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信息化工业科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1某新型大型船为新研制的船型，采用的推力轴承亦为新研设备，首次实船应用，是该型船轴系的关键设备，承载着船舶前进和倒退全部轴系动力的传输。
在船舶航行中，推力轴承温度过高会造成连锁自动停车、船舶失去动力，严重时会引起烧瓦抱轴等严重的事故。
该型船首航过程中，在进行船舶进五工况试验时出现了推力轴承高温故障报警。
通过对推力轴承冷却系统检查、推力轴承内部热电偶、油位、推力片检查和推力瓦间距等的测量、推力轴承内置冷却器拆检、推力轴承温升数据分析、热平衡换热计算等一系列的排查和分析计算，确定出是因推力轴承内置冷却器冷却面积不够而导致的高温报警故障，并通过外加冷却器、管路及阀件等手段最终彻底的解决了此故障。
1 故障现象该型船使用的推力轴承型号为TZ300-00，温度预报警设定值为75℃，分别在机舱机柜、集控室、驾控台进行显示及报警，设定的紧急停车温度值为85℃，达到紧急停车设定值时集控台自动进行紧急连锁停车。
在该型船试航过程中进五工况试验约35 m i n 时，出现了2#推力轴承75℃高温报警，报警后集控室人员进行了停车处理，记录了故障温度。
及时对推力轴承及其润滑、冷却系统进行了检查，符合图样原理要求且管路无堵塞情况。
为进一步查找故障原因，在推力轴承温度降至30℃后，在保障装备安全并有专人对装备数据进行监测的情况下，进行故障重现。
对进一至进五、倒一至倒三各工况进行了试验，发现在进一至进四、倒一、倒二工况无故障产生，推力轴承温度保持在66℃范围内，在进五、倒三工况时温度上升幅度很快，1#推力轴承也存在同样问题。
2 故障分析及故障排查推力轴承是船舶轴系动力传输的关键设备，出现问题处理不当会给航行带来连锁自动停车、船舶失去动力，烧瓦抱轴等一系列的严重事故。
高温报警问题出现后，我们第一时间内展开了故障排查和故障分析工作。
某船左轴系尾轴承温度高故障分析与排除作者：艾纯祥王冲杜善刚来源：《珠江水运》2014年第12期摘要：文章针对某船尾轴承结构及润滑系统特点，对引发尾轴承温度高原因进行了分析、查找，并制定正确的维修方案，较好地解决了问题。
关键词：尾轴承结构温度高故障排除某船装备主柴油机两台，减速齿轮箱两台，调距桨系统两套，呈左右舷布置。
柴油机型号为12PA6V-280，额定转速1000转/分。
齿轮箱型号为GWH6066，传动比为 4.0962：1。
其中，尾轴承采用的是油润滑白合金轴承，在较长一段时间内，左机尾轴管轴承一直处于温度偏高的状态，导致主机加不上转速，直接影响部队执行任务及装备使用安全。
经分析研究，我们对原尾轴管轴承进行了合理性维修，比较好地解决了这个问题。
现将分析、排除故障的过程综述如下。
1.故障现象该轴系接排转速为450转/分。
在主机450转/分、600转/分、760转/分工况时，尾轴管轴承及轴系各支点轴承均处于正常工作状态，轴承温度均处于正常值。
在转速加至930转/分时，左右轴系未出现振动等异常现象，但左轴系尾轴管轴承温度出现异常，具体情况为：主机转速930转/分，调距桨螺距显示为90%负荷，连续航行6小时后温度断续上升到65℃，而尾轴管轴承温度极限为60℃。
在初期的2个小时内，该尾轴管轴承温度由环境温度值迅速上升至60℃，突破温度极限后，温度值上升缓慢，最后稳定在65℃左右，此时右尾轴管轴承温度稳定在51℃左右。
2.故障分析应该讲，该船尾轴所采用的油润滑白合金轴承是相当普遍的一种尾轴承，其润滑方式采用的是重力式自然循环，也是一种常见的润滑方式。
其主要工作原理就是轴与轴承这对摩擦，在工作中始终浸泡于润滑油之中，在运转中摩擦副不断地产生热量，当热量积累到一定程度，润滑油就受热膨胀，沿输出管系向上直至重力油柜，同时，重力油柜中的相对低温润滑油就在重力的作用下沿尾轴管输入管系进入尾轴管中，启到补充与冷却作用，从而达到保持摩擦副之间形成油膜的滑油供给。
