作者：王維信
（91329部隊）

　　摘　要：文章根據推（tuī）力軸（zhóu）承結構特（tè）點，剖析其工作原理，結合修理檔案、故障記錄，分析故障現象，嚴格排查故障因素，采取針對性維修方案和技術手段進行修理，使用驗證可靠、有效。
　　某型輔助船中修（xiū）試航時（shí），推力軸承正車推（tuī）力塊（kuài）合金層嚴重燒蝕。文章從分析其結構、工作原理入手，結合故障前後（hòu）實際修理過程，對故障原因及（jí）修（xiū）理技術要（yào）求進行分析研（yán）究。
　　1　基（jī）本情況（kuàng）
　　該船采用單機單（dān）槳，由一台8300C型柴油機作主機［Pe=441 kW （600 hp），Ne=450 r/min］，配合滑動式單環推力軸（zhóu）承推進。
　　1.1基（jī）本結構
　　該型推力軸承結構，由軸承座（zuò）、軸承（chéng）蓋、推力環（huán）、推力塊、扇形（xíng）調節環、冷卻盤（pán）管、支點（diǎn）軸承組成。推力塊與推力環之間有軸向間隙S（推力軸承間隙）。推力塊工作麵上澆鑄巴氏合金，背（bèi）麵有小塊平麵凸（tū）台（tái）3，其幾（jǐ）何中心O2與推力塊幾何中心O1有一偏心距H（如圖1所示），工作時繞承推棱MN偏轉。

　　1.2工作原理
　　1）受力情況。工作起始瞬（shùn）間，軸轉速為零，
　　推力環、推力塊（kuài）、油膜未受力，狀態（tài）如圖2所（suǒ）示；隨著轉速增加，旋轉的推力環將滑油帶入（rù）楔形間隙（xì）中產生動力油壓（yā），如圖3所示，推力環、推力塊（kuài）承受推力，油膜受軸（zhóu）向壓力。

　　2）楔形油膜的建立。主（zhǔ）機轉速一定時，推力軸承（chéng）工作於靜載荷（大小、方向均（jun1）恒定）條件下，液體摩擦狀態（動力油膜）的建立主要取決於油膜的旋轉（zhuǎn）效應即油楔作用。摩擦副之間建立（lì）油楔作用必（bì）滿足3個條件：①溫度、黏度適宜的（de）潤滑油；②足夠的相對滑動速度；③可靠的楔（xiē）形間隙。條件①和②容易滿足，僅分析條件③的建立。如圖3所（suǒ）示，推力環按箭頭方向旋轉時受推力作用而壓向（xiàng）推力（lì）塊，滑油對推力塊的作用力P相對O2有偏心距H（圖1），P對點O2構成力矩MP，使推力塊以承推棱MN為軸偏轉（支點即轉移至承推棱中點C，偏心距減小為h， MP減小），迎（yíng）轉向邊（進油（yóu）邊）間隙增大，順轉向逐漸減小；同時，滑油流經間隙作用在推（tuī）力塊表麵的摩擦力F對支點C構成另一個力（lì）矩（jǔ）MF，MP與MF方（fāng）向相反，當它們大小相等（děng）時，推力塊傾角φ即穩（wěn）定下來，形成穩定的楔形間隙，實現良好的液體潤滑。
　　2　故（gù）障研究
　　2.1故障特征
　　拆檢推力塊，合金層嚴重燒蝕、刮擦，平均厚度小於0. 85mm，沿推力環轉向造成許多不規則的溝痕，推力塊邊緣縫隙間有熔融的合金堆（duī）積；潤滑油稀釋（shì）、變暗，混（hún）有細碎的合金屑。
　　2.2故障過（guò）程分析
　　1）推力軸承試航檔案（àn）溫度記（jì）錄（表1）。

