作者：王守元；田春豔
（黑龍江省航道局）
摘 要：分析了下導輪軸承易於磨損的原因，提出了改（gǎi）進措施，收到（dào）了一（yī）定效果。
一、前（qián）言
我局現有2艘建造於80年（nián）代的鏈鬥式挖（wā）泥船，該船是完成三姓淺灘整治工程、中俄界江疏浚工程的主流（liú）船舶。但是該船挖泥係統的下導（dǎo）輪軸承卻因密封問題而成（chéng）為易損部位，二十多年來問題一直沒能很好解決。這不僅影響生產而且維修工作（zuò）勞動強度大，每年僅此項修理費都達數萬元之多。因停工維修造成（chéng）的工（gōng）程損失更是難以（yǐ）估量，因此成了設備管理的一大難題。在總結研究以往維修經驗的基礎上我們主要從潤（rùn）滑、密（mì）封和軸承材料三方麵進行改進，收到了一定（dìng）效（xiào）果（guǒ）。目前正在做進一步的（de）研究和探（tàn）討。
二（èr）、磨損原因分析
在機械設備中（zhōng）因磨損造成的損失是驚人的，據統計，60%以上零部件（jiàn）失效是（shì）由磨損造成的（de）。首先，從摩擦學方麵分（fèn）析，在相互作用的摩擦副之（zhī）間有潤滑劑存在時，往（wǎng）往有一層油膜，其厚度由潤滑劑的粘（zhān）度、摩擦副之間的載荷和相（xiàng）對速度等條件決定。粘度高、相對速度大，載荷（hé）小的摩擦副所形成的油膜厚度大。當油（yóu）膜（mó）厚度大於表麵粗糙度的Z大高度時，則兩表（biǎo）麵不直接接觸，產生的摩擦為潤滑油分子間內摩擦，摩擦係數很小，能有效降低磨損。如果油膜厚（hòu）度小於粗糙度Z大高度，即使將摩擦副完（wán）全浸沒在潤滑油裏磨損也（yě）會很嚴重。挖泥船在挖泥作業時經（jīng）常會（huì）遇到岩石或堅（jiān）硬底（dǐ）質（zhì）等惡劣工況，此時下導輪銅質軸瓦要（yào）承（chéng）受巨大的壓力和衝擊載荷作用，有時會產生塑性形變，使軸瓦間隙變大，潤滑油較難形成具有一定厚度的（de）油膜（下導輪轉速低於1.5m/s），使摩擦介於邊界摩擦，更加快了軸瓦磨損。其次，從結構設計方麵分析，原銅（tóng）瓦在（zài）承載麵開設“米”字形油槽，降低了承載麵（miàn）油膜的承載能力，潤滑效果降低，磨損加劇；水下（xià）施工底質惡劣，岩盤（pán）、孤石、泥砂（shā）等對（duì）傳統密封破壞嚴重。原設計徑向組合密封等（děng）常用結構（gòu）很難（nán）防止因（yīn）挖（wā）泥時壓力、衝擊負荷大和泥砂（shā）多等原因對密封造成的損壞（huài），外界泥（ní）沙大（dà）量進入造成嚴重的磨粒磨損，縮短軸承使用壽命。
三、措施
1、合理選擇軸承（chéng）材料及潤滑形式
賽龍軸承是加拿大湯姆森—戈登公司（sī）為船（chuán）舶（bó）應（yīng）用研製的產品。賽龍材料（liào）是由三次（cì）元交叉結晶（jīng）熱（rè）凝性樹脂（zhī）製造而成的均質（zhì）聚合物，屬於（yú）非（fēi）金屬高分子化合材料。實船應（yīng）用及實（shí）驗資料（liào）證明，其性能超越於傳統的軸承材料，包括銅、巴氏合金、尼克、鐵弗龍、電木、鐵梨木、氨基聚合物等。賽龍具（jù）有出色的（de）抗磨損性，在水介質磨損實驗中，賽龍磨損量約是橡膠（jiāo）的1/2，銅的1/100；有自恢複的彈性，能承受高壓和衝擊載荷，可以抵抗對於一般金屬軸承材料來說會導致永久（jiǔ）變形（xíng）或破裂的衝擊載荷。黑色賽龍的楊氏彈性模（mó）量為（wéi）490Mpa，白色賽龍為440Mpa，大約是青銅的21倍；賽龍軸承承載能力強，在速度很低的場合可承受（shòu）重載；自潤滑性能好；密度低、重量輕、有良好的機械加工性；材料無毒性，不會產生公害；成本與銅瓦相當。
不同（tóng）等級賽龍軸承（chéng）的比較：
（1）標準XL型黑色賽龍軸承，具有較高抗磨性，摩擦係數較小，應用Z廣泛。
（2）SXL型（xíng）白色賽（sài）龍軸承，自潤滑性能好。抗磨損性與黑（hēi）色賽龍相當，主（zhǔ）要用於不宜潤滑（huá）或得不到潤滑的重載（zǎi）軸承上。