第４２卷㊀第３期２０１９年９月㊀㊀上㊀海㊀船㊀舶㊀运㊀输㊀科㊀学㊀研㊀究㊀所㊀学㊀报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＧＨＡＩＳＨＩＰＡＮＤＳＨＩＰＰＩＮＧＲＥＳＥＡＲＣＨＩＮＳＴＩＴＵＴＥＶｏｌ.４２Ｎｏ.３Ｓｅｐ.２０１９收稿日期:２０１９￣０４￣２８作者简介:王树宝(１９８０ )ꎬ男ꎬ河北乐亭人ꎬ工程师ꎬ主要从事船舶详细设计工作ꎮ㊀㊀文章编号:１６７４￣５９４９(２０１９)０３￣００４６￣０５大型集装箱船轴系高温故障分析和对策王树宝(扬州中远海运重工有限公司ꎬ江苏扬州２２５２１１)摘㊀要:针对某大型集装箱船存在的轴系高温故障现象ꎬ通过开展轴系顶举试验和轴系负荷计算ꎬ分析整个轴系的受力情况ꎬ并对轴系发生高温故障的根本原因进行分析ꎮ结合故障原因分析结果ꎬ重新计算㊁调整轴系的受力情况ꎬ给出优化方案以消除该故障ꎮ通过对轴系高温故障案例进行分析ꎬ提出大型集装箱船轴系从设计到安装的各环节中应关注的要点ꎮ关键词:大型集装箱船ꎻ艉轴ꎻ艉轴承ꎻ高温故障中图分类号:Ｕ６６４.２１ꎻＵ６７４.１３＋１㊀㊀㊀文献标志码:ＡＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＳｈａｆｔｉｎｇＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦａｉｌｕｒｅｏｎａＬａｒｇｅＣｏｎｔａｉｎｅｒＳｈｉｐａｎｄＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓＷＡＮＧＳｈｕｂａｏ(ＣＯＳＣＯＳＨＩＰＰＩＮＧＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙ(Ｙａｎｇｚｈｏｕ)Ｃｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＹａｎｇｚｈｏｕ２２５２１１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆａｉｌｕｒｅｏｎａｌａｒｇｅｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｈｉｐｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｊａｃｋ￣ｕｐｔｅｓｔｓａｎｄｓｈａｆｔｉｎｇｌｏａｄａｎａｌｙ￣ｓｉｓ.Ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｆａｉｌｕｒｅａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅｌｏａｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｈａｆｔｉｎｇｉｓａｄｊｕｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃａｕｓｅａｎａｌｙｓｉｓ.Ｔｈｅｍａｉｎｐｏｉｎｔｓｔｈａｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｗｈｏｌｅｐｒｏｃｅｓｓｆｒｏｍｄｅｓｉｇｎｔｏｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｓｈａｆｔｉｎｇａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｌａｒｇｅｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｈｉｐꎻｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓｈａｆｔꎻｓｔｅｒｎｔｕｂｅｂｅａｒｉｎｇꎻｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆａｉｌｕｒｅ０㊀引㊀言㊀㊀随着世界贸易全球化的进程不断加快ꎬ船舶呈现出大型化的发展趋势ꎮ在船舶大型化发展过程中ꎬ轴系校中问题逐渐引起业界的关注ꎬ给船舶建造行业带来巨大挑战ꎮ轴系高温损坏事故在系泊试验㊁航行试验和船舶实际运营过程中时有发生ꎬ会给船舶带来巨大影响ꎮ特别是超大型油船(ＶｅｒｙＬａｒｇｅＣｒｕｄｅＣａｒｒｉｅｒꎬＶＬ￣ＣＣ)和大型集装箱船等大型船舶ꎬ一旦发生轴系高温故障ꎬ将带来巨大的经济损失ꎮ本文结合某大型集装箱船在运营期间发生的轴系高温故障ꎬ详细分析该故障发生的原因ꎬ介绍轴系优化的过程ꎬ为处理大型集装箱船的轴系高温故障ꎬ降低轴系设计和安装