淺談船用柴油機(jī)曲軸軸承損壞的原因與對(duì)策

曾福新

柴油機(jī)裝船使用，長(zhǎng)期在大海惡劣的環(huán)境中工作，難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，輕者造成零部件損壞，增加了船舶營(yíng)運(yùn)成本；重者機(jī)損危及船舶和人生安全，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

在一臺(tái)柴油機(jī)中，柴油機(jī)曲軸的價(jià)值約占整臺(tái)機(jī)的三分之一，曲軸在軸承保護(hù)下工作，如果管理不善，可能引發(fā)故障，修理更換困難且修理周期長(zhǎng)。

筆者例舉了一些發(fā)生在船舶柴油機(jī)曲軸軸承損壞的案例，對(duì)柴油機(jī)曲軸的軸承損壞原因以及如何降低其損壞的問(wèn)題做初淺的分析探討，供輪機(jī)管理者借鑒參考。

一、船舶柴油機(jī)曲軸軸承損壞案例

2008年，某輪(柴油機(jī)型號(hào)B&W 8TLH)，事發(fā)時(shí)發(fā)現(xiàn)滑油壓力有些變化，聲音有些異常，清洗滑油濾器，發(fā)現(xiàn)有合金脫落物，后經(jīng)徹底檢查發(fā)現(xiàn)8道連桿軸瓦全部龜裂，曲柄銷拉毛。

2009年，某輪(柴油機(jī)型號(hào):8PSHTB -26D)第2號(hào)發(fā)電機(jī)第7道軸瓦使用一段時(shí)間后就發(fā)現(xiàn)有燒熔現(xiàn)象。

2010年，某輪(柴油機(jī)型號(hào)6270C)事發(fā)時(shí)柴油機(jī)聲音異常，轉(zhuǎn)速下降停車。

經(jīng)查，共有4道主軸承燒毀,抱死曲軸，導(dǎo)致整根曲軸報(bào)廢。

二、軸承的損壞形式及原因分析

通過(guò)以上案例不難看到，曲軸軸承損壞主要是軸瓦上的耐磨合金的損壞，其主要損壞形式有:過(guò)度磨損、裂紋和剝落、腐蝕和燒熔。

1、軸瓦的過(guò)度磨損及其原因分析

柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后使主軸承下瓦、十字頭軸承下瓦和曲柄銷軸承上瓦產(chǎn)生過(guò)度磨損。

軸瓦過(guò)度磨損將使軸承間隙增大，油膜破壞，機(jī)油壓力下降增大了沖擊，加劇磨損。

造成軸瓦過(guò)度磨損原因主要是:

(1)潤(rùn)滑油凈化不良，機(jī)油中含機(jī)械雜質(zhì)較多。

(2)軸頸表面的精度等級(jí)太低，幾何形狀誤差過(guò)大和曲軸變形等。

(3)柴油機(jī)啟動(dòng)、停止頻繁和長(zhǎng)時(shí)間超速、超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

(4)其他日常維護(hù)不善，甚至違章操作等等。

以上各種原因，要么使得軸承潤(rùn)滑油膜無(wú)法建立或建立不好;要么由于磨粒、軸頸表面光潔度不良或過(guò)大的軸承負(fù)荷，破壞已形成的油膜，造成軸瓦的過(guò)度磨損。

2、軸瓦的裂紋 和剝落及其原因分析

裂紋和剝落主要發(fā)生在厚壁合金軸瓦上。

Z初由于種種原因在軸瓦工作表面產(chǎn)生微小疲勞裂紋。

隨著柴油機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，軸瓦上的裂紋擴(kuò)展、延伸，以致使軸瓦上的耐磨合金片狀脫落。

造成軸瓦裂紋和剝落原因是: 

