本文原創作者：曹豔東

1　前言

某船（chuán）在試航過程中，主機轉速在80 r/min左（zuǒ）右時操滿舵，尾管後軸承發生了溫度高報警，並且溫度（dù）不斷上升，船上立即停車檢查，停車後溫度（dù）還在繼續上升，一度升至80 ℃左右。檢（jiǎn）查尾管後軸承溫度（dù）傳感器探頭電流信號值正常，確認溫度傳感器沒有問題；檢查尾管滑油管路係統，確認整個管（guǎn）路係統通暢沒有問題；采用頂升法檢查尾管前軸承負荷，發現尾管前軸承幾乎無負荷，懷疑尾管後軸承負荷偏重；主機盤（pán）車檢查（chá），尾管處有（yǒu）輕微異響，進入尾管冷卻（què）水艙檢查，尾管後軸承（chéng）處異響明顯，聲音為嗒、嗒、嗒，頻率為每秒一次，據此現（xiàn）象初步判定尾管後軸承應該被燒傷（shāng）了。為了防止損（sǔn）傷進一步擴大從而損傷螺旋槳軸，決定終止試航，由拖輪拖至船廠進塢檢查。

2　塢（wù）內檢查

（1）船舶進（jìn）塢後（hòu），檢查螺旋槳軸下沉量，與之前測量的下沉量（liàng）數據相比較，確認螺旋槳軸下沉了（le）約0.3 mm，初步確認尾管（guǎn）後軸承已經損壞；

（2）進行尾管滑油（yóu）油樣分析檢查，將油樣化驗報告發給滑油供應商道達爾進（jìn）行確認（rèn），廠家確認該滑油各項性能指標（biāo）滿足要求；

（3）拆卸螺旋槳，抽出螺旋槳軸，檢查尾管軸承損傷情況，發現（xiàn）尾管（guǎn）後軸承下部燒傷（shāng）嚴重（見圖1），尾管前軸承無損傷；

（4）將尾管後軸承壓出後，用專用儀器檢查尾管內孔同心度，發現尾（wěi）管後軸承處後部上翹了0.07 mm。經過（guò）計算，尾管後軸（zhóu）承壓裝後，後軸承處的實際斜度變為（wéi）了0.127×10^-3rad。根據軸係較中計算書的要求，後軸承的（de）加工斜度要求為0.2 ×10^-3rad。

3　原（yuán）因分析

（1）尾管軸承負荷因素：經查看該船（chuán）之前的較中以及軸係負荷（hé）稱重數據，都滿足要求，並且MAN都給予了認可（kě）。雖然後（hòu）來檢查出尾管前（qián）軸承幾乎無負荷，但那是在尾管後軸承燒傷後測量的數據，軸係狀態（tài）發生了變化，沒有參（cān）考性。另（lìng）外，尾管後軸承的比壓一般都在0.4～0.6 MPa之間，與船級社規範要求的比壓0.8 MPa相比還有較大的餘量。因此初步判斷，軸承的負荷分配應該沒有太大問題；

（2）尾管變形因（yīn）素：尾管安裝過程中或船體變形（xíng）等因素導致尾管變形，後軸承座後部比前部上翹0.07 mm，尾管後軸承壓（yā）裝後，後軸承處的實際斜度由0.2 ×10-³rad變為0.127×10^-3rad，螺旋槳軸和後軸承的相對斜度變為了0.405×10^-3rad- 0.127×10^-3rad =0.278 ×10^-3rad，雖在船級社要求的0.3×10^-3rad的範圍內，但由於（yú）螺旋槳（jiǎng）軸和後軸（zhóu）承的相對斜度相對（duì）於原設計值0.405×10^-3rad - 0.2 ×10^-3rad =0.205×10^-3rad變大（dà），可能會導致尾管後軸承後部邊緣負荷增大，螺旋槳軸與尾管後軸承之（zhī）間的油膜難以形成，軸承非正常磨損，導致尾管後軸承燒壞、溫度高報警，這可能（néng）是引起後軸承溫度高（gāo）的因素之（zhī）一（yī）；

（3）環保油（EAL）因素：根據美國（guó）環保署VGP（2013）要求，從2013年12月19日起，進入美國水域船長大於等於79 ft的所有商船，在其油水界麵均須使用環保油。對於尾管密封，若采用油潤滑係統，則尾管滑油必須采用環保油。我們了解到，船舶使用環保油後（hòu），多家（jiā）船廠都出現了尾管後軸（zhóu）承溫（wēn）度高的現象（xiàng），甚至軸（zhóu）承燒傷的情況。經過（guò）多方資料的收集，我們發現環保油在40 ℃ 以下的粘度要比同溫（wēn）度的礦物油粘度低些，這在（zài）主機低速運轉且運行時（shí）間不長（zhǎng）的（de）情況下，油膜難以形成，可能導致螺旋槳軸與軸承潤滑不良從而引起軸承燒傷。另（lìng）外，在同等條件下，環保油的油膜厚度要比礦物（wù）油（yóu）的油膜（mó）厚度小些，運轉初（chū）期的磨（mó）合能力差些，這在一些（xiē）設計院以（yǐ）及船級社的案例分析（xī）中都（dōu）有提（tí）及，這也可能（néng）是引起後軸承溫度高的因素之一；