方面的风险提供一定的参考ꎮ１㊀轴系高温故障情况在建造某大型集装箱船期间对其进行系泊试验和航行试验ꎬ艉轴正常运转ꎮ该船投入运营３个月之后ꎬ在满载㊁主机转速为额定转速的工况下运行时ꎬ驾驶员操作的舵角超过右舵１５ʎꎬ出现艉轴承温度升高到５５ʎＣ左右的情况ꎮ此时船长立刻发出减速航行指令ꎬ并避免大舵角操作ꎮ在该船后续运行过程中ꎬ其艉轴承的温度缓慢上升ꎬ船员密切关注艉轴承温度的变化趋势ꎮ轮机长在船舶停靠码头时将采集的艉轴承滑油送至检测公司检测ꎬ发现艉轴滑油中的金属成分超标ꎬ由此判断艉轴承可能已被烧蚀ꎮ２㊀轴系布置情况该船为１３０００ＴＥＵ集装箱船ꎬ机舱布置在中艉部ꎬ由１台低速柴油机㊁２根中间轴㊁１根艉轴和１个固定式螺距共同组成单机单桨单轴系的驱动系统ꎮ轴系总长约３５.５ｍꎬ中间设有２个中间轴承和艉轴前后轴承作为支撑ꎮ艉轴总长１３１３１ｍｍꎬ直径９１０ｍｍꎮ艉轴管和艉轴前后密封组成一个完整的密封空间ꎬ使艉轴运转时与艉轴前后轴承接触的地方浸没在艉轴滑油中ꎮ３㊀导致艉轴发生高温故障的根本因素首先分析导致艉轴发生高温故障的根本因素ꎮ在正常状态下ꎬ艉轴与轴承之间存在合理的轴承间隙ꎬ间隙中充满艉轴滑油ꎮ在艉轴高速运转时ꎬ轴承间隙中的艉轴滑油会被挤压并产生反作用力ꎬ由于艉轴滑油本身带有一定的黏度ꎬ使得艉轴与轴承之间形成一层油膜ꎮ在理想状态下ꎬ艉轴与轴承并不发生直接摩擦ꎬ而是悬浮在油膜上面ꎮ油膜受到挤压会产生一定的热量ꎬ这些热量可通过艉轴冷却舱中的冷却水或其他方式传导出去ꎬ保持艉轴温度在一个相对稳定的区间内ꎮ因此ꎬ有效建立油膜是控制艉轴温度的关键ꎮ艉轴与轴承之间的油膜能否成功建立主要取决于以下２个因素:１)艉轴与轴承之间存在的轴承间隙ꎮ合理的轴承间隙有助于在艉轴与轴承之间形成一个适当的楔形空间ꎮ艉轴在运转时ꎬ其滑油会因自身的黏度在该楔形空间内建立起油膜ꎮ当该楔形空间过大时ꎬ由于黏度的关系ꎬ滑油的重力会大于附着力ꎬ使油膜无法附着在轴径表面ꎬ导致油膜建立失败ꎻ当该楔形空间过于狭小时ꎬ滑油的存量比较少ꎬ不足以建立油膜ꎮ２)单位面积艉轴承上承受的压力ꎮ在保证轴承间隙正常的情况下ꎬ艉轴通常可浮在油膜上转动ꎬ但可能会因艉轴向下的力过大而导致油膜不能承受该压力ꎬ使艉轴与轴承直接摩擦ꎮ随着船舶日益大型化ꎬ螺旋桨和艉轴的质量都在不断增加ꎬ导致轴承载荷过大ꎬ当轴承后端的局部载荷超过轴承所能承受的极限时ꎬ会加速轴承磨损和失效ꎬ进而缩短轴系的使用寿命ꎮ由于艉轴后端螺旋桨的质量过大ꎬ使得艉轴有一定的形变ꎬ艉轴中心线与艉轴管中心线不再平行ꎬ而是存在一定的角度ꎮ通过斜镗孔只改变艉管后轴承的中心线ꎬ使其与变形后的艉轴中心线平行ꎬ由此增大艉管后轴承的接触面积ꎬ减小单位面积艉轴承上承受的压力ꎮ中国船级社规定ꎬ在艉管后轴承支点处ꎬ螺旋桨轴与艉管后轴承的相对倾角在静态下一般不超过３.５ˑ１０－４ｒａｄꎮ４㊀艉轴高温故障产生的原因导致该船油膜建立失败的主要原因是上述２个因素中至少有１个不能达到要求ꎮ首先核对单位面积艉轴承上承受的压力是否过大ꎮ在热态时采用顶举法对整个轴系中各轴承的负荷进行复测ꎮ１号中间轴和２号中间轴的复测结果在可接受的范围内ꎬ艉管前轴承的负荷比计算值小ꎮ通过计算得出艉管后轴承后端的负荷超出了轴系校中计算书的要求ꎮ随后核查轴承间隙ꎮ船舶进坞之后第一时间对其轴承间隙进行测量ꎮ实测轴承间隙为２.９０ｍｍꎻ根据原轴系校中计算书的要求ꎬ轴承间隙应为１.４０ｍｍꎬ而在建造安装时测得的数据为１.４５ｍｍꎮ通过对测量结果进行对比可预测艉轴承会有较大的磨损ꎮ该预测在拆船之后得到验证ꎬ艉轴承后端有较大的磨损(见图１)ꎮ㊀㊀由测量结果和轴承烧蚀的部位可知:艉管后轴承后端单位面积上承受的压力过大ꎮ为查找艉管后轴承负载过大的原因ꎬ对艉管后轴承的安装精度进行复测ꎮ该船的艉管后轴承设计有一定的倾角(见图２)ꎬ艉管后轴承倾斜角度为双斜率ꎮ艉轴后端有一个倾斜角度ꎬ使艉轴中心线更能与轴承中心线平行ꎬ使轴承后端受力更加均匀ꎮ在抽出艉轴之后对轴系的中心线进行精准复测ꎬ主要复测艉管后轴承的倾角是否符合规范和轴系校中计算书的要求ꎮ实际复测之后发现艉管中心线垂直方向偏差１.３７ｍｍꎬ水平方向偏差０.５２ｍｍꎮ艉管后轴承的倾角只有０.２６０ｍｍ/ｍꎬ既不满足０.３７５ｍｍ/ｍ的规范设计要求ꎬ也不满足０.