王慧敏
(4808工廠 威海修船廠,山東 威海 264200)
某船為雙機(jī)、雙槳、雙軸系高速柴油機(jī)推進(jìn)。推進(jìn)系統(tǒng)主要由柴油機(jī)、高彈聯(lián)軸器、中間軸、艉軸、艉軸密封及定距槳組成。水下部分由艉管、艉管前軸承、艉管后軸承、艉軸支架、艉軸支架軸承、定距槳等裝置組成。艉軸由艉管前軸承、艉管后軸承、艉軸支架軸承支撐。
系泊試驗(yàn)時(shí),當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速在750 r/min時(shí),異響較大。隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的增高,異響逐漸減小。當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速升高至1 000 r/min時(shí),異響消失。異響產(chǎn)生后,對(duì)后住艙、舵機(jī)艙固定物及設(shè)備安裝固定檢查,對(duì)主機(jī)組、艉軸、艉軸密封及前后艉管軸承溫度測(cè)量檢查,對(duì)水下推進(jìn)器、艉軸支架及軸承進(jìn)行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常。航行試驗(yàn)時(shí),當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速在750 r/min時(shí),異響較系泊試驗(yàn)聲音較大且鋒利,隨著主機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,聲音逐漸減小,當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速升高至1 400 r/min時(shí),異響消失。對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)、艉軸密封、艉軸、軸承進(jìn)行檢查,未發(fā)現(xiàn)異常。
該型柴油機(jī)未設(shè)計(jì)檢爆閥,無(wú)法測(cè)量爆炸壓力,可以通過觀察柴油機(jī)的排氣溫度來判斷主機(jī)的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷。表1為主機(jī)系泊試驗(yàn)數(shù)據(jù),表2為主機(jī)航行試驗(yàn)數(shù)據(jù),其中該主機(jī)為V型結(jié)構(gòu),單列分別為A排、B排。
表1 主機(jī)系泊試驗(yàn)數(shù)據(jù)
表2 主機(jī)航行試驗(yàn)數(shù)據(jù)
通過對(duì)比表1、表2可以看出,系泊試驗(yàn)主機(jī)轉(zhuǎn)速1 000 r/min與航行試驗(yàn)主機(jī)轉(zhuǎn)速1 470 r/min的主機(jī)輸出負(fù)荷差不多,且產(chǎn)生異響的轉(zhuǎn)速區(qū)間與主機(jī)負(fù)荷基本符合。
通過上述分析,初步診斷為當(dāng)主機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí),主機(jī)負(fù)荷小,艉軸抬升較小,導(dǎo)致艉軸與軸承下部間隙偏小,水膜未完全產(chǎn)生,不能起到很好的潤(rùn)滑作用,艉軸與軸承摩擦產(chǎn)生異響。
為了確認(rèn)故障原因,該船安排了上排塢內(nèi)抽軸工作,檢查軸系對(duì)中、艉軸跳動(dòng)、軸承配合間隙。檢查結(jié)果如下:①軸系對(duì)中符合要求;②艉軸銅套與賽龍軸承配合間隙局部偏小;③艉軸跳動(dòng)超標(biāo)。
對(duì)不符合要求的②、③進(jìn)行分析,得出以下幾方面原因。
1)賽龍軸承受溫度和膨脹系數(shù)影響。在環(huán)境溫度不同時(shí),賽龍軸承的熱脹系數(shù)不同,海水浸泡也會(huì)導(dǎo)致其膨脹,造成間隙縮小。表3為軸承安裝設(shè)計(jì)尺寸,從表3可以看出,賽龍軸承尺寸會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),軸承外部受艉軸支架和艉管限制無(wú)膨脹空間,從而向內(nèi)膨脹,造成軸承內(nèi)徑尺寸縮小,進(jìn)而導(dǎo)致軸承間隙縮小。