(1)白合金材料的疲勞強(qiáng)度低，在交變載荷作用下容易產(chǎn)生疲勞裂紋。

(2)軸頸的幾何形狀誤差過(guò)大和軸瓦過(guò)度磨損都會(huì)使軸瓦受到過(guò)大的沖擊負(fù)荷，使軸瓦產(chǎn)生裂紋。

(3)柴油機(jī)超負(fù)荷使軸承負(fù)荷過(guò)大造成軸瓦裂紋。

(4)軸瓦澆鑄質(zhì)量差，如合金層與瓦殼貼合不良或二者之間嵌有異物等，在交變載荷作用下使軸瓦裂紋和合金層剝落。

3、軸瓦腐蝕和燒熔及其原因分析

軸瓦腐蝕包括化學(xué)腐蝕和電腐蝕。

由于潤(rùn)滑油中含水或滑油氧化，燃?xì)饣蛉加偷幕烊胧够妥冑|(zhì)都會(huì)使軸瓦工作面產(chǎn)生宏觀和微觀化學(xué)腐蝕麻點(diǎn);船上的雜散電流是電器漏電引起的，它也會(huì)使軸瓦內(nèi)外表面產(chǎn)生局部麻點(diǎn)的靜電腐蝕。

軸瓦合金燒熔是軸承常見(jiàn)的故障，主要是由于軸承間隙過(guò)大，潤(rùn)滑油油壓不足或失壓以及異物進(jìn)入，在軸承內(nèi)部連續(xù)破壞合金表面使油膜不能建立，軸頸表面光潔度太低或幾何形狀誤差過(guò)大等使油膜破壞。

油膜不能建立或被破壞均會(huì)使軸與瓦的金屬直接接觸，干磨擦產(chǎn)生高溫使合金溶化。

三、防止軸承損壞的管理對(duì)策

通過(guò)對(duì)軸承損壞形式和損壞原因的分析,要改變柴油機(jī)曲軸軸承頻繁損壞的狀況，可采取如下對(duì)策:

1、對(duì)曲軸的要求

柴油機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)使曲軸主軸頸和曲柄銷頸產(chǎn)生不均勻磨損。

平時(shí)在檢查中，對(duì)其直徑減小、幾何精度降低，產(chǎn)生不圓度和不柱度，超出說(shuō)明書(shū)規(guī)定應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，否則將影響軸承使用壽命。

2、對(duì)新瓦的要求

檢查新瓦有否變形和出現(xiàn)其他缺陷，如合金層與瓦殼是否粘結(jié),合金層有否裂紋,油槽和垃圾槽是否正常,測(cè)量和記錄軸瓦的厚度、寬度及擴(kuò)張量等是否符合要求。

3、對(duì)軸承安裝要求

(1)軸瓦與軸承座孔配合面貼合良好:

軸瓦的安裝應(yīng)與軸承座孔內(nèi)圓面貼合緊密和均勻接觸，檢查時(shí)可使用0.05mm塞尺，如插不進(jìn)，說(shuō)明二者貼合緊密。

厚壁軸瓦的下瓦裝人軸承座內(nèi)的貼合情況可用瓦，座面涂色進(jìn)行檢查，若軸瓦背面沾點(diǎn)在25mmx25mm面積內(nèi)以不少于3點(diǎn)時(shí)為好。

薄壁軸瓦的下瓦與軸承座緊密貼合可通過(guò)軸瓦與軸承座孔的過(guò)盈配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

軸瓦在自由狀態(tài)下擴(kuò)張量通常推薦為無(wú)翻邊瓦0.3~1.0mm,翻邊瓦0.1~0.4mm。

(2)軸頸與軸承下瓦應(yīng)在一定的角度內(nèi)均勻接觸安裝要求接觸面積應(yīng)大于75%，柴油機(jī)主軸頸與主軸承下瓦接觸角應(yīng)在機(jī)體中心線兩側(cè)40~60°范圍內(nèi);曲柄銷頸與大端軸承.上瓦的接觸面應(yīng)在連桿中心線兩側(cè)60~90°范圍內(nèi)。