３５０ｍｍ/ｍ的规范要求ꎮ由此可判断艉管后轴承并不能与设计一样很好地贴合艉轴ꎬ轴承负荷集中在后部ꎬ导致艉管后轴承发生磨损ꎮ但是ꎬ艉管后轴承后部还有一个倾角ꎬ对整个艉管后轴承的倾角进行补充ꎬ使整个艉管后轴承７４王树宝:大型集装箱船轴系高温故障分析和对策㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀艉轴承磨损情况的负荷不是集中在最后端ꎬ而是在最后端靠前一点的折角位置ꎮ这样可解释:在最初系泊试验和航行试验阶段ꎬ因航行状态比较好ꎬ螺旋桨负荷较小ꎬ轴系没有发生故障ꎻ在正常运营期间ꎬ因为船舶装载情况不同ꎬ或海况较为恶劣ꎬ艉轴和螺旋桨有时会高负荷运转ꎬ使艉轴承上的油膜没有建立或没有完全建立起来ꎬ导致艉轴与轴承之间处于边界润滑或混合润滑状态ꎬ最终导致艉轴发生高温故障ꎮ５㊀解决方案１)根据轴承磨损的位置给出优化建议ꎮ通过建模对整个艉管后轴承的受力情况进行分析ꎬ建议增大艉管后轴承的倾角ꎬ使轴承载荷均匀分布ꎮ图３为优化后的艉轴承设计图ꎬ倾角由原来的０.３７５ｍｍ/ｍ增大到０.４６０ｍｍ/ｍꎻ对后部双斜率的位置进行加长处理ꎬ使双斜率倾角在过渡时更加合理ꎮ图４为原轴系中各轴承负载示意ꎬ图５为优化后的艉轴负载示意ꎮ由图４和图５可知ꎬ原设计艉管后轴承的负载主要集中在艉图２㊀原艉管后轴承设计图图３㊀优化后的艉轴承设计图图４㊀原轴系中各轴承负载示意管后轴承最后端ꎬ优化后的艉管后轴承负载的分布比较均匀ꎮ８４上㊀海㊀船㊀舶㊀运㊀输㊀科㊀学㊀研㊀究㊀所㊀学㊀报２０１９年第３期㊀图５㊀优化后的艉轴负载示意㊀㊀２)对艉管后轴承安装后的倾角进行精准复测ꎮ整个艉管的镗孔精度必须得到保证ꎮ在镗孔之前必须确认镗排安装的位置ꎬ最重要的是确认镗杆的中心线与艉管的理论中心线重合ꎮ当前比较先进的镗排的镗杆多是空心的ꎬ若不是空心的ꎬ可在镗杆两端的中心上安装光靶ꎮ将照光时确定的艉轴中心线作为参照ꎬ调整镗杆前后光靶ꎬ使之与艉轴中心线重合ꎮ在安装艉管后轴承之前要对镗孔结果进行复测ꎬ若有偏差ꎬ可在安装艉管后轴承时进行修正ꎬ确保艉管后轴承安装之后的倾角满足设计和规范的要求ꎮ安装艉轴承之后重新对轴系进行校中ꎬ确定中间轴承的高度和主机的位置ꎮ校中分为轴系安装和负荷测量ꎬ校中时船舶应处于漂浮状态ꎮ轴系校中计算书一般将螺旋桨的浸没状态分为５０％浸没㊁７５％浸没和全浸没等３种ꎮ根据不同的浸没状态和轴系合理校中工艺给出的各法兰的开口及偏移值进行轴系安装ꎮ该船在安装轴系时设有３个临时支撑ꎬ具体位置见图６中的ＴＳꎬ从螺旋桨往前分别定义为ＴＳ３㊁ＴＳ２和ＴＳ１ꎮ首先施加一个向下的５０ｋＮ的力ꎬ通过调整ＴＳ３和ＴＳ２的高度来确定２号中间轴承的位置ꎮ随后将螺旋桨轴与２号中间轴连接起来ꎬ并撤掉施加在螺旋桨轴法兰上的力和ＴＳ３支撑ꎮ保持ＴＳ２的位置不变ꎬ通过调节ＴＳ１的高度来保证２号中间轴前端法兰与１号中间轴后端法兰的开口和偏移值满足轴系校中计算书的要求ꎬ以此确定１号中间轴承的位置ꎮ将２根中间轴连接起来之后与主机校中ꎬ通过调整主机的位置使飞轮与中间轴法兰的开口和偏移值满足轴系校中计算书的要求ꎬ这样就可确定主机的位置ꎮ在中间轴承的高度和主机的位置都确定之后将轴系连接起来ꎬ至此轴系安装完毕ꎮ图６㊀轴系校中示意㊀㊀轴系安装完毕之后ꎬ重新对轴承负荷进行测量ꎮ当船舶处于平浮状态时ꎬ根据轴系校中计算书的要求ꎬ采用顶举法对各轴承的负荷进行测量ꎬ不同的螺旋桨浸没状态对应不同的结果ꎮ分别在冷态和热态下对轴承的负荷进行测量ꎬ测量结果均符合轴系校中计算书的要求ꎮ当轴系在冷态和热态下的负荷都满足轴系校中计算书的要求时ꎬ轴系校中结束ꎮ这里以螺旋桨全浸没状态为例进行分析ꎬ实测数据见表１ꎮ９４王树宝:大型集装箱船轴系高温故障分析和对策㊀㊀㊀㊀㊀㊀表１ 轴系顶举试验数据单位:ｋＮ项目冷态热态理论值实测值理论值实测值１号中间轴３６５.６３０６.２３３９.７３４０.６２号中间轴２３５.４２２８.０２４５.６２４６.９艉管前轴承２３４.８２２７.１２３２.１２３０.