某拖船中间轴承高温故障分析与排除

孙润哲

(中国船级社天津分社，天津 300457)

船舶推进轴系连接主机和螺旋桨，一方面将主机功率传递给螺旋桨，另一方面将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体，从而推动船舶前行[1]。轴系主要由轴承、传动轴及其它附件组成，其工作性能直接决定了整个推进装置性能的好坏，本船主动力装置复杂，轴系运行好坏取决于中间轴承受力情况[2]。本文在介绍中间轴承高温故障处理的基础上，分析了故障原因，最终形成了修理方案并解决了问题。

1 故障现象

本船为采用双机双桨驱动的全回转拖船，左、右轴系对称布置[3]，其Z型推进轴系通过弹性连轴节连接主机，轴系轴承采用SKF双列调心滚子轴承。从主机到舵机依次设有5道轴承，轴系布置如图1所示。该船在航行试验过程中，以右舷轴系为例，当主机以不同转速运转时，测得各轴承温度如表1所示。

图1 轴系布置图

由表1知，当主机转速为750 r/min时，右轴系4#轴承平均温度达到了94.25 ℃，明显高于其它轴承平均温度，虽然符合“安装技术说明”中规定的轴承温度极限值120 ℃，但是明显高于服务商提供的经验值，即轴承温度一般不超过环境温度的30～40 ℃(当时机舱环境温度约为40 ℃)。当主机转速达到774 r/min后，4#轴承温度达到100 ℃，并无下降趋势。经与船东商量，决定查找轴承温度高的原因并解决。

表1 不同转速下各轴承温度

2 故障原因分析

2.1 原因分析

轴承存在高温的现象，有很多方面原因[4]，经综合分析大致有以下几点。

1)轴系水下对中时没有按照厂家要求进行，各对中参数超出了厂家允许的范围值，进而造成各轴承偏心及负荷不均。

2)各轴承基座架强度不够，在负荷变化的时候会产生大的振动，造成轴系中心线偏移。

3)航行试验压载不合理导致船体发生了较大扭曲变形，进而使轴系中心线产生变化。

4)轴承采用固态润滑油，加油过量、漏加油、添加不正确牌号滑油或者有异物进入摩擦副空间，都会破坏油膜建立，从而不断积累摩擦生热，导致轴承温度逐渐上升。

5)轴承存在轴向和径向间隙，并且二者有一定正比例关系。轴承主要用于承受径向载荷和较大的轴向载荷，径向载荷承载能力越高，越适用于在振动或者重载情况下工作，当轴承轴向和径向间隙减小时，会使轴承负荷集中，并且导致轴承润滑油减少，出现润滑不良、散热不好的问题，进而引发轴承高温。

2.2 故障排查

针对可能引发故障的各项原因，我们逐项进行了排查。

1)该轴系的理论中心线是通过拉线法确定的，轴系所有轴承实际中心线与理论轴系中心线重合安装，轴系中所有法兰的曲折与偏移值严格符合校中计算书的规定。

2)该轴系轴承采用固态润滑油，油量由厂家定量添加，打开轴承盖与服务商一同检查后，未发现存在过量或者漏加油现象，轴承外圈和轴承外壳内圈状态如图2所示，同时未发现有异物进入摩擦副空间。

(a)轴承外圈 (b)轴承外壳内圈

3)航行试验经过稳性计算，左右舷对称压载，尽量使船体各结构受力均匀，避免船体结构的扭曲变形。

4)对于该滚子轴承，其轴向方向由于已被锁紧螺母固定，所以其本身的轴向间隙不会发生改变，对该中间轴承径向间隙进行测量，用塞尺检查滚珠与外圈的间隙，发现该中间轴承的径向间隙数值是0.15 mm(0.15 mm的塞尺可以塞进并能旋转1周，0.17 mm的塞尺不可以塞进并无法旋转)。根据轴的直径170 mm(在160～180 mm之间), 可以从滚珠与外圈的间隙推荐值表查得间隙应该是(0.15±0.01) mm,故轴承径向间隙正常。

5)最终将问题的焦点放在了轴承基座上，通过服务商提供的安装说明书,发现厂家推荐的轴承支架安装后外形高度较低且支架四周均采用外“八”字形加固，轴承基座示意图如图3所示，但实际上该船轴承座支架偏高，而且支架结构在沿轴系方向上采用半“八”字形结构。进而初步怀疑该基座支架的强度不够，并且该轴系的轴承使用的是SKF双列调心滚子轴承，轴承厂家要求轴承的轴向和径向振动值都不要超过10 mm/s。服务商对轴承振动值进行了测量，发现4#中间轴承径向振动值超标，甚至达到了18 mm/s，严重超出了轴承厂家的允许值。

(a)侧视图 (b)正视图

找到故障原因后，经过与船东、服务商协商，决定对轴承座强度进行整改加强。由于4#中间轴承的基座周围有管路，所以采取焊接固定板并横拉至隔舱墙板的办法，中间轴承基座加强示意图如图4所示，对于其它中间轴承也进行了加强，对于下面有油舱的中间轴承则采取间隙焊，分多次焊接，这样既能达到加强的效果，又能防止船体变形和安全事故。

图4 中间轴承基座加强示意图

2.3 修理效果

轴承座加强固定完毕后，重新进行了航行试验，当主机以不同转速运转时，测得各轴承(以右舷轴系为例)温度如表2所示。

表2 加固后,不同转速下各轴承温度

由表2知，当主机转速为750 r/min时，右舷轴系4#轴承平均温度为62 ℃，相较于轴承基座固定加强前的平均温度下降了约34.2%，轴承负荷得到了显著改善。当主机转速达到770 r/min后，该4#轴承温度仅达到70 ℃，也无上升趋势，而且轴承振动值为9 mm/s，符合厂家要求。船东、服务商均对本次基座整改加固结果表示满意。

3 结束语

造成中间轴承温度高的原因有很多，由于该船轴承基座未按照厂家建议设计安装，导致轴承基座强度不够。当负荷发生变化时，会产生较大振动，使轴承应力集中、局部负荷急剧增加，进而导致轴承高温。通过焊接固定板的方法对轴承基座进行了强度加固，从而消除了中间轴承高温的故障。作为船舶行业从业人员，必须积累丰富的工作经验和技术，才能保证船舶设备的正常安全运转[5]。