某船推进轴系故障分析与修理

赵存生，朱石坚，刁爱民，黄次浩

(海军工程大学，湖北 武汉 430033)

技术交流

某船推进轴系故障分析与修理

赵存生，朱石坚，刁爱民，黄次浩

(海军工程大学，湖北 武汉 430033)

文章介绍了某新型船舶轴系的特点，对其被缠绕渔网后的故障原因进行分析, 制定修理技术方案, 修后试验证明了修理方案的合理可行性, 最后提出了相关建议。

船舶;轴系;故障;修理

某船推进轴系采用新型的布置方式，设计有经航电机和主推进电机，2台推进电机采用同轴联合传动方式，并且采用了轴承负荷法与直线法相结合的对中方法、塑料浇注固定艉轴轴承、艉轴玻璃钢整体包覆等新技术。该船出海期间艉轴及螺旋桨被渔网缆绳缠绕，造成推进轴系无法正常工作。该轴系结构复杂、修理技术难度较大，文章介绍了轴系故障的勘验及修理情况[1]。

1 轴系设备主要组成及特点

推进轴系由螺旋桨、艉轴、2#中间轴、推力轴、弹性联轴节、经航电机、1#中间轴、气胎离合器和主推进电机组成。为了降低结构噪声，主推进电机和经航电机都安装在隔振器上。艉轴由前、中、后3个铁梨木轴承支撑，后端装有螺旋桨，前端装有半联轴节，螺旋桨、半联轴节与艉轴均为液压有键连接，在其穿过耐压艇体处装有艉轴密封装置。如图1所示，经航电机输出法兰通过弹性联轴节和半联轴节相连接，半联轴节和推力轴相连接。经航电机的电枢轴是空心轴，内套1#中间轴，主推进电机通过轮胎离合器和1#中间轴和半联轴节相连接。2台推进电机采用同轴并车传动方式，避免了在1#中间轴和经航电机之间再设置1个弹性联轴节而导致轴系结构复杂、布置困难，满足了主推进电机和经航电机都采用弹性支撑的要求，是主推进电机、经航电机和艉轴连接的最佳传动连接模式。

图1 推力轴同经航电机、主推进电机的连接示意图

2 轴系故障情况

该船出海期间推进轴系艉轴被渔网缆绳缠绕，导致主推电机电枢自动开关过流跳闸，主推艉轴无法正常工作。拖带回码头后，缠绕的渔网被清除，经过拆解勘验发现螺旋桨、艉轴及艉轴承、法兰连接和倒车推力块产生不同程度损伤，具体故障情况如下。

2.1螺旋桨及导流罩

螺旋桨在内场密性试验时产生泄漏，经探测发现桨毂有贯穿性裂纹；螺旋桨导流罩鳍片变形，表面抛光后发现裂纹。

2.2推进轴系法兰连接

艉轴半联轴节与2#中间轴法兰未靠紧，存在2 mm间隙(如图2所示)，2#中间轴与推力轴法兰未靠紧，存在1.2 mm间隙。

图2 艉轴与2#中间轴法兰连接图

2.3主推电机、经航电机与轴系对中

经航电机与推力轴中心垂直偏移达到使用极限允许值，主推电机轴与气胎离合器空气分配器轴对中数据符合要求[2]。

2.4艉轴、2#中间轴跳动量

主推艉轴、2#中间轴跳动量总体情况良好，个别测量点超差。

2.5艉轴及艉轴承

1)艉轴螺旋桨密封档处环氧树脂包覆层损坏；艉轴铜套表面抛光后发现有局部腐蚀斑块、艉轴铜套非工作段被渔网磨损较严重。

2)艉轴承法兰磨损严重、艉轴承压板及艉轴承固定六角螺栓头部均缺失；艉轴尾轴承内残留渔网熔渣(如图3所示)，熔渣嵌满尾轴承冷却水槽，深度约400 mm。

3)艉轴铜套抛光后尾轴承、中轴承接近允许间隙，首轴承超过允许间隙、低于极限间隙。

图3 铁梨木艉轴承外观图

2.6主推力轴承

正车方向推力块技术状态良好，倒车方向推力块有较深压痕(如图4、图5所示)。

图4 正车方向推力块

图5 倒车方向推力块

3 故障分析与修理

螺旋桨绞上渔网后，开始螺旋桨存在惯性继续转动，导致螺旋桨桨毂受损。同时大量渔网紧紧缠绕在螺旋桨桨毂和艉轴承法兰之间，一方面使得艉轴受损，另一方面向螺旋桨施加了向后的拉力将艉轴拉出，使法兰连接间产生间隙。

3.1螺旋桨及导流罩

1)用螺旋桨备件更换，去除油封，外表面抛光；目视检查螺旋桨表面有无缺陷，按要求进行着色探伤；测量螺距；按技术要求进行静平衡试验，不平衡量≤1.25 kg。

2)检查键与新螺旋桨键槽的配合情况。键与键槽两侧面接触均匀，接触面积每侧均少于65%，键的顶部与槽之间的间隙符合要求。

3)螺旋桨与艉轴的安装拂配。拂配螺旋桨桨毂内孔，采用着色法检查与艉轴锥部配合情况：桨毂与艉轴锥部的接触面积大于75%；将螺旋桨试装到艉轴上，检查艉轴轴肩应在螺旋桨桨毂孔内，轴肩与螺旋桨端面距离符合要求。