２㊀㊀全部复装完毕之后进行航行试验ꎬ艉轴温度一直保持在４０ħꎬ轴系运转平稳ꎮ试验结果表明轴系优化方案比较合理ꎮ６㊀轴系安装操作要点１)在轴系设计和校中计算阶段ꎬ应保证艉管轴承上各点的负荷均匀分布ꎬ防止艉管轴承由于制造和安装等方面的原因造成同轴度不好ꎬ导致某个部位的轴承载荷过于集中ꎮ２)在艉管艉轴承精加工阶段ꎬ应充分考虑镗排扰度对艉管加工精度的影响ꎮ在对艉管进行精加工之后应测量艉管镗孔的尺寸ꎬ确认艉管本体中心线的偏差情况ꎮ在对艉轴承外圆进行加工时ꎬ应考虑上述偏差情况ꎬ视情况对艉管中心线的偏差量进行加工补偿ꎮ在艉轴承安装完毕之后ꎬ应测量并计算艉轴承处的位移㊁直线度和斜度ꎬ验证艉轴承相对于理论中心线的斜度ꎮ３)在轴系合理校中阶段ꎬ必须对从艉部到艏部的各连接法兰逐一进行轴系校中ꎬ仅能调整前方的轴段ꎮ确认轴系布置和临时支撑的位置与轴系校中计算书的要求一致ꎮ根据螺旋桨的浸没状态选择对应的校中方案ꎮ在对轴系进行校中的同时ꎬ测量主机基座的挠度㊁拐档差和主机各轴承间隙ꎬ测量结果应符合主机制造厂的要求ꎮ４)在使用轴系之前进行充分磨合ꎬ在使用轴系过程中谨慎操作ꎮ新造船在试航期间或出厂之后应在低负载㊁小舵角的情况下充分磨合ꎻ在正常运营过程中ꎬ应特别注意空载浅吃水㊁恶劣天气等因素导致螺旋桨露出水面高速转动的情况ꎮ７㊀结㊀语近年来ꎬ大型船舶轴系高温故障频发ꎬ轴系校中㊁安装和轴承负荷计算成为研究的热点ꎮ本文通过系统分析大型集装箱船的轴系高温故障ꎬ根据故障原因对轴系进行了优化ꎬ总结了各阶段的操作要点ꎬ有助于将艉轴高温故障风险降到最低ꎮ参考文献:[１]㊀周瑞平ꎬ徐立华ꎬ张昇平ꎬ等.船舶推进轴系校中若干技术问题研究[Ｊ].船舶工程ꎬ２００４ꎬ２６(６):４８￣５２. [２]㊀郑定育.船舶轴系顶举试验实践[Ｊ].中国水运(下半月)ꎬ２０１１ꎬ１１(４):９５￣９６.[３]㊀郭开展.船舶轴系校中工序的优化[Ｊ].江苏船舶ꎬ２００８ꎬ２５(２):２２￣２３.[４]㊀张晓晓ꎬ周瑞平.艉管斜镗孔方法研究[Ｊ].江苏船舶ꎬ２００９ꎬ２６(４):１５￣１７.０５上㊀海㊀船㊀舶㊀运㊀输㊀科㊀学㊀研㊀究㊀所㊀学㊀报２０１９年第３期㊀。
【轮机】船舶艉轴承高温问题及其操作注意事项船舶艉轴承高温问题及其操作注意事项High tempreture ofstern tube bush and operation attention matter1、故障经过某船厂生产的一艘82000DWT散货船，出厂不久，航行途中，发生了艉轴承高温报警，并触发了主机安保系统，主机自动减速。
当时，船舶位于离岸230海里的开阔洋面上，船员检查发现艉轴承继续升高至80°C，于是决定立即停车检查。
打开艉管滑油放泄阀，艉管滑油含有部分金属碎屑，见图1。
冷却后再次启动主机，密切观察艉轴承温度，逐步加速至70RPM, 艉轴承温度稳定在41°C。
船舶继续驶往目的地澳大利亚港口。
在此期间，船员密切观察和报告艉轴承温度，没有再出现异常情况。
图1 艉管滑油含有部分金属碎屑2、维持运行根据上述船员的描述，可以初步判断艉轴承已经部分烧熔。
到达港口后，邀请潜水员对船艉进行了水下检查，没有发现异物撞击或螺旋桨被渔网缠绕的现象，也没有发现泄漏的情况。
测量艉轴下沉量，新的读数为81.9mm ，比原始数据多了0.10mm微量下沉，属合理范畴。
在港期间，轮机长安排更换了新的艉管滑油。
考虑到备件需要至少三个月才能供应到船，该轮继续航行，同时对此情况通报了船级社，验船师提出了建议和要求：1，原有滑油取样后送实验室化验，并保持每月取样化验；2，航行时，对艉管滑油进行每小时观察检查；3，密切监控后密封油箱油位变化判断是否有海水进入或出现漏油情况；4，船员每日对艉轴油放残，看其是否含有金属碎屑以及含水量变化。
同时要求船东尽早安排进坞更换艉轴承及密封装置。
经过了一个航次，在确认备件可以提供的情况下，安排了船舶在新加坡船厂进坞修理。
首先对整个轴系进行了测量、检查，比较出厂时的数据，没有发现明显偏差。
当艉轴抽出后，没有发现明显损伤，但艉轴承下部，在最后三分之一长度段已经部分烧熔，见图2，部分白合金呈片状剥落，见图3。
轴承使用中出现过热是什么原因又应该如何处理-轴承温度要注意轴承使用中出现过热是什么原因又应该如何处理1、滚动轴承安装不正确、配合公差太紧或太松解决方法：滚动轴承的工作性能不仅取决于轴承本身的制造精度，还和与它配合的轴和孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度、选用的配合以及安装正确与否有关。
一般卧式电机中，装配良好的滚动轴承只承受径向应力，但如果轴承内圈与轴的配合过紧，或轴承外圈与端盖的配合过紧，即公盈过大时，则装配后会使轴承间隙变得过小，有时甚至接近于零。
这样转动就不灵活，运行中就会发热。
如果轴承内圈与轴的配合过松，或轴承外圈与端盖配合过松，则轴承内圈与轴，或轴承外圈与端盖，就会发生相对转动，产生摩擦发热，造成轴承的过热。
通常，标准中将作为基准零件的轴承内圈内径公差带移至零线下方，这对同一个轴的公差带与轴承内圈形成的配合，要比它与一般基准孔形成的配合要紧得多。
