船舶尾轴机械密封改造研究

丁旭红 张良平 邵爱明

摘 要：船舶尾轴机械密封性在航行中意义重大。基于此，本文简单介绍船舶尾轴机械密封存在的不足，阐述船舶尾轴机械密封运转原理及失效成因，重点探讨了船舶尾轴机械密封改造措施，包括选择尾轴机械密封、改善橡胶密封结构、准确掌握箍紧力度、使用优质衬套材料、更改防网罩的设计以及合理选择密封材质，以供参考。

关键词：船舶尾轴;机械密封;改造研究

中图分类号：U672 文献标识码：A

0 引言

通常情况下在使用螺旋桨推进的船只中，为避免出现海水进入船内和防止润滑油泄漏在尾部设置密封装置。该装置的工作环境复杂且周围影响因素较多，正常的转动和磨损都会对原有的密封装置造成严重损伤。尾部密封装置性能的好坏直接影响船只运行效果，因此提升船舶尾部密封装置的可靠性具有现实意义。

1 船舶尾轴机械密封存在不足

现阶段，船舶尾轴使用的机械型密封装置主要包括径向和轴向，径向式常见的样式包括唇口型和填料函型;轴向又被称为端面密封用于船舶的机械润滑。迄今为止，市面上比较常见的还是唇口型密封装置。通过分析上述装置的实际使用情况，了解到其本身存在着不足，以及当前水资源存在的污染比较严重，导致船只的螺旋桨比较容易受到外部因素影响，进而造成船舶尾部装置的损伤，进水和润滑油泄漏都极有可能造成船只无法正常运行，尾轴装置的运转情况是否正常一定程度上影响船只经营成本和运作安全。

2 船舶尾轴机械密封运转原理与失效成因

2.1 运转原理

船只的密封装置就是一种在机械基础上完成的密封，主要是针对水下环境进而设计的特殊部件。其中密封装置的转动表面中存在相互摩擦的效果，此类表面的材质主要为碳化硅和石墨，其中密封座的材料组成為不锈钢材质。为保证船舶的正常行进其中密封座中应保持稳定的运转状态，使用机械地工作方式主要是为避免推进泵不工作时密封圈的内部情况被干扰。一般情况下，密封装置不仅防止水进入船室还防止尾部部件的运行温度过高，具备一定的散热导热作用。

其中的密封部件主要是由静环和动环二者之间的相互摩擦，进而产生更好的密封效果，静环需要安装在密封底座上;动环则需要安装在密封套筒之上随其一同运转。尾轴机械密封装置主要是根据尾部固定拉环，再通过旋转等密封方式带动套筒的转动，形成的相互摩擦，尾部的弹簧压力保证动环和静环之间的接触方式，进而实现更好的密封条件、有效防止管道内部的水流入船舱。

2.2 失效原因

在船舶尾轴机械密封装置日常运转过程中，时常会发生密封端面受到磨损不均的情况，造成一些部位的发生形变和破裂。大部分机械型尾部密封都极大地可能造成尾轴变形或者螺旋桨运行效率下降，致使静环和动环表面不同的轴未形成液膜失去稳定性、开裂、磨损等等情况，大大降低该装置的使用寿命。比如，某游轮的实际使用过程发现，当尾部发生润滑油乳化和泄漏，据调查显示，尾轴的机械密封密度不够高进而发生严重形变，此后经过一段时间的使用中发现尾轴机械断面受到严重的磨损。

3 船舶尾轴机械密封改造措施

3.1 选择尾轴机械密封

船舶尾轴的头部和尾端都装有密封部件，其中头部的密封装置是为了避免润滑油经管道留到船舱内部;尾部的密封装置主要是为了防止润滑油流入海洋造成污染以及为了避免海水经管道流入船舱尾部机械轴承。市面上常见的橡皮式密封装置可以很好地根据船舶的实际情况提升机械密封性能，该装置具有结构相对简单、磨损的损失小、机械寿命长以及密封效果较高等等便捷优势。通过与市场中其他常见的船舶尾轴密封装置对比，其具有性价比高的特性，是较好的选择[1]。

