浅谈船用柴油机曲轴轴承损坏的原因与对策

2022-11-09

曾福新

柴油机装船使用,长期在大海恶劣的环境中工作,难免会出现各种故障,轻者造成零部件损坏,增加了船舶营运成本;重者机损危及船舶和人生安全,带来巨大的经济损失。

在一台柴油机中,柴油机曲轴的价值约占整台机的三分之一,曲轴在轴承保护下工作,如果管理不善,可能引发故障,修理更换困难且修理周期长。

笔者例举了一些发生在船舶柴油机曲轴轴承损坏的案例,对柴油机曲轴的轴承损坏原因以及如何降低其损坏的问题做初浅的分析探讨,供轮机管理者借鉴参考。

一、船舶柴油机曲轴轴承损坏案例

2008年,某轮(柴油机型号B&W 8TLH),事发时发现滑油压力有些变化,声音有些异常,清洗滑油滤器,发现有合金脱落物,后经彻底检查发现8道连杆轴瓦全部龟裂,曲柄销拉毛。

2009年,某轮(柴油机型号:8PSHTB -26D)第2号发电机第7道轴瓦使用一段时间后就发现有烧熔现象。

2010年,某轮(柴油机型号6270C)事发时柴油机声音异常,转速下降停车。

经查,共有4道主轴承烧毁,抱死曲轴,导致整根曲轴报废。

二、轴承的损坏形式及原因分析

通过以上案例不难看到,曲轴轴承损坏主要是轴瓦上的耐磨合金的损坏,其主要损坏形式有:过度磨损、裂纹和剥落、腐蚀和烧熔。

1、轴瓦的过度磨损及其原因分析

柴油机运转一段时间后使主轴承下瓦、十字头轴承下瓦和曲柄销轴承上瓦产生过度磨损。

轴瓦过度磨损将使轴承间隙增大,油膜破坏,机油压力下降增大了冲击,加剧磨损。

造成轴瓦过度磨损原因主要是:

(1)润滑油净化不良,机油中含机械杂质较多。

(2)轴颈表面的精度等级太低,几何形状误差过大和曲轴变形等。

(3)柴油机启动、停止频繁和长时间超速、超负荷运转。

(4)其他日常维护不善,甚至违章操作等等。

以上各种原因,要么使得轴承润滑油膜无法建立或建立不好;要么由于磨粒、轴颈表面光洁度不良或过大的轴承负荷,破坏已形成的油膜,造成轴瓦的过度磨损。

2、轴瓦的裂纹 和剥落及其原因分析

裂纹和剥落主要发生在厚壁合金轴瓦上。

Z初由于种种原因在轴瓦工作表面产生微小疲劳裂纹。

随着柴油机持续运转,轴瓦上的裂纹扩展、延伸,以致使轴瓦上的耐磨合金片状脱落。

造成轴瓦裂纹和剥落原因是: 

(1)白合金材料的疲劳强度低,在交变载荷作用下容易产生疲劳裂纹。

(2)轴颈的几何形状误差过大和轴瓦过度磨损都会使轴瓦受到过大的冲击负荷,使轴瓦产生裂纹。

(3)柴油机超负荷使轴承负荷过大造成轴瓦裂纹。

(4)轴瓦浇铸质量差,如合金层与瓦壳贴合不良或二者之间嵌有异物等,在交变载荷作用下使轴瓦裂纹和合金层剥落。

3、轴瓦腐蚀和烧熔及其原因分析

轴瓦腐蚀包括化学腐蚀和电腐蚀。

由于润滑油中含水或滑油氧化,燃气或燃油的混入使滑油变质都会使轴瓦工作面产生宏观和微观化学腐蚀麻点;船上的杂散电流是电器漏电引起的,它也会使轴瓦内外表面产生局部麻点的静电腐蚀。

轴瓦合金烧熔是轴承常见的故障,主要是由于轴承间隙过大,润滑油油压不足或失压以及异物进入,在轴承内部连续破坏合金表面使油膜不能建立,轴颈表面光洁度太低或几何形状误差过大等使油膜破坏。

油膜不能建立或被破坏均会使轴与瓦的金属直接接触,干磨擦产生高温使合金溶化。

三、防止轴承损坏的管理对策

通过对轴承损坏形式和损坏原因的分析,要改变柴油机曲轴轴承频繁损坏的状况,可采取如下对策:

1、对曲轴的要求

柴油机长期运转使曲轴主轴颈和曲柄销颈产生不均匀磨损。

平时在检查中,对其直径减小、几何精度降低,产生不圆度和不柱度,超出说明书规定应进行修复,否则将影响轴承使用寿命。

2、对新瓦的要求

检查新瓦有否变形和出现其他缺陷,如合金层与瓦壳是否粘结,合金层有否裂纹,油槽和垃圾槽是否正常,测量和记录轴瓦的厚度、宽度及扩张量等是否符合要求。

3、对轴承安装要求

(1)轴瓦与轴承座孔配合面贴合良好:

轴瓦的安装应与轴承座孔内圆面贴合紧密和均匀接触,检查时可使用0.05mm塞尺,如插不进,说明二者贴合紧密。

厚壁轴瓦的下瓦装人轴承座内的贴合情况可用瓦,座面涂色进行检查,若轴瓦背面沾点在25mmx25mm面积内以不少于3点时为好。

薄壁轴瓦的下瓦与轴承座紧密贴合可通过轴瓦与轴承座孔的过盈配合来实现。

轴瓦在自由状态下扩张量通常推荐为无翻边瓦0.3~1.0mm,翻边瓦0.1~0.4mm。

(2)轴颈与轴承下瓦应在一定的角度内均匀接触安装要求接触面积应大于75%,柴油机主轴颈与主轴承下瓦接触角应在机体中心线两侧40~60°范围内;曲柄销颈与大端轴承.上瓦的接触面应在连杆中心线两侧60~90°范围内。

(3)轴承间隙应符合规定合适的轴承间隙是形成润滑油膜实现液体动压润滑的重要条件,轴承间隙太大、太小油膜均不能建立;间隙超限时,润滑油流失和产生冲击,使轴瓦合金裂纹、碎裂,所以要求轴与轴瓦之间的轴承间隙要在说明书规定的间隙范围内。

4、日常管理中要求

(1)对润滑油必须做到:定期化验分析,掌握所用油品粘度、闪点、凝点、总碱值、水分、杂质情况;认真做好分离杂质、水分和净油机的维护保养工作,使所用的油保持在Z佳状态;定期清洗润滑油滤器,查看是否有金属粉末;注意环境温度对润滑油粘度的影响。

(2)必须定期测量拐档差、轴承下沉量、轴承间隙,根据所测的数字判断轴承磨损情况。

按说明书规定的运转时间对轴承进行拆检和更换,要严格控制柴油机频繁启动、停止,决不允许长时间超速、超负荷工作和违章操作。

(3)严格执行值班制度,时刻注意润油压力、温度和冷却水温度的变化,判断输油管是否漏油、断裂及润滑油粘度变化情况,以保证轴承得到良好的润滑。

5、对轮机管理人员和机务主管的要求

事故发生必有先兆。

以曲轴轴承损坏为例,其主要表现为滑油压力、滑油温度和滑油冷却水温度异常。

在外观上显示:

滑油输送管漏油、油位下降或升高、声音异常、气味异常,只要轮机人员工作责任心强,认真执行值班制度和值班巡回检查制度,勤查、勤摸、勤看,这些问题都可以及时被发现。

一旦发现轴承有损坏的征兆,应及时采取停车措施并检查排除,切忌带病航行,造成曲轴损坏,使事故扩大。

机务人员要经常深入船舶一线,为船舶排忧解难。

应根据月报表对船舶机械设备未按要求进行维修的进行监督检查或岸基支持,防止由于轮管人员保养不到位或人为的因素造成机损事故。

四、结束语

船用柴油机曲轴轴承的损坏,在每年的机损事故统计中居于首位,其危害之大不言而喻。

柴油机曲轴轴承损坏的原因错综复杂,在分析时要因机因时,结合具体情况综合考虑,避免片面思考。

如单一凭借一个参数(滑油压力正常)就认为轴承没有问题的想法是错误的。

原因分析正确后,修理要跟上,且修理要到位,Z忌敷衍了事,留下事故隐患。

总之,控制曲轴轴承损坏Z有效的办法是有赖于轮机管理人员正确操作及保养,并勤观察勤思考,把事故消灭于萌芽之中,真正达到降低船用柴油机曲轴轴承损坏的目标。

(来源:福建交通科技)

(版权归原作者或机构所有)

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