2、润滑脂选得不合适或使用维护不当，润滑脂质量不好或已经变质，或混入了灰尘杂质等都可造成轴承发热。
解决方法：润滑脂加得过多或过少也会造成轴承发热，因为润滑脂过多时，轴承旋转部分和脂之间会产生很大的摩擦，而润滑脂加得过少时，则可能出现干摩擦而发热。
因此，必须调整润滑脂用量，使其约为轴承室空间体积的1/2-2/3。
对不合适的或变质的润滑脂应清洗干净，换上合适的洁净的润滑脂。
3、电机外轴承盖与滚动轴承外圆之间的轴向间隙太小。
解决方法：大型和中型电机一般在非轴伸端采用球轴承。
轴伸端采用滚子轴承，这样，当转子受热膨胀时，可以自由伸长。
而小型电机由于两端均采用球轴承，其外轴承盖与轴承外圈间应有一适当间隙，否则，轴承就可能因受轴向过大的热伸长而发热。
当出现这种现象时，应将前或后侧轴承盖车去一点，或者是在轴承盖与端盖之间加垫一薄纸垫，使一端外轴承盖与轴承外圈之间形成一足够的间隙。
4、电机两侧端盖或轴承盖未装好。
解决方法：如果电机两侧端盖或轴承盖装得不平行或止口没有靠严，则会使滚珠偏出轨道旋转而发热。
如何解决数控车床轴承的高温问题一、如何解决数控车床轴承的高温问题1.导向轴承的作用车削铣削复合数控车床导轨轴承的目的是限制发电机主轴的工作，使其只能在规定的导轨轴承间隙范围内承受发电机主轴上的径向载荷。
2、导向轴承工作原理稀油润滑块轴承的工作原理是当单元高速旋转时，润滑油进入轴承与轴颈的接合面润滑轴承。
经油冷却器冷却后，润滑热油再次进入轴承与轴颈的接合面。
随着机组运转，润滑油通过往复循环自动冷却。
当主轴转动时，在轴颈和衬套表面之间形成一个稳定的油楔，承当径向载荷，传递到导向轴承座，再传递到齿条上。
3.导轴承构成铣削复合数控车床导轨轴承是一种薄油润滑的块瓦轴承，重要由轴承盖、润滑油箱、冷却器、回油管、轴承套、轴承座、负荷螺杆、温度计等构成。
B站两台机组的导套分为八个导套，按周长均匀分布在发电机主轴的导套轴颈上。
4.轴承温升、元件振动增大的原因分析通过运行察看和维护和修理分析，得出数控机床轴承温升和机组振动的重要原因有两个:（1）轴承间隙的加添远宏大于所需的间隙设计,导致油楔形式并不简单当润滑油进入轴承表面,导致润滑不良,导致导轴承的温升和单元的振动的加添；（2）轴向瓷砖表面接触点小，接触面不足，不符合设备规格要求。
5、导轨轴承温升解决方案依据厂家的设计要求，数控车床在连续运行时，冷却水的Z高温不应超过25℃，瓦不冷不热油温的Z高温不应超过65℃。
瓦数和油温的变化不仅与冷却水的温度有关，而且与润滑油的循环以及主轴与轴颈之间的间隙有关。
数控机床导轨轴承的许用间隙为0.2～0.3mm（双向间隙），轴承下部浸在润滑油中。
主轴顺时针运转时，润滑油可轻易进入导向轴承的轴承面，产生油楔。
当润滑表面的瓷砖,甚至通过主轴Z点,Z的匹配差距虽小,但由于距离短,良好的润滑条件下,摩擦产生更少的热量,冷却效果好,一般不会导致轴承温升现象,不会导致瓷砖燃烧。
随着世界贸易全球化的进程不断加快,船舶呈现出大型化的发展趋势。
在船舶大型化发展过程中,轴系校中问题逐渐引起业界的关注,给船舶建造行业带来巨大挑战。
轴系高温损坏事故在系泊试验,航行试验和船舶实际运营过程中时有发生,会给船舶带来巨大影响。
特别是超大型油船(Very Large Crude Carrier，VLCC)和大型集装箱船等大型船舶,一旦发生轴系高温故障,将带来巨大的经济损失。
本文结合某大型集装箱船在运营期间发生的轴系高温故障,详细分析该故障发生的原因,介绍轴系优化的过程,为处理大型集装箱船的轴系高温故障,降低轴系设计和安装方面的风险提供一定的参考。
一、轴系高温故障情况在建造某大型集装箱船期间对其进行系泊试验和航行试验,娓轴正常运转。
该船投入运营3个月之后,在满载、主机转速为额定转速的工况下运行时,驾驶员操作的舵角超过右舵15°,出现娓轴承温度升高到55C左右的情况。
此时船长立刻发出减速航行指令,并避免大舵角操作。
在该船后续运行过程中,其腥轴承的温度缓慢上升,船员密切关注舰轴承温度的变化趋势。
轮机长在船舶停靠码头时将采集的娓轴承滑油送至检测公司检测,发现娓轴滑油中的金属成分超标,由此判断腥轴承可能已被烧蚀。
二、轴系布置情况该船为13000 TEU集装箱船,机舱布置在中舰部,由1台低速柴油机,2根中间轴,1根娓轴和1个固定式螺距共同组成单机单桨单轴系的驱动系统。