4)螺旋桨与艉轴试装完毕后在内场进行密性试验；试验压力3.75 MPa，试验时间10 min。

3.2艉轴

1)艉轴拆卸上台架调校，检查跳动量，在保证跳动量要求基础上为消除铜套表面腐蚀和损伤，尽可能控制铜套光车量。

2)重新用玻璃钢包覆艉轴。

3.3艉轴轴承

1)艉轴首、中、尾轴承铁梨木板条换新。

2)测量艉轴轴承间隙并记录，新轴承安装间隙满足要求。

3)光车修理艉轴承铁梨木铜套法兰外表面。

3.4推力轴及推力轴承

1)检查推力轴轴颈、支撑轴瓦及推力块状况，测量间隙，鉴定修理。

2)推力块按技术要求进行手工修拂，推力轴轴颈现场修磨，更换倒车面推力块。

3.5艉轴与2#中间轴、2#中间轴与推力轴装配

艉轴半联轴节与2#中间轴法兰、2#中间轴与推力轴法兰之间用8个锥形螺栓连接定位，轴系法兰连接时通常是不留间隙的。该船建造时法兰之间也应该紧密结合不留间隙，存在间隙的可能原因是该船建造时8个锥形螺栓与锥形孔配合较松，螺旋桨绞上渔网后导致大量渔网紧紧缠绕在螺旋桨桨毂和艉轴承法兰之间，向螺旋桨施加了向后的拉力将艉轴拉出，使法兰间产生间隙。通过修理恢复艉轴半联轴节与2#中间轴法兰、2#中间轴与推力轴法兰的正确连接。为了恢复正确连接，进行了以下检验。

1)每对法兰连接的锥形销重新仔细检查其与锥形孔的贴合情况，要求贴合面积不小于总接触面积的75%。

2)重点检查两轴对接的跳动量，将2#中间轴与艉轴连接后上台架检查其跳动量，应满足技术要求。

3)安装时按要求控制好拧紧力矩。

3.6主推艉轴密封装置

1)艉轴密封装置现场局部拆卸、检修。

2)检查滑动密封组件的磨损情况、压紧弹簧的锈蚀情况，鉴定修理。

3)检查尾部闭锁器。

4)更换不合格零件及橡胶密封件，更换大麻纤维填料，泵压检查密性。

5)2#中间轴前、后法兰消除间隙后，艉轴将前移3.3 mm以上，为了保证密封装置压紧弹簧的预紧力满足设计要求，应按图纸复查密封装置的安装尺寸，艉轴密封装置壳体与艉轴相对位置应满足标识尺寸要求。

3.7推进轴系对中

推进轴系各档轴承采用轴承负荷法校中，主推进电机、经航电机、轮胎离合器与1#中间轴之间用指针法对中[3-4]，轴承负荷校中程序要求如下。

1)主机、中间轴、艉轴、推力轴、螺旋桨等均已定位，轴系安装连接完毕；中间轴承、推力轴承座安放在预定位置上，各对法兰的连接螺栓全部固紧。在轴承盖与轴颈之间放置1.5～2倍轴承间隙值的软垫；固定轴承盖，将轴均匀压紧，以保证轴承负荷减小时，测力计上也能反映出读数来。

2)如图6所示，在安装测力计的螺孔处原底座垫块不抽出。使测力计顶杆刚接触垫块，调整百分表上刻度为“0”位。测力过程应有人统一指挥，每个轴承有一人负责调整、记录。

图6 测力计安装图

3)各轴承应统一旋紧顶压螺栓，使负荷都转移到测力计上。而在研配螺栓处垫片与轴承座间出现0.05 mm间隙。此时，记下各测力计上的读数，查对测力计变形曲线得负荷值。然后，各轴承一起均匀缓慢地移去测力计上的负荷，并检查百分表指针回零情况。若重复测量2次结果基本相符，则可通过计算判断轴系的对中质量。轴承负荷超出允许范围，可在该轴承处改变垫块厚度，调整轴承负荷。轴系对中合格后，将轴承定位，取出轴承内软垫，轴系安装全部完成。

4 修后试验

轴系修理完成后，进行了系泊、航行试验，检查轴系的所有机械、系统和检测仪表的工作情况，重点关注的艉轴密封装置的泄漏情况，艉轴密封装置的壳体温度及泄漏情况，推力轴承、中间轴承和经航电机轴承中的滑油温度，轴系振动情况等均正常，证明了修理方案的可行性。

5 结束语

为做好某新型轴系缠绕渔网后的故障修理工作，在原因分析基础上探索实施了塑料浇注固定艉轴轴承、艉轴玻璃钢整体包覆和轴承负荷法与直线法相结合对中方法等新技术，圆满完成了修理任务。

为避免螺旋桨被渔网缠绕，建议论证加装渔网自动切割装置的可行性。另外如果被渔网缠绕，同时尽量不采用主推而采用辅推倒车的方式，避免轴系过大的受力。

[1] 黄文川. 某型船轴系重大故障的修复 [J]. 中国修船, 2009(2): 25-26.

[2] 朱宗顺,焦明岐. 驻坞船舶轴系对中满足浮态要求的方法 [J]. 中国修船, 2008(2): 30-32，37.

[3] 姚智刚,李彦强,黄佳典. 共振弦检测技术在舰船轴系状态监测中的应用探讨 [J]. 中国修船, 2008(1): 42-44.

[4] 周伟鸿. 高速艇超长轴系拉线法校中工艺问题 [J]. 中国修船, 2002(5): 19-20.

The features of a new type of marine shafting were introduced in the paper.Repair technology plan was made based on analyzing the cause after entangled-nets.The test proved the feasibility of the repair plan.Finally some related suggestions were put forward.

ship;shafting;fault;repair

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.003

赵存生(1979-)，男，山东新泰人，讲师，博士，研究方向为轮机工程。

2014-09-15