疏浚船舶机械的摩擦学系统分析及其减磨对策探讨

张天昌

摘 要：本文利用层次分析法对疏浚船舶进行摩擦学系统分析，确定出其磨损问题主要在疏浚船舶动力系统以及疏浚船舶作业系统内集中。在此基础上，提出了耐磨材料的选择和运用、定期做好机械系统检查、易损件防摩擦设计与调节、优化梳理机械系统做功结构这些疏浚船舶机械的摩擦学系统减磨策略。

关键词：疏浚船舶;摩擦学系统;减磨

0 引言

疏浚船舶在维护航道以及疏浚工程中发挥着重要作用，由于普遍被应用于航道疏浚工程中，所以其机械作业环境的复杂、恶劣程度较高，磨损问题的发生频率以及严重性水平较高。出于对维护疏浚工程效率效果的考量，必须要重点提升疏浚船舶的可靠性，解决其机械系统中的磨损问题。基于这样的情况，落实对疏浚船舶机械的摩擦学系统，并探究疏浚船舶机械减磨的优化策略具有极高的现实价值。

1 疏浚船舶机械的摩擦学系统分析

在疏浚船舶实际的工作运行过程中，磨损的产生过程相对复杂，而只有对其进行全面、系统的分析才能够制定出针对性、实效性更强的减磨对策。在本研究中，主要使用层次分析法对疏浚船舶进行摩擦学系统分析。对于疏浚船舶而言，其摩擦学系统为众因素相互关联、相互制约且缺乏定量数据的系统，因此应用层次分析法，能够更为清晰完成疏浚船舶摩擦学系统的分析[1]。

层次分析理论表明，如果存在大量的因素会对疏浚船舶摩擦学系统产生影响，那么在允许工程误差存在的条件下，可以忽略造成影响效果相对较小的因素，而重点对会产生较大影响的因素展开分析。基于此，能够将疏浚船舶机械的摩擦学系统做出如下划分：疏浚船舶的摩擦学系统可以划分为动力机械摩擦学系统以及疏浚作业器具的摩擦学系统;动力机械摩擦学系统可以进一步划分为柴油机系统、齿轮箱系统、液压系统、船舶系统艉管系统;疏浚作业器具的摩擦学系统可以进一步划分为疏浚作业机械系统、泥沙输送系统;其中，疏浚作业机械系统能细化为液压系统、泥浆柴油机系统;泥沙输送系统能细化为铰刀、泥管、泥泵、喷头。

综合来看，对于疏浚船舶机械而言，其磨损问题主要在疏浚船舶动力系统以及疏浚船舶作业系统内集中，且两者的重要性表现出相同水平。就当前的情况来看，疏浚船舶在这两个系统内的磨损问题均极为明显，必须要落实重点处理及优化。

2 疏浚船舶机械的摩擦学系统减磨策略

2.1 耐磨材料的选择和运用

耐磨材料的使用提升疏浚船舶动力系统以及作业系统耐磨性的重要方法，能够达到疏浚船舶机械的摩擦学系统减磨的效果。实践中，必须要尽可能在柴油机系统、齿轮箱系统、液压系统、船舶系统艉管系统的连接构件、管线以及疏浚作业器具的制造中引入耐磨材料，促使其使用年限得到更好延长，避免在疏浚船舶实际的作业中发生严重磨损。

现阶段，大量新型耐磨材料产生且得到广泛应用，在疏浚船舶中，常用的耐磨材料如下所示：第一，锰钢。相比于低碳钢来说，锰钢的加工硬化性更强，因此可以在加工中获取更强的耐磨性能，在疏浚船舶的疏浚作业器具制造中得到广泛应用。第二，耐磨复合内衬，如基于耐磨陶瓷的防磨内衬等等。对于耐磨陶瓷来说，其耐磨性、耐腐蚀性、耐氧化性更强，将其应用于输泥管的制作中有着更好的减磨效果。第三，经过特殊热处理的耐磨钢板，即利用热处理达到增强钢板硬度的效果，促使相应材料的耐磨性能上升。其中，HARDOX400耐磨钢板在当前的疏浚船舶易磨损构件生产中相对常见，例如，在上海航道局的“新海牛”、“新海马”船舶;广州航道局的“浚海1”、“浚海2”船舶中，该型号的耐磨钢板均得到应用。相比于普通钢板材料来说，HARDOX400耐磨钢板的耐磨寿命更长（一般为普通钢材的4倍），硬度值可以达到400 HB，因此可以应用于疏浚船舶泥门导轨、吸口套管内衬、泥门靠近抽舱直管的局部贴板等构件的制造中[3]。