轴系总长约35.5m,中间设有2个中间轴承和娓轴前后轴承作为支撑。
舰轴总长13 131 mm,直径910mm。
舰轴管和腥轴前后密封组成一个完整的密封空间,使娓轴运转时与舰轴前后轴承接触的地方浸没在舰轴滑油中。
三、导致舰轴发生高温故障的根本因素首先分析导致昵轴发生高温故障的根本因素。
在正常状态下,娓轴与轴承之间存在合理的轴承间隙,间隙中充满娓轴滑油。
在舰轴高速运转时,轴承间隙中的腥轴滑油会被挤压并产生反作用力,由于昵轴滑油本身带有一定的黏度,使得娓轴与轴承之间形成一层油膜。
艉轴承高温故障分析与处理
贾建雄;陶力义
【期刊名称】《中国船检》
【年(卷),期】2017(000)009
【总页数】4页(P70-73)
【作者】贾建雄;陶力义
【作者单位】CCS浙江分社;CCS浙江分社
【正文语种】中文
轴系是船舶推进系统的重要组成部分，轴承是轴系的核心部件。
尾轴承故障，将影响整个船舶的运行，同时也增加了船舶的安全隐患。
因此，在船舶设计、建造和营运的各个阶段应给予轴系足够重视。
本文结合某轮建造期间油润滑尾轴承高温故障，详细分析了产生故障的原因，介绍了修理过程及结果。
对处理新造船尾轴故障、降低初始安装风险有一定的借鉴意义。
某集装箱船在主机系泊试验期间，艉管轴承监控装置出现高温报警，且当主机负荷逐步上升后温度升高，最高达100℃以上。
异常情况发生后，进一步寻找原因，
发现随着主机转速提高，艉轴承滑油温度也升高；反之，主机转减小，则艉轴承温度降低。
但无论如何，整个运行期间，滑油温度总体还是高于规范要求。
中国船级社钢质海船入级规范第3篇第11章第1节规定，油润滑的艉轴承不应超过70℃。
此外还注意到，在主机和轴系运行期间，船舶尾部振动异常。
该船为尾机型钢质集装箱海船，采用单机、单桨、单轴系推进系统，推进装置由一台可换向船用低速柴油机通过一根中间轴、一根艉轴驱动固定螺距螺旋桨组成（图
1)。
尾轴承采用白合金径向滑动轴承。
前后轴承密封装置及尾管形成密闭的腔室，内部充满润滑油。
后轴承后端安装有温度传感器（图2）。
尾轴运转时，尾轴与尾轴承产生相对运动并形成楔形空间，其中的润滑油在楔形空间中被规则的力挤压，产生一定的反作用力，并由于滑油自身的粘度，于是在尾轴与尾轴承之间形成一层油膜，填充在尾轴与轴承之间狭窄的楔形空间内。
油膜的存在大大减少了尾轴与尾轴承之间的接触力，从而减少了两者表面之间的摩擦和磨损（图3）。
而随着尾轴的长久运转，尾轴与尾轴承之间会产生大量的热能并传递到滑油当中，而尾管“浸泡”于冷却水舱中，因此滑油的热量会迅速被冷却水带走，冷却水始终处于流动状态，因而滑油的热量不会集聚，因此冷却的滑油再继续将尾轴承进行充分的冷却，所以，正常情况下，尾轴承温度基本保持相对稳定。
尾轴承温度要受3个方面因素的影响：尾轴承与尾轴的间隙、尾轴承与尾轴的相对倾角、尾轴承受力情况。
1、间隙。
尾轴与轴承的间隙是轴系配合部件中至关重要的因素，间隙是否合适，直接决定了油膜能否恰当、充分地建立。
《中国造船质量标准》等规范规定了各类轴承在不同轴径时的间隙值。
轴承间隙过小，则油膜无法充分建立，进而尾轴与轴承之间产生“干磨”，导致轴承高温。
轴承间隙过大，尾轴在运动时产生甩荡，滑油受到不规则的力的作用，且楔形空间过大，滑油自身的重力大于附着力，进而也导致油膜无法良好建立。
没有油膜则润滑效果就变差、尾轴与轴承相互之间受力异常，且没有油膜将热量有效地传递到油池中去，继而产生高温，严重时会导致轴承异常磨损、熔融、甚至表面剥落。
2、相对倾角。
随着船舶大型化的发展，螺旋桨的重量和轴系的长度在逐步增加，致使尾管后轴承处转角过大，尾轴与尾管轴承的接触面积减小，进而导致轴承局部
受力过大。
为了使前后轴承受力均匀、磨损均匀且延长其寿命，斜镗孔及倾斜轴承等新型设计应运而生。
斜镗孔即尾轴承斜镗孔，是指通过斜镗尾管轴承，使其内孔中心线与轴承本体中心线倾斜一定角度。
倾斜轴承，即将尾轴承倾斜放入尾管内，尾轴中心线与轴承中心线无相对倾角，通常是将尾管用环氧树脂倾斜固定在尾柱内，再将尾轴承安装到尾管内。
本船采用斜镗孔，根据上述设计数据及批准的轴系校中计算书可知，尾轴与后轴承的相对倾角约为3.5×10rad，达到中国船级社规范规定的3.5×10rad，因
此采用了斜镗孔。
3、轴承受力分析。
规范对轴承长径比有明确规定，如白合金轴承为2～2.5，赛龙、橡胶等高分子轴承为4。