3.2 改善橡胶密封结构

为促使尾轴密封性能更加优异还可以对其进行适当的密封结构改造。选择材质、功能性、以及摩擦功耗都比较小的橡胶式密封装置，能够很好地应对船只尾部轴承机械型密封装置磨损较高的现状。

3.3 准确掌握箍紧力度

唇口型密封装置实际使用效果，一定程度上由整体结构密封圈对轴承的箍紧力度而决定。当前，使用的唇口式密封环装置的唇口是一个类似刀刃的装置，其规范内的表面接触宽度为0.05～0.1公分。根据受力公式的基本判断可以得出，在整体箍紧力度过大的情况下，很容易发生摩擦力度增强的情况，进而致使整个装置的表面疏油膜厚度下降，严重时还会形成损坏的现实情况，很大程度上影响船舶的运行效果、迫使摩擦程度增加唇口破坏;若箍紧力度达不到预期标准时，摩擦力将出现一定程度的下降，使得表面疏油膜厚度增加，更容易造成润滑油发生泄漏。站在长远发展的视角上得出，尾部轴承的间隙过大，必将发生螺旋桨轴承出现不正常的振动，设计过程中应结合实际情况，使整个轴承具有良好的补偿性。

3.4 使用优质衬套材料

结合之前衬套材质耐磨力度不强而造成的不良情况，应选择综合能力更强并符合船舶实际运转的材料。经过测试型号为M02的材质更加符合整个船只的实际使用情况，该材质较以往的材料强度更高并且磨损的期限更好，从而一定限度的延长了船只的修理周期。

3.5 更改防网罩的设计

通常情况下，船舶的防网罩都是采取钢板焊接结构，无法接受长期的海水侵蚀和波浪冲击。一段时间后将因为原有装置的机械能力不足，进而损失背部网面和缠绕绳。为有效改善此类状况，在改进后的防网罩上通常采取不锈钢材质，并且强化反向网罩的性质和合理性，采取将网罩防撞的方式强化合理性和结构强度，将原本防网罩和部件之间的距离缩减，最大程度地减少防网罩和机械装置之间的发生缠绕进而损伤内部密封环的机会。

3.6 合理选择密封材质

3.6.1 增加O型圈

在传播尾轴机械密封处和螺旋桨之间增加金属结构的O型环装置，能够保证密封唇口位于正常工位，进而减少机械发生形变和翻边的可能。

3.6.2 完善装置检验

当船只即将进行尾部机械型轴承装备时，应将船只部件进行清洗尽量避免船只发生密封性差的可能，随即将排泄阀门关闭按照规定将尾部油箱打开先内部供油，观察是否发生润滑油泄漏的情况，若发生泄漏需及时完成装置的内部修缮。

3.6.3 增加密封装置

根据船只不同的运行情况和航行状态，可以选择管道密封的方式有效提升船只的密封性能，比如时常经过多泥沙区域需及时加装防沙橡胶。橡胶密封装置中氟化橡胶和丁晴橡胶很有可能发生漏油的可能，为解决实际问题应采取塑扣密封最大限度地降低橡胶材料发生润滑油泄漏的可能性[2]。

4 结论

综上所述，尾轴机械密封是重要的船舶部件之一。在完善对机械密封性改造的过程中应首先考虑到相关组成部分的实际密封程度，该装置经过不断的完善当前常见种类比较多，因此选择时更应结合现实情况找到相应的装置，最大程度的提升船舶尾轴机械密封性，将来一段时间内该装置存在的不足势必得到完善。

参考文献：

[1]刘良瑞.船舶尾轴环机械密封装置端面变形分析[J].舰船科学技术，2019，41（16）：77-79.

[2]简多荣.船舶尾轴环机械密封装置端面变形研究[J].价值工程，2020，39（13）：291-292.