淺談船用柴油機(jī)曲軸軸承損壞的原因與對(duì)策
2022-11-09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:過度磨損、裂紋和剝落、腐蝕和燒熔。
1、軸瓦的過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)生過度磨損。
軸瓦過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大的軸承負(fù)荷，破壞已形成的油膜，造成軸瓦的過度磨損。
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大和軸瓦過度磨損都會(huì)使軸瓦受到過大的沖擊負(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的故障，主要是由于軸承間隙過大，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，超出說明書規(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軸瓦與軸承座孔的過盈配合來實(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明書規(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。
按說明書規(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)為軸承沒有問題的想法是錯(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)。
（來源：福建交通科技）
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