（3）合成型賽（sài）龍軸承是賽龍中Z耐磨的等級。在汙濁（zhuó）、含沙（shā）和雜質量大（dà）的環境下有良好的耐磨性能（néng），是專門為極度汙濁的環境而設計的。在充（chōng）滿淤泥的萊茵河、密西西比河上（shàng）工作的拖輪以及世界上Z大的挖泥船機頭上均得到了應用，實踐證明了該軸承的優越價值。
（4）堅實型軸承，是賽龍家族新（xīn）成員，其特點（diǎn）是長度與直徑之比為2﹕1，兼具SXL級別的低摩擦特性。
相關非金屬水潤（rùn）滑軸承材料的體（tǐ）積磨損量實驗資料如圖1所示。實驗條（tiáo）件為：磨損環境：6%砂、6%粘（zhān）土、2%皂、86%水，流量約為2L/min，線速度1m/s，壓力0.7Mpa，軸承內徑（jìng）25mm，長度38mm，軸材（cái）為中（zhōng）碳鋼。
黑色賽龍（lóng）在水、油潤滑下的（de）摩擦係數值：
另（lìng）外，在水潤滑下當線速度達到1.5m/s時合成型賽龍摩擦係數低於0.025。綜合比（bǐ）較，軸承材料選用合成型賽龍軸承替代原（yuán）銅（tóng）質軸承（chéng）作為下導輪軸承。雖然油脂潤滑摩擦係數低，但不利（lì）於散熱，故（gù）采用壓力水循環潤滑形式（shì），既利於散熱而且較環保。當挖泥船疏浚挖泥時，船周圍（wéi）江水較渾濁，含沙量大不（bú）宜直接取舷外水（shuǐ）進入潤滑係統，建議（yì）經過二（èr）級（jí）沉澱水箱（xiāng）過濾後再進入軸承內潤（rùn）滑。
2、根據對（duì）實際工況和軸（zhóu）承材料性能的分析，改進軸承（chéng）和密封裝置結構。
改進後的密封裝置結構合理緊湊（鬥橋軸承座側麵與導輪側麵可用距離僅120mm），是利用軸向密封來實現徑向密封的目（mù）的。結構（gòu）原（yuán）理（lǐ）是采用動（dòng）環、靜環（huán）和密封（fēng）端蓋三部分組（zǔ）成。靜環固定在軸上，靜環與動環（huán）（動環（huán）為經平麵磨削（xuē）加工的軸（zhóu）向密封環）之間均（jun1）布6個彈簧，動環在彈簧推動下沿導向鍵軸向滑動並壓緊在端（duān）蓋巨形密封（fēng）圈上，實現軸向密封，同（tóng）時（shí）動環與軸之間采用“YXd”型（xíng）密封圈按照動密封設計，達到既（jì）能移動又能實現對軸的徑向密封效果。這（zhè）樣的密封結構即使因正常磨損，壓力、衝擊荷載等造成軸下沉，動（dòng）環也（yě）會隨軸平移（yí），但仍與端（duān）蓋巨形膠圈保持良（liáng）好的密封效果，而不會進入泥砂。從而實現（xiàn）了密封（fēng）作用的補（bǔ）償性和連續性。
新軸承設計時在承載麵的120°包角範圍內不（bú）設水（shuǐ）槽，更能（néng）產生較好的水力膜，提高了水（shuǐ）膜的承載能力，其結果具（jù）有低摩擦性的好（hǎo）處。
3、其它措施
在設計中（zhōng）合理選擇配合公差及表麵粗（cū）糙度；在機械加工中注意（yì）加工精度；安（ān）裝過程中保（bǎo）持工件清潔（jié），端麵軸向密封膠圈之間填塞潤滑脂時注意油質潔淨，避免混入硬質顆（kē）粒等雜質（zhì），對摩擦麵造成不必要的“微切（qiē）割”；先磨（mó）合（hé）後再加載運行；施工中對操（cāo）作管理人員的要求：①保持潤滑（huá）水清潔，充足。②每次使用前均先供水再運轉再（zài）加負荷。③勤（qín）觀察，經常提起鬥橋檢查，避免下導輪（lún）被江底水（shuǐ）下廢棄物如鋼絲繩、漁網等纏繞，破壞密封。纏繞後及時清除。
四、結束語
實（shí）踐證明，在機（jī）械（xiè）設計中（zhōng）提高對摩擦磨損和潤滑問題的重視，合（hé）理選材、合理設計把潤（rùn）滑和強度問題同等對待；在使用中（zhōng）加強管理，由此帶來的（de）效益將遠遠超過提高的成本。
參考文獻
[1]於全（quán）虎（hǔ） 賽龍軸承在船舶上的應用[J]江蘇船舶2001
[2]吳仁榮 水潤滑軸承在船用泵中的應用[J]流體（tǐ）工程1989
[3]王優強 水潤滑賽龍軸（zhóu）承綜述 機械工程師2002
[4]溫詩鑄 摩擦學原理[M]北京清華大學出版社1990
[5]山東萬通（tōng）船舶機械有限公（gōng）司 船舶配套產品
作者簡介：王守元（1971-），男，高級工程師（shī），現主（zhǔ）要從事船舶設備維修、改造方麵的技（jì）術（shù）工作。
