黃（huáng）雲頭
（江蘇海事職業技術學院）
內容提要：此（cǐ）文介紹了（le）尾軸裝置（zhì）及一起尾軸軸承損（sǔn）壞事放和原因分析，並簡單地介紹了其修（xiū）複過程。
關（guān）鍵詞：船舶軸係；軸係校中；尾軸軸承；環氧樹脂
1 前言
某（mǒu）輪（22,000載重噸，多用途雜貨船，1997年9月出廠），於2000年8月25日進北方某船廠進行次塢修。該輪出廠後不久曾報（bào）告尾軸後密（mì）封令泄漏。當時密封令製造廠家曾（céng）派人登船進行調（diào）查，結果報告顯示這樣的泄漏量屬正常範圍。後來又取油樣進行（háng）檢測分析（xī），發現其中（zhōng）金屬顆粒大小和形狀稍稍有些異常（cháng）。所以這次塢修時，公司（sī）準備更換尾軸後密封，並訂購了備件，把各（gè）項拆檢的內容也寫進（jìn）了修理（lǐ）單中。拆開後發現，在（zài）密封令周圍有許多白合金碎片，遂（suí）懷疑後（hòu）尾軸軸承有損壞的可能。因此，船東機務及船廠決定抽出尾軸以便檢查後軸承。第二天將（jiāng）尾軸抽出，發現後軸承（chéng）嚴重損壞，前部約20cm的範（fàn）圍內幾（jǐ）乎未見接觸磨損的痕跡（jì），中（zhōng）後部白合金（jīn）嚴重擠壓後脫落，上部拉（lā）痕累（lèi）累，兩側油槽擠滿了白合金。前軸承下部（bù）幾乎沒有磨損，而上部稍有磨損的跡象，尾軸經探傷（shāng）檢查沒（méi）有損（sǔn）傷，滑油基本上屬（shǔ）正（zhèng）常。經CCS驗船師檢查後，確認後（hòu）軸（zhóu）承不能再使用，並要求更換。該輪的尾軸管結構如圖1。
2 故障原因分析
根據以上情況，我們分析認為造成後軸承損壞的原因是：
（1）原軸係布置不準
船舶（bó）在建造時，軸係（xì）的布置工程是一項重要（yào）工程，無論船廠還是船東均比較重視。每項測量數據（jù）均有船東代表、船員代表及驗船（chuán）師的簽字確認。尾軸前軸承與後軸承的定位（wèi）與校中是在船台時進行的，中間軸與主機的定位是在漂浮狀態時（shí）進行的。如果假想認為船舶在建（jiàn）造時軸係的布置與校（xiào）中是正確的，但（dàn）事實上當船舶從船台上下水，尾軸軸承的相對位置發生了變化，或者原先的測量定位存在一定的誤（wù）差，當船舶受載或（huò）海況的影響，這種變化很大。由於螺旋槳重（chóng）量的（de）作用，後軸承存在一定的後邊緣局部支（zhī）撐，導致負荷超過軸承極限，而損壞軸承。從這一點上來看，有可能是前後兩道尾軸軸承（chéng）的相對位置沒有達到要求。
（2）船舶結構太（tài）軟（太弱）
該輪為大開口多用途雜貨船舶，所有圖紙均（jun1）經LRS及CCS船級社（shè）審（shěn）批，總縱強度肯（kěn）定沒有問題，但剛（gāng）度卻有可能不足。這一點可以通（tōng）過從船舶在塢墩上及出塢後（hòu），主機拐檔差的變化可以見得到。現在（zài）船舶由於大量高強度船板的使用，有可能導致船舶剛度不足（zú），船舶在受載後或經受大風浪，船舶的彈性變形過大，從而導致損壞中間軸承或尾軸承。
3 軸係校中方法
旋轉機械的同軸度進行矯正是非常困難的，很少能達到滿意的效果。其主要方法大體（tǐ）上有以下幾種：
（1）按連接法蘭的偏移（yí）及曲折校中法
軸係是（shì）由各段軸用法蘭連接而成的。一般認為法蘭外圓與軸線是同軸的，法蘭（lán）端麵與（yǔ）軸心線是垂（chuí）直的。因此當毗鄰（lín）的兩（liǎng）根軸以（yǐ）其法蘭連接時，如（rú）果兩軸的連（lián）接法蘭同軸，則（zé）此（cǐ）兩根軸可視為同軸（如忽（hū）略加工誤差及軸的撓度等影響）；反（fǎn）之，若兩連接法蘭不同軸，則兩根軸亦不同軸。不同軸時會產生偏移和曲折。把偏移和曲折調整（zhěng）到允（yǔn）許的範圍之內，就可以達到校中的目的。本法簡單易行，對（duì）小船的軸係且是（shì）同軸線軸係是（shì）可行的，但對於中大型船舶（bó）來講，軸係本身就不是同軸的，此法在本例中是不適用的。
（2）測力計（jì）校中法