(3)軸承間隙應(yīng)符合規(guī)定合適的軸承間隙是形成潤(rùn)滑油膜實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的重要條件，軸承間隙太大、太小油膜均不能建立;間隙超限時(shí)，潤(rùn)滑油流失和產(chǎn)生沖擊，使軸瓦合金裂紋、碎裂，所以要求軸與軸瓦之間的軸承間隙要在說(shuō)明書(shū)規(guī)定的間隙范圍內(nèi)。

4、日常管理中要求

(1)對(duì)潤(rùn)滑油必須做到:定期化驗(yàn)分析,掌握所用油品粘度、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、總堿值、水分、雜質(zhì)情況;認(rèn)真做好分離雜質(zhì)、水分和凈油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)工作,使所用的油保持在Z佳狀態(tài);定期清洗潤(rùn)滑油濾器，查看是否有金屬粉末;注意環(huán)境溫度對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響。

(2)必須定期測(cè)量拐檔差、軸承下沉量、軸承間隙，根據(jù)所測(cè)的數(shù)字判斷軸承磨損情況。

按說(shuō)明書(shū)規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間對(duì)軸承進(jìn)行拆檢和更換，要嚴(yán)格控制柴油機(jī)頻繁啟動(dòng)、停止，決不允許長(zhǎng)時(shí)間超速、超負(fù)荷工作和違章操作。

(3)嚴(yán)格執(zhí)行值班制度,時(shí)刻注意潤(rùn)油壓力、溫度和冷卻水溫度的變化,判斷輸油管是否漏油、斷裂及潤(rùn)滑油粘度變化情況,以保證軸承得到良好的潤(rùn)滑。

5、對(duì)輪機(jī)管理人員和機(jī)務(wù)主管的要求

事故發(fā)生必有先兆。

以曲軸軸承損壞為例，其主要表現(xiàn)為滑油壓力、滑油溫度和滑油冷卻水溫度異常。

在外觀上顯示:

滑油輸送管漏油、油位下降或升高、聲音異常、氣味異常，只要輪機(jī)人員工作責(zé)任心強(qiáng)，認(rèn)真執(zhí)行值班制度和值班巡回檢查制度，勤查、勤摸、勤看,這些問(wèn)題都可以及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。

一旦發(fā)現(xiàn)軸承有損壞的征兆，應(yīng)及時(shí)采取停車措施并檢查排除，切忌帶病航行，造成曲軸損壞，使事故擴(kuò)大。

機(jī)務(wù)人員要經(jīng)常深入船舶一線,為船舶排憂解難。

應(yīng)根據(jù)月報(bào)表對(duì)船舶機(jī)械設(shè)備未按要求進(jìn)行維修的進(jìn)行監(jiān)督檢查或岸基支持，防止由于輪管人員保養(yǎng)不到位或人為的因素造成機(jī)損事故。

四、結(jié)束語(yǔ)

船用柴油機(jī)曲軸軸承的損壞，在每年的機(jī)損事故統(tǒng)計(jì)中居于首位，其危害之大不言而喻。

柴油機(jī)曲軸軸承損壞的原因錯(cuò)綜復(fù)雜，在分析時(shí)要因機(jī)因時(shí)，結(jié)合具體情況綜合考慮，避免片面思考。

如單一憑借一個(gè)參數(shù)(滑油壓力正常)就認(rèn)為軸承沒(méi)有問(wèn)題的想法是錯(cuò)誤的。

原因分析正確后，修理要跟上，且修理要到位，Z忌敷衍了事，留下事故隱患。

總之，控制曲軸軸承損壞Z有效的辦法是有賴于輪機(jī)管理人員正確操作及保養(yǎng)，并勤觀察勤思考，把事故消滅于萌芽之中，真正達(dá)到降低船用柴油機(jī)曲軸軸承損壞的目標(biāo)。

（來(lái)源：福建交通科技）

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