船舶艉轴承安装故障分析与排除

陈祖伟

(舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131)

船舶合金艉轴承为径向圆筒形滑动轴承，采用油润滑的方式。在船舶实际航行中，由于船舶动力的非稳定性、船体结构的振动、螺旋桨的不均匀伴流作用，导致艉轴振动，使得艉轴承润滑油涡动，油膜形成不均。艉轴承在自身轴线振动、润滑品质变差以及浇铸缺陷时，会出现损坏的情况。而在修理中，常见外力介入以及轴承自身变形引起的损坏。艉轴管轴承损坏会影响船舶的正常运行，更加大了航行中的安全隐患。本文针对某船厂4 100箱集装箱船进厂修复艉轴承后、艉轴不能正常回装的故障，对轴系及艉轴承探讨分析处理。

1 轴系概况

某船厂4 100箱集装箱船的轴系由中间轴、 艉轴、中间轴承、艉轴前后轴承组成，属于常规艉轴内抽型结构。该船到厂后，船方反馈在海上航行时，曾经遇到过渔网。在进行常规艉轴拔出后，发现艉轴后轴承表面有较大面积合金脱落，于是拆出艉轴后轴承进行修复。按照船方提供的原始图纸，由专业行家浇注巴氏合金、恢复尺寸，并顺利安装。但在安装艉轴过程中，艉轴在艉轴后轴承前端出现硬接触，不能安装到位，艉轴二次退回。船厂梳理各环节并从各方面找原因，找寻这一超常规故障的处理对策。

2 轴系常规拆卸工艺检查

1)拆卸。拆卸前，对于轴系对中状态进行必要的检测，应用顶升法测量并计算中间轴承的实际负荷，检查测量艉轴与相邻中间轴法兰的偏移和曲折值，对中检查结果均在正常范围内。

螺旋桨拆卸前，检查螺旋桨与防绳罩的间距，测量螺旋桨前端面与艉轴管端面之间的间距，测量记录轴与螺旋桨原装配位置以及锁紧螺母与桨毂之间紧配位置的标记，测量艉轴轴颈下沉量。螺旋桨拆卸过程中，厂里对螺旋桨与轴的配合紧固情况进行检查。桨拆后，拆下艏、艉密封装置， 用塞尺测量前、后艉轴承上、下、左、右4部位的间隙，相关数据予以记录。

前后密封装置拆卸，中间轴移位吊起，向机舱抽出艉轴。艉轴常规拆卸见图1。

图1 艉轴常规拆卸

2)艉轴承检查。艉轴抽出后，清洁艉轴前、后合金轴承，检查表面是否存在擦伤、烧熔、拉毛、剥落现象。发现艉轴后轴承合金脱落，局部修刮后不能满足使用要求，又处于较为敏感的重载区域，需要翻新处理。艉轴前轴承表面无缺陷，合金层与本体无脱空现象。

中间轴及艉轴检查。通过2轴拆卸前的数据以及拆卸后的外观检查、探伤检查，认为轴无碰伤痕迹及非正常磨损、裂纹等缺陷。同时，清洁并测量艉轴前轴颈(直径794 mm、长600 mm)、后轴颈(直径792 mm、长1 700 mm)的尺寸；检查测量中间轴、艉轴法兰的螺栓孔尺寸，测量2轴法兰接触的平面状态，中间轴与艉轴的圆柱度、圆度和跳动量，结果均处于正常范围。

3)艉轴承损坏原因分析。艉轴承损坏常见因素有轴系振动、润滑品质变差、浇铸缺陷、外部因素等。当主机因工况等因素导致轴系振动时，会产生意外的机械损伤，如轴系连接螺栓断裂，螺旋桨叶片折断，轴系发热、发烫甚至疲劳断裂，中间轴承严重损坏等。而该船中间轴、艉轴、螺旋桨检测状况良好，开工前主机拐档差测量数值良好，中间轴承打开状态及顶升数值达标， 艉轴管前轴承外观检测合格，所以艉轴承合金脱落排除轴系振动导致机械损伤；油品定期检测也是合格的；考虑到船方反馈渔网因素以及拆检时艉轴封密封圈内确实发现残存的渔网，外部因素造成的润滑变差及异常高温是导致白合金大面积脱落的主要原因。