在（zài）進（jìn）行軸係布置設計時，必（bì）須使軸承負荷在許可範圍（wéi）內（nèi），並力求使各軸承的負荷分配均勻。軸承負荷（hé）的大小多用軸承比壓P表（biǎo）示，但軸承比壓的測量比較（jiào）複雜，所以我們經常用直觀的測力（lì）計來測量軸承的負荷。采用測力計校中時，應先將軸係連接好，在每個軸（zhóu）承的支腳孔中對稱地裝上測力計和調（diào）節螺栓。用調節螺栓預調軸承的垂直與水平位置，放鬆調節螺栓，使測力計承受（shòu）軸承負荷。這時可用測（cè）力計的扳手繼續調節（jiē）軸承（chéng）的位置（zhì），使軸承的負荷（hé）都處於允許（xǔ）的範圍內。在（zài）本例中應用此法校驗了中間軸承的負荷。
（3）光學（xué）儀器校中法
采用光學儀校中（zhōng）軸係是利（lì）用光直線傳（chuán）播的特性，將光學儀器先按軸係中線的基準（zhǔn）點（diǎn）定位，使光學儀的主光軸代（dài）表軸係中線。然後在（zài）需校中的（de）軸係各部（bù）件中孔內安裝對光靶，按儀器的主光（guāng）軸調節這（zhè）些部件的位（wèi）置，進行定位，達到校（xiào）中目的。儀器一般有激（jī）光儀（yí）和準直望遠鏡。在本例中使用了準直望遠鏡。
（4）軸係合理校中法（fǎ）
本船在建造時（shí），采用的就是合理校中定位（wèi）法，它是通過電腦計算使軸（zhóu）係安裝成曲線（xiàn）狀態（tài），使全軸係各軸承（chéng）負荷合理分配，其過程非常複雜，這裏一一敘述。其軸係如圖2所示：
這種布置，主要考慮了以（yǐ）下兩個因（yīn）素；
a.本（běn）輪螺旋（xuán）槳重18噸，在尾軸（zhóu）上安裝好槳後，必然會使尾軸上翹，所以在本輪（lún）的軸承布置中，前軸承比軸係中心線高出0.35mm，且後軸（zhóu）承也並非水平放置，也是向前軸承方向上翹。這樣（yàng）就使得尾軸與前後軸承有較好、較大的接觸麵，防止局部接觸或邊緣接（jiē）觸。
b.主機的（de）中心軸線要比軸係中（zhōng）心線低0.8mm，這是考慮（lǜ）了船舶的變形才這麽設置的。大家皆知（zhī），主機底（dǐ）下是循環油櫃，主機在運行時，機油的溫度一般在（zài）50度左（zuǒ）右。由於金屬的熱（rè）漲冷縮特性，這樣的溫（wēn）度就會使主機底座升高約（yuē）為0.50mm，所以在冷態（tài）布置（zhì）主機（jī）時，就要考慮此因素。
4 修複過程
尾軸軸承的損壞，必使得軸係原校中（zhōng）狀態發生了變化，所以要進行軸係裝合狀態下的中心線（xiàn）狀態檢（jiǎn）測。軸係中心線狀態是通過軸係中（zhōng）心線的彎曲度和尾軸與柴油機曲軸軸線（xiàn）的同軸度檢驗來確定（dìng）的。為了排除外界的幹擾（rǎo），檢查應在夜間或陰雨天進行，並要求船舶排水量不小於船舶空載總排水量的85％，各水艙壓載要均勻，船上（shàng）無集（jí）中符合的遷移及停止敲打和振動性（xìng）作（zuò）業等。在一切準備妥當後，船舶再次進塢。船東和船（chuán）廠首先確定主機的中心線位置。圖3是測（cè）量主機中心線的示意圖。說明：
①假軸直徑與準直望遠鏡（jìng）的直徑相同；
②兩千分表之間（jiān）的間距（jù）是250mm；
③反複盤車，調整軸套，使兩千分表的跳動不大（dà）於0.02mm；
④假軸與軸套的問隙不大於0.04mm；
經過（guò）兩天的準備與調整，終於找到了Z佳位置。但（dàn）隻能調（diào）到兩隻千分表（biǎo）跳（tiào）動量為（wéi）0.02mm，且兩隻千（qiān）分表不出現在同方（fāng）向一正一負（fù）的現象（xiàng）。然後抽出假（jiǎ）軸，裝進準直望遠鏡；再次測量跳動量（此時僅能放一隻千分表）測得跳動量僅為0．01mm。同時在尾軸前後軸承中心處安裝光（guāng）靶，放好燈光，測量數據如圖（tú）4。
實測後在垂直（zhí）方向軸承位（wèi）置如圖5所（suǒ）示：
據所測結果發現（xiàn）尾軸的二（èr）道軸（zhóu）承與原設計（jì）要求相差甚（shèn）大，前軸承要求布置（zhì）在軸係中心線（xiàn）以（yǐ）上0.35mm處，現反（fǎn）而比主機軸線低0.9mm。後軸承（chéng）原要求位置（zhì）剛好在軸（zhóu）係中心線，現在反而（ér）比主機軸線低0.52mm。產生這麽大的誤差，前、後軸承該（gāi）如何（hé）定位?