表3 軸承安裝設(shè)計(jì)尺寸
圖1為位置測(cè)量示意圖,上排后我們依據(jù)工藝,按照?qǐng)D1所示的位置,分別對(duì)賽龍軸承內(nèi)徑、艉軸銅套外徑進(jìn)行測(cè)量。表4為環(huán)境溫度6℃時(shí),下水前賽龍軸承測(cè)量數(shù)據(jù);表5為環(huán)境溫度16℃時(shí),上排抽軸后軸承測(cè)量數(shù)據(jù)。通過分析對(duì)比表4和表5的數(shù)據(jù),可以得出賽龍軸承受環(huán)境溫度影響較大,從而軸承間隙縮小,導(dǎo)致艉軸與軸承摩擦產(chǎn)生異響的結(jié)論。
圖1 位置測(cè)量示意圖
表4 環(huán)境溫度6℃時(shí),下水前賽龍軸承測(cè)量數(shù)據(jù) mm
表5 環(huán)境溫度16℃時(shí),上排抽軸后軸承測(cè)量數(shù)據(jù) mm
2)軸承配合間隙局部偏小。軸承安裝采用冷凍法-液氮冷凍安裝,并預(yù)先安裝和固定各軸承止動(dòng)復(fù)板,待軸承完全恢復(fù)常溫后,安裝固定螺釘。軸承熱脹過程中,軸承和艉管與周圍環(huán)境接觸的位置、面積不同,吸熱速度不同,導(dǎo)致軸承位置兩端先膨脹固定;外部受止動(dòng)腹板固定,內(nèi)部無(wú)向外伸縮的膨脹空間,只能徑向向其內(nèi)部膨脹,從而導(dǎo)致了軸承內(nèi)孔尺寸出現(xiàn)“兩頭大中間小”的現(xiàn)象,配合間隙局部偏小,具體數(shù)據(jù)見表4。
3)此船艉軸屬于細(xì)長(zhǎng)軸,吊裝作業(yè)是造成艉軸跳動(dòng)超標(biāo)的主要原因。
通過對(duì)艉軸異響故障的分析及確認(rèn),判定為艉軸銅套與賽龍軸承配合間隙偏小和艉軸跳動(dòng)超標(biāo)是造成艉軸異響的主要原因。
針對(duì)造成艉軸異響的幾個(gè)原因制定以下措施。
1)與設(shè)計(jì)院及賽龍軸承廠家溝通,調(diào)整其配合間隙,盡量放大其配合間隙,放大至范圍允許要求的最大值。
2)制作專用胎具對(duì)軸承內(nèi)部進(jìn)行著色檢查,測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)定基準(zhǔn)點(diǎn),根據(jù)調(diào)整的配合間隙,對(duì)不符合部位進(jìn)行修研,調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),環(huán)境溫度16℃時(shí),修研后軸承測(cè)量間隙見表6。
表6 環(huán)境溫度16℃時(shí),修研后軸承測(cè)量間隙 mm
3) 上車床進(jìn)行裝夾找正,根據(jù)軸系校直方法中的反擊校直法,使用手錘對(duì)其變形凹面進(jìn)行敲擊,使工件局部產(chǎn)生延展擠壓力而校正變形,使其艉軸跳動(dòng)量符合要求。吊裝時(shí)更換吊點(diǎn),盡量減小變形,并進(jìn)行驗(yàn)證。
推進(jìn)系統(tǒng)安裝完成后,下水航行試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,艉軸異響基本解決,異響區(qū)間由原來的主機(jī)轉(zhuǎn)速750~1 400 r/min減小至750~900 r/min。因?yàn)榻?jīng)過軸承修研法,無(wú)法實(shí)現(xiàn)軸承內(nèi)部的均勻化,少數(shù)高點(diǎn)存在,導(dǎo)致異響依然存在。通過后期的離靠碼頭主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),該聲音逐步減小,后期交船航渡時(shí),異響消除。
對(duì)于該船出現(xiàn)的艉軸異響故障,后期制定相關(guān)措施,在下一艘船的建造過程中,從軸系材料進(jìn)廠檢驗(yàn)、加工、軸系校中、軸承加工、安裝、軸承配合尺寸、艉軸船裝前跳動(dòng)量方面追蹤落實(shí)檢查,未發(fā)生該故障。結(jié)果證明對(duì)某型船艉軸異響的原因定位準(zhǔn)確,解決措施合理有效,成功解決了某型船艉軸異響故障。