3 艉轴后轴承浇铸翻新安装，二次抽轴

艉轴后轴承制作专用工装液压拆卸后，按船方提供的图纸，采用离心浇铸的工艺重新浇铸锡基白合金，并加工恢复尺寸。返厂后检查艉轴承技术状态，测量艉轴承外壳本体浇铸前后的数值变化，以及对照图纸测量白合金工作面的内孔数值均无异常。用液压顶推工艺装入艉轴承，轴承安装整体压入值与安装说明书数值偏差不大。

艉轴按照常规工艺回装，当到达艉轴后轴承前端时，出现不明阻碍导致艉轴不能继续进入，不得已二次抽出艉轴。发现艉轴与后轴承白合金表面有明显的接触点，艉轴后轴承接触处斑块见图2。

图2 艉轴后轴承接触处斑块

4 艉轴不能正常装入的原因及排除

1)原因分析。新浇注艉轴承，鉴于艉轴前期拆卸以及检查中轴线正常，首先排除艉轴原因。从目前新浇注的艉轴后轴承分析开始，再次测量轴承，考虑是否存在轴承本体变形，结果显示，图纸与目前艉轴后轴承一致，此时问题变得较为复杂，根据以往经验，原拆原装的轴系出现这种硬接触的概率几乎为零。

2)照光检测。艉轴前后轴承照光检测。在复查新艉轴后轴承及图纸后，船厂对艉轴直线度做了检查复测，并没有发现轴有弯曲现象，经过初步分析判断，艉轴管跟艉轴后轴承在造船施工中，可能存在轴承加工相对艉轴管做了二次偏心的数据调整，或者艉轴管因船体变形而随之变形。经与船东协商，决定对艉轴承进行轴线状态检测，由于原始的拉线工艺误差较大，直接选择对艉轴承及艉轴管进行激光照光检测。照光分2次进行，分别为艉轴后轴承拆卸前、后的轴线状态，艉轴后轴承拆卸前、后的照光数据如表1所示。

表1 艉轴后轴承拆卸前、后的照光数据 mm

根据表1中2次照光数据，再结合原船艉轴后轴承图纸，发现按照原船图纸重新浇注，加工的艉轴后轴承内孔各项尺寸及偏心存在严重误差。而造成这种情况的原因主要有2点:①船体应力释放导致艉轴管变形;②造船厂在建造的时期，艉轴管加工出现偏差，船厂为消除艉轴管加工误差影响，对艉轴承做了偏心调整。综合现场数据测量结果，最终判定造成本次艉轴不能安装到位，较大的原因是造船厂对艉轴承做了二次偏心调整，但未体现在提供给船方的完工图上，导致本次故障发生。

3)故障排除。艉轴后轴承二次浇注巴氏合金。在发现问题后，船厂技术人员根据照光结果对艉轴承偏心数据进行了调整，并交船东，船检确认同意后重新绘制加工图，将后艉轴承重新送出浇铸、加工，完成探伤、测量后返厂，二次安装并检测合格。

艉轴第3次安装，由于修正了偏心数据，规避了艉轴承内孔前端高、后端低的缺陷，顺利安装到位，并从艉轴管前后对轴承间隙进行了塞尺测量，数据均符合相应规范要求。

在轴系安装完成后，根据原船图纸计算书分别在干船坞内及水下漂浮状态中，按照顶举校中工艺规定的顶举位置，测量轴系中间轴承、艉轴前轴承、主机后2道主轴承的负荷。修正后的轴承负荷测量数值结果低于±20%误差范围，经过试航，各道轴承的温升均在正常范围，后重新提交完工图给船方，船东较为满意。

5 结束语

综合本船艉轴承浇铸及艉轴安装过程发生的情况实例分析，可得到如下结论和经验。

1)艉轴修理项目，常规拆解过程要严格按照工艺流程，做好测量数值记录，有利于后期问题的分析及解决方案的制定。

2)在大规模造船扩产时代，图纸的追溯性及修改管理可能有缺陷，修船必须根据现场实际情况进行复核，不能盲目取之用之。

3)对于船舶轴系的检修，尤其是问题轴系要严谨地对待，应多考虑前期施工工序中的问题、漏洞。此次修理能够直接判断是图纸发生问题，与船厂在轴系拆装步骤中的全面测量和技术人员的经验密不可分。

该船开航后，船方反馈航行过程中各部件状态、参数良好，修理效果达到预期。