2.2 定期做好机械系统检查

定期检查是维护疏浚船舶机械系统耐磨性的重要策略，能够实现对磨损情况的及时性掌握，并由此做出针对性调整与新构件更换，达到减磨的效果。实践中，需要重点落实对机械系统润滑情况的检查。

例如，在进行疏浚船舶动力系统中主机的摩擦学问题的处理中，要处理活塞环表面，引入陶瓷材料等耐腐蚀与磨损性更强的材料，降低表面摩擦系数;检查主机表面的润滑油涂抹情况，为了进一步降低表面摩擦系数，可以在润滑油内加入纳米氧化铝添加剂;定期维护主机表面，检查气缸套的现实情况，及时更换损耗程度较高气缸套，延长摩擦副的使用年限。在进行疏浚船舶动力系统中支撑元件的摩擦学问题的处理中，要定期检查润滑油的涂抹情况，并及时实施润滑油的更换与补涂，防止支撑元件出现严重磨损。

2.3 易损件防摩擦设计与调节

泵体与铰刀是疏浚船舶在实际工作中极容易发生磨损的构件，其中，泵体的磨损主要以冲蚀磨损、磨料磨损为主，且伴有局部气蚀现象;铰刀磨损主要以的磨料磨损为主，且伴有局部冲蚀磨损。基于此，可以利用易损件的再制造工艺实现减磨。在此过程中，依托泥泵内衬互锁结构、铰刀梯度化耐磨设计、工艺再制造技术，促使熔覆耐磨材料、高铬合金耐磨材料、高分子耐磨胶粘涂层材料应用于泥泵壳以及铰刀的在制作中;通过应用高频熔覆法等工艺完成耐磨层的制作。依托上述工艺的使用，促使疏浚船舶中泥泵壳与铰刀的耐磨性能上升，赋予易损件以更强的防摩擦能力。

另外，出于对疏浚船舶易磨损构件使用可靠性的考量，必须要在容易发生磨损的区域引入适当的润滑油，開发并应用高性能且用量更少的润滑油，依托添加剂等成分的加入，延长润滑油使用年限的延长。在此基础上，可以在疏浚船舶的动力机械系统中使用金属环自修复添加剂，以此达到降低摩擦副实际磨损情况的效果，提升疏浚船舶机械系统运行稳定性的同时，节约能源以及维护成本[3]。为了实现与时俱进，获取更为理想的减磨效果，还要加大基础改造的力度，积极对疏浚船舶机械、设备中的新方法、新工艺、新设备展开探究、应用与推广。重点关注疏浚工程中挖泥船易损构件的表面强化及再制造研究力度，尽可能延长疏浚船舶摩擦副构件的应用期限。

2.4 优化梳理机械系统做功结构

要持续强化对机械系统做功结构的优化改进，实现对疏浚船舶机械摩擦学问题的有效处理。例如，在进行疏浚船舶动力系统中传动元件的摩擦学问题的处理，中，应当实施水槽尺寸与位置的优化改造，要尽可能增加水槽的宽度，并将其设置尾轴正下方，缩减表面摩擦因数，达到减磨的效果。在进行疏浚船舶系统中舵机与螺旋桨的摩擦学问题的处理时，要适当增加螺旋桨的桨叶数量，并使用耐磨材料制作、防腐材料制作舵机，避免产生空泡，实现疏浚船舶机械的摩擦学系统减磨及防腐。

3 结论

综上所述，出于对维护疏浚工程效率效果的考量，必须要落实对疏浚船舶机械的摩擦学系统，并形成减磨策略。对于疏浚船舶机械而言，其磨损问题主要在疏浚船舶动力系统以及疏浚船舶作业系统内集中，且两者的重要性表现出相同水平。通过耐磨材料的选择和运用、定期做好机械系统检查、易损件防摩擦设计与调节、优化梳理机械系统做功结构，解决了疏浚船舶机械的摩擦学问题，提升了疏浚船舶动力系统以及作业系统的耐磨性能。

参考文献：

[1]刘书天，董从林，袁成清，等.三种典型船舶轴承复合材料的物理性能对摩擦学行为的影响研究[J].摩擦学学报，2018，38（5）：528-536.

[2]黎铭，王智杰.论船舶机械摩擦学的研究进展[J].时代农机，2018，45（5）：153+156.

[3]吴祖旻，盛晨兴，郭智威，等.船舶水润滑尾轴承当量半径等效计算及其摩擦学性能研究[J].摩擦学学报，2017，37（5）：656-662.