，以免造成嚴(yán)重故障。采用主軸承故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來監(jiān)測(cè)柴油機(jī)主軸承工況，如溫度監(jiān)測(cè)法、振動(dòng)法、油液分析法、熱—電監(jiān)測(cè)法等監(jiān)測(cè)方法。

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