这主要是为了使轴承各点上的局部应力符合材料的要求。
尾轴在运转过程中，尾轴承与轴接触的任意一点上，均受到轴的重力、轴转动引起的切应力以及轴震荡时不规则的力等，受力情况复杂，因此油膜的存在至关重要。
抽轴前，通过轴系顶升对轴系各轴承进行负荷测量，核查其负荷分配是否符合《轴系校中计算书》的要求；测量主机曲臂差；进干坞抽轴后，通过激光定位、测量，对轴系、尾轴承情况进行分析；对尾轴承内表面进行无损检测。
发现问题后，在船舶平浮状态，分别在热态和冷态，再次根据《轴系校中计算书》对轴承进行了负荷测量。
应用顶举法，分别在螺旋桨50%、75%、100%浸没三
种情况下进行，结果显示各轴承负荷均在计算书允许范围内。
测量主机热态、冷态臂距差，结果均符合主机规格书要求，以螺旋桨100%浸没下的轴承反力为例（表1）。
根据轴系布置图，在干坞内重新进行轴舵系照光、拉线，在艉柱的艉轴管两端，拉出测量用的中心线。
在如图3的A、B两段位置，测量艉轴承的径向半径，A和B段尾轴承内有6个
点位半径小于185.37mm（尾轴直接为Φ370mm，间隙是0.70～0.75，因此尾
轴管半径约应为185.375mm），且分布不规则；同理，C段尾轴承内有4个位置的半径小于187.875mm（尾轴直接为Φ375mm，间隙是0.7～0.75，因此尾轴
管半径约应为185.875mm），分布也不规则，大部分区域测量数据R左=R右，
R上-R下=2Y（Y为挠度），为合格。
由上述数据可知，上述A、B、C三段轴承内局部区域尺寸不满足原批准图纸要求。
抽轴后，再次对尾轴颈进行了无损检测、尺寸检查，结果显示尾轴颈未受损，尾轴颈尺寸均在图纸要求的+0/-0.036mm公差范围内。
尽管尾管镗孔精加工后，验船师曾仔细测量了内孔尺寸，但还是再次复核尾轴管镗孔原始数据（表2），可以得出镗孔结果良好，圆度、圆柱度合格，内部均匀、光洁，满足批准图纸要求。
尾轴抽出后，对尾轴承与轴接触位置进行表面清洁，清洁后进行表面磁粉无损检测，结果无缺陷。
（1）由上可知尾轴与尾轴承多处间隙太小，局部区域圆度和圆柱度超差，是导致尾轴转动时干磨、油膜不能良好建立的直接原因，进而导致了尾轴承高温。
故障发生时船舶处于码头系泊试验阶段，所以未造成轴承的严重破坏。
（2）尾管精加工尺寸正确，因此故障的根本原因就是尾轴承内径加工尺寸不准确。
（3）尾轴承采用斜镗孔，斜镗孔是在车床上进行的，斜率、轴线与内孔中心线交点的定位要求极高。
因此，此二者未正确处理也是造成故障的可能原因。
按照前后两处艉轴承的尺寸加工2根假轴（图4）。
用蓝釉法将假轴与艉轴承进行配合，反复进行多次，查找接触点，再对接触的硬点进行充分拂刮；待接触面积达到75%以上后全面测量内径尺寸；测量值符合4.2的要求后安装尾轴，并仔细测
量尾轴间隙和下沉量；在漂浮状态下，测量各轴承负荷。
全部合格后，再次进行了主机系泊试验，延长了运行时间。
结果整个试验期间，尾轴承温度稳定，最高值为37℃。
之后进行航行试验，结果尾轴承温度相对稳定，
且最高为39℃。
试验表明，上述解决方案正确。
（1）严格按照工艺进行镗孔前照光、拉线、打靶点定位并严格控制精度。
（2）镗刀的安装方法不当和镗刀的扰度超差等原因，都会引起艉管镗孔时尺寸把握不住、尺寸不到位，径向跳动和粗糙度超差；必要时在镗杆上设置支持轴承是有效的解决办法。
（3）镗孔“粗加工”后需要调整和复测，“半精加工”后再有一次精心的测量，这样才能把握数据，及时修正偏差。
艉轴承安装后，还要对艉轴中心线的偏差进行测定、对径向尺寸复测。
（4）艉轴承严格按照安装工艺压装，避免压装过程中轴承变形、内部合金层鼓起；艉轴就位后，要仔细测量配合间隙。
（5）轴系的准确校中，同样是保证艉轴合理受力，顺畅运转的重要保证。
（6）斜镗孔尾轴承机械加工要求高，船厂一般定制成品。
因此，在定制时应特别注意明确技术要求；到船厂后，也应再次对内径、内孔中心等进行全面检查。
（1）镗孔后遭受外力的影响，如焊接变形，机舱设备移动等外力，都会引起轴线的移位和变形。
为了抵御上述外力的影响，需要机舱的船体结构有足够的强度和刚度；如果船体艉部的强度和刚度不足，则在艉轴安装以后都会因为装载和压载而影响艉轴与轴承的配合和运转。
（2)轴系拉线照光前，确保满足规定的前提条件，即大型设备吊装到位、大合拢等主要焊接工作结束，且轴系安装后不应有影响轴系挠度、弯矩、应力、剪力的因素发生，如大的火工作业等。