（4）操作因（yīn）素：該船軸承溫度高發生在操大舵角的時候，即在（zài）軸係磨合初期打滿舵時（shí），特別是在主機轉（zhuǎn）速禁區附近時打滿舵，可能會影響螺旋槳軸與後軸承油膜（mó）的形成，從而加快後軸承磨損，這也可能（néng）是引（yǐn）起後軸承溫度高的因（yīn）素之一。

4　預防措施

雖然導（dǎo）致尾管後軸承溫度高的原（yuán）因複雜，目前（qián）很難找到根本的原因，但我們可以從以下幾個方麵進行（háng）預防和應對：

（1）嚴格按照軸係較中（zhōng）計算書進行軸（zhóu）係較中，完善施工工藝，確保加工精度（dù），軸係頂升階（jiē）段盡量使中（zhōng）間軸承、尾（wěi）管前軸承的負荷向理論值靠近；

（2）測量尾管前後軸承位的同心度，根據測量（liàng）結果，再確定是否對尾管後軸承的斜度進（jìn）行加工補償。根據該船尾管後軸承處0.07 mm的上翹，通過加工後軸承（chéng）外圓對軸承（chéng）內孔的斜度進行補償，使尾管後軸承（chéng）的實（shí）際斜度變為0.28 ×10^-3rad，這樣螺旋槳軸（zhóu）和後軸承的相對斜度變為了0.405×10^-3rad - 0.28×10^-3rad =0.125 ×10^-3rad，比之前（qián）的相對斜度0.278 ×10^-3rad要小些；

（3）尾（wěi）管滑油在係（xì）泊（bó）試驗和航行試（shì）驗初期的磨合階段，先用礦物油進行螺旋槳軸和軸承的磨（mó）合，正式的航行試驗階段再（zài）更換為環保（bǎo）油。雖然這種做（zuò）法還沒有（yǒu）很好的（de）理論依據（jù），但其他一些船廠都采用了這樣的做法（fǎ），並且采用這種方案後尾管後軸承溫度高的情況顯著減少；

（4）在（zài）航行試驗初期的磨合階段，盡（jìn）量避免操大舵角，特別是主機轉速在通過轉速禁區時盡量不要操滿舵。

以上措（cuò）施在該船的第二次航行試驗驗證中是有效的，尾管後軸承溫度在整個航行試驗期間都在（zài）正（zhèng）常的範（fàn）圍內（nèi），航行試驗取得了圓滿成功，並且根據該船交付後運營中的（de）反饋，軸承溫度都在正（zhèng）常範圍內。

5　其他應對措施（shī）

（1）尾管密封選用空氣密封。空氣密封在正常運行（háng）時不存在油（yóu）水界麵，理論（lùn）上（shàng）可以繼續使用普通礦物（wù）油而不需要使（shǐ）用環保油，並且一些船級社都認可了使用空氣密封可以（yǐ）使用普通礦物油。當（dāng）然，這（zhè）會增（zēng）加船廠的成本，在新造船中（zhōng）若船東願意分攤該部分增加的成（chéng）本，可以采用（yòng）空（kōng）氣密封，對船東而言也可以省去購買昂貴（guì）的環保油的成本；

（2）優化軸（zhóu）係較中計算。針對使用環保油（yóu）後頻繁出現的軸承溫度高的問題，建議提醒（xǐng）主機廠在軸係較中計（jì）算中不僅要滿足船級社要求，更要對軸（zhóu）係（xì）較中（zhōng）計算結果進行優化（huà），盡量降低尾管（guǎn）後軸承上的負（fù）荷和相對斜度；

（3）提高螺旋槳軸和尾（wěi）管後軸承的加工工（gōng）藝。現在螺（luó）旋槳軸表麵粗糙度一般選取為1.6，建議提高至（zhì）0.8。尾管後軸承（chéng）的表麵粗糙度要求，也建議廠家提高；

（4）改善環保油油品特性，如：油膜形成速率、耐壓（yā）等級（jí）、運動粘度等（děng）級等；根據模擬（nǐ）軸承的實船負荷狀態（tài），對（duì）軸承是否適合用環（huán）保油（yóu）進行專門的試驗，雖然試驗比較困難，但模（mó）擬試驗可能（néng）是找出問題根源和解決方案的佳途徑，這需要軸承廠家和環保油廠家聯（lián）合考慮。

6　結束語

本文分析了可能造成尾管後（hòu）軸（zhóu）承溫度高的原因，並（bìng）且（qiě）針對各種可能的（de）原因采取了相應（yīng）的（de）預防措施（shī），並在實船驗證（zhèng）中取得（dé）了良好效（xiào）果，為後續同型船的建造積累了經驗。同時，也探討了一（yī）些其他的（de）應對措施，希望對同類型船的建造、設計提供一定的幫助，不足（zú）之處請批評指正。

參考文獻

[1] 中國船級社.美國環保署環（huán）保油要求及實施建議[S].2014.

[2]ClassNK.Shaft Alignment.2015.

來源（yuán）：《廣東造船》2016年3期（qī）

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