Z型轴系轴承温度高的原因分析

齐克文

(4808工厂 威海修船厂，山东 威海 264200)

Z型轴系轴承温度高的原因分析

齐克文

(4808工厂 威海修船厂，山东 威海 264200)

某全回转拖轮Z型轴系中调心滚子轴承温度高，导致轴承无法正常工作，文章根据Z型轴系和轴承的结构特点，分析轴承温度高的原因，总结了经验，用以提高轴承的安装精度。

Z型轴系；调心滚子轴承；调节环

1 故障经过

某全回转拖轮双机双桨驱动，左、右轴系对称布置，其Z型轴系为Rolls-Royce产品，轴系配用SKF调心滚子轴承，主机通过高弹联接轴系。左轴系布置如图1。

图1 左轴系布置图

该船在系泊试验过程中，当主机以712 r/min运行10 min后，测得各轴承温度如表1。

表1 主机712 r/min运行10 min后各轴承温度 ℃

从表1看出，左轴系No.5轴承温度达到了65 ℃，明显高于其它轴承温度，但是符合“设备安装操作手册”中规定的轴承温度不超过75 ℃的要求。主机继续以712 r/min运行30 min后，该轴承温度达到75 ℃，其它轴承温度无明显升高。为了确定该轴承温度是否继续上升，操作人员控制主机以额定转速750 r/min运行10 min后，测得该轴承温度达到88 ℃，并且轴承温度有继续上升趋势。操作人员降低主机转速至712 r/min运行30 min后，该轴承温度回落至65 ℃。为防止轴承因温度过高而损坏，决定停止系泊试验，查找轴承温度高的原因并解决。

2 勘查情况

查阅随机资料，拆检该轴承，轴承结构如图2。该轴承为双列调心滚子轴承，外观检查轴承工作表面状态良好，无异常摩擦痕迹；斜套固定螺母无松动现象，锁紧装置良好；润滑脂约占轴承座壳体空腔容积1/3，油脂色态良好，无杂质，无氧化、乳化等变质现象；轴承两端密封与壳体无接触，无刮擦痕迹。

用百分表和塞尺对轴承进一步测量检查。

轴承外圆相对于轴线径向误差值为0.01 mm，轴承端面相对于轴线倾斜偏差值为0.24 mm，符合“设备安装操作手册”要求的轴承与轴线偏斜不超过0.3°的要求；塞尺检查轴向调节环侧隙为0.06 mm，调节环侧隙明显小于“设备安装操作手册”中要求的0.25～0.35 mm的范围。

初步判断轴承轴向调节环侧隙小是该轴承温度高的主要原因。

3 原因分析及结论

该调心滚子轴承具有2列滚子，其轴向游隙和径向游隙有正比例关系，主要用于承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。该轴承径向载荷能力高，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷；调心性能良好，能补偿同轴度误差。

该轴承外圆前、后两端面与轴承壳体间各有一个半圆形的轴向调节环，用于限制中间短轴的轴向位置和轴向浮动。该轴承除了承受中间轴和万向节轴的轴向浮动推力外,还受到因轴的弯曲或回转运动所产生的径向负荷，相比直轴系轴承承受了更多的附加力，工作条件较为恶劣。

当调节环侧隙低于设计值时，轴的正常轴向浮动会受到限制，这样不仅会导致轴承轴向游隙和径向游隙同时减小，使轴承负荷比较集中，且负荷集中部位进入润滑油脂较少，出现应力集中、润滑不良、散热不好、磨损加剧等导致的轴承温度高现象，而且还使轴在运转时正常的轴向交变浮动负荷不能有效释放，更多地作用到了轴承本体上，使轴承负荷增大，温度升高。

最终确定轴承安装歪斜导致的轴向调节环侧隙小是该轴承温度高的主要原因。

4 解决方案

松开轴承底座螺栓，调整轴承，重新对中，对中合格后对轴承底座的钢质垫片进行更换和重新研配。研配要求如下。

1)钢制垫片平面上每25 mm×25 mm范围内着色点不少于3～5个。

2)钢制垫片安装后，垫片与底座和船体基座接触面间隙应用0.05 mm塞尺不得插入，局部允许插入，但插入深度不超过10 mm。

安装钢质垫片后，按要求紧固轴承底座螺栓。最终测得轴承对中偏差SAG值为0.01 mm；GAP值为0.05 mm，塞尺检查调节环侧隙为0.30 mm，轴承对中及调节环侧隙符合“设备安装操作手册”要求。

经过重新试验，主机转速为712 r/min并运转30 min后，轴承温度为51 ℃；当主机达到额定转速750 r/min并运行120 min后，轴承温度只有52 ℃，轴承温度稳定，没有继续上升趋势。

5 结束语

从考虑轴系的定位精度要求和安装维护简便等方面考虑，调心滚子轴承被广泛应用到许多船舶的轴系中去。造成轴承温度高的原因有很多种，但其主要原因就是轴承与轴线对中超差影响轴承滚子的游隙，严重的会造成滚珠不在轴承滚道的正确位置滚动，使其出现应力集中、局部负荷急剧增加、润滑不良等导致的轴承温度高的现象。

The high temperature on the bearing of the center-adjusting roller of Z axle in the full-rotating towboat makes the bearing working abnormally.According to the structure feature of Z axle,the cause for the high temperature is analyzed，the accuracy of installation is raised with the experience concluded.

Z axle;center-adjusting roller bearing；regulating ring

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.004

齐克文(1977-)，男，山东海阳人，助理工程师，大学专科，主要从事轮机技术工作。

2014-08-28