Z後（hòu）船東和船廠確定如下方案：
前軸（zhóu）承保持不動；後軸承後端比原位置下降0.50mm，前後軸承的相對位置與原圖紙相同，也就是如圖6所示：
後軸承的中（zhōng）心線與前軸承前端的位移為0.55mm；後軸承的（de）中心線與前軸承的後端位移（yí）為0.47mm。
船廠做了專用工具，用了200噸力的千斤頂，在測量好（hǎo）有關數據（jù）及做（zuò）好標記後，拉出了後（hòu）軸承。原法蘭從（cóng）舊（jiù）軸承上（shàng）拆下（法蘭是紅套（tào）在軸承布司上的），在經過必要的加工後，重新紅套在新（xīn）的（de）布司上。在新軸承定位（wèi）前，當然還要做不少準備工作，如清潔尾軸管（guǎn）；打通澆鑄環氧樹脂的通道；清潔尾尖艙，打通澆鑄環氧樹脂的（de）放空氣通道，加接漏鬥等工作。一切就緒後，就開始後（hòu）軸承的定位，這是整個工作中Z關（guān）鍵（jiàn）的一道工作。經過反複的測（cè）量與調整，Z後在實際（jì）下調了0.46mm、左右位置未動給予（yǔ）定位固定，並開始（shǐ）澆鑄環（huán）氧樹脂（zhī）。當然在新的軸承定位前，對軸承、尾軸管的表麵要進行（háng）清潔、噴灑防粘劑等工作。在軸承的兩端處，用橡皮條封妥並用鐵皮在外麵包好；把各螺（luó）絲塗上（shàng）牛油（yóu），隨手上緊。準備（bèi）就（jiù）緒後，就可以澆灌環氧樹脂了。整（zhěng）個澆注過程約需4個小（xiǎo）時，固化時間根據當時的溫度約（yuē）為18小（xiǎo）時。接著重新安裝好了軸（zhóu）係並在（zài）塢內測得主機缸的拐檔如圖7。
大家一看（kàn）就知道，上述所測拐檔（dàng）值已嚴重超過允許值。原考慮到塢內調整中間軸承，但（dàn）考慮為了按原計劃出（chū）塢和出塢後照樣可以調整中間軸（zhóu）承的高低，所以決定（dìng）先出塢，再決定是否調整中間軸的高低。出塢後再次測得主機缸拐檔（dàng）如圖（tú）8。
這時可看到，主機的拐檔值已恢複到正常值。後來經過東南亞兩個來回航次的運（yùn）行情況表明（míng），軸承布置得比較成功，各道軸承溫度正常，滑油化驗正常。
5 結論
通過對整個（gè）修複過程的觀察發現，開始對事故原因的分析是正確的。造成軸承損壞的主要原因是由（yóu）於船（chuán）舶原軸係布置不準和船（chuán）舶結（jié）構太軟造成的，這一點希望在今後（hòu）的造船過程中應該引起足（zú）夠的重視。
參考文（wén）獻：
[1]王國峰，周亦武，郭金（jīn）光（guāng）.軸承疲勞剝落的早期診斷方法.大連海事大學學報，2002.3.
[2]吳恒（héng）.傳動軸係（xì）.船舶（bó）動力裝（zhuāng）置技術管理.大（dà）連海事大學出版社，1999.4.
[3]顧卓明（míng）.軸係的檢（jiǎn）修.輪機維護與修理.人民交通出版社，2001.2.
來源：《航海技術》2004年第5期