　　2）分析說明（臨（lín）界溫度60℃）。
　　0-A區：轉速（sù）低，動力油壓相對較（jiào）小（xiǎo），壓力（lì）油膜不易形成，產生邊界摩（mó）擦，溫度升高較快。A-B-C區：轉速升高，動力油壓（yā）變大，油膜建立、實現（xiàn）液體潤滑，溫升率降低、溫升趨緩。C-D1區：額定轉速，負荷增加引（yǐn）發邊界摩擦（cā），磨損加劇，溫升（shēng）率驟增，溫（wēn）度驟升至臨界點（60℃）。
　　D1-D2區：溫度速升超過60℃，液體潤滑失效———楔形油膜破壞（huài），導致幹摩擦，溫升異常，合金層過熱，導致軟化、熔化（huà），產生粘著磨損以（yǐ）致咬合，出現大麵積沿推力環旋轉方向被拖動、刮擦的溝痕，邊緣（yuán）出現合金熔化鋪開、延展、堆積的宏觀痕跡（jì）。大量合金磨屑、磨粒混（hún）入滑油（yóu），使之變渾濁、暗淡。
　　2.3故障原（yuán）因分析
　　1）滑油質量差。取滑油化驗分析，發現大（dà）量合金磨屑，閃點（diǎn）、黏度大幅下降。經查，碼頭係泊試車後更換滑油時，未排淨衝洗油腔的柴油，後加的滑油被稀釋。
　　2）裝配間隙過（guò）小。按行業修（xiū）理標準，對應D=180mm、Pe=441kW（600hp），應（yīng）選修理裝配間隙範圍0.30~0.35mm，而實際修理裝配（pèi）間隙（xì）為（wéi）0.22mm（修理檔案記錄）。
　　3）加工精度低。使油膜（mó）臨界厚度hcr增大，易導（dǎo）致邊界摩擦；相同負荷時（shí），流經推力塊表（biǎo）麵的潤滑（huá）油（yóu）所受阻力f（逆轉向，與F反向）增大，一方麵帶走熱量的效率（lǜ）降低，摩擦副與滑油溫升快，導致滑油（yóu）黏度下降快（油質差時更嚴重），油膜（mó）形成和維持能力變差；另一方麵使力矩（jǔ）MF增大，楔形間隙變小（圖3），推（tuī）力環（huán）旋（xuán）轉帶入間隙的潤滑油量減少、阻（zǔ）力增（zēng）大（dà），油膜變薄，油楔承載能力（即傳遞推（tuī）力能力）降低，軸功率較大時油（yóu）楔易被壓潰（kuì）失效，導致幹磨，造成合金燒損故障。

　　3　維修改（gǎi）進（jìn）
　　3.1潤滑（huá）油（yóu）質量控製
　　清潔油腔及推（tuī）力軸承組（zǔ）件，確保潤滑油（yóu）潔（jié）淨（jìng）;檢查，確保滑油適量、無漏泄、冷卻有效。
　　3.2裝配間隙控製
　　1）裝配間隙選定。按行業修理標準，結合維修與使用經驗，選取0.34mm為裝配間隙。
　　2）靜態、動態間隙修正。測量扇形調節環各處、各推（tuī）力塊本體（tǐ）厚（hòu）度，用磨床修正均（jun1）勻，使研（yán）裝後靜態時（圖2）平均間隙與各推（tuī）力塊間隙誤差Z小；修正各推力塊、承推棱，使其形狀、尺寸一致，動態時傾角φ相等、間隙均勻，均衡分擔負荷，提高承載能力（lì）和（hé）工作可靠性。
　　3.3推力塊研配
　　一是提高合金麵（miàn）粗糙度等級，減小滑油流動阻力（lì）、降低油膜臨界厚度hcr；二是修正（zhèng）厚度，控製裝配間（jiān）隙；三是提高貼合（hé）麵積，修正受力部位。
　　1）初研。澆鑄（zhù）合金切削加工，置於平板上用色油檢查，刮研後接（jiē）觸點≥2個/cm²。
　　2）研配。初研後的（de）推力塊與推力環平麵進行著色檢查、複研，接觸（chù）點≥5個/cm²。
　　3）潤滑。如圖4所示：①在（zài）合（hé）金麵3（縱橫軸（zhóu）長×寬=115mm×95mm）的中心位置開圓環形槽（cáo）1（內徑×外徑×深（shēn）度=38mm×42mm×2mm，合金層厚≥4.25mm），邊緣倒圓角；②合（hé）金（jīn）層邊緣倒小圓（yuán）角（jiǎo）2；③滑油進口邊緣倒大斜圓角，使潤滑油進入足量、順暢（chàng）。

　　4）檢（jiǎn）測。①合金層粘合情況（kuàng）檢查，用手錘輕敲推力（lì）塊背（bèi）麵平麵部位，聲音清脆純正，粘合緊密、可靠；②貼合麵積檢查，各（gè）推力塊與推力環研配後，接觸（chù）麵積均不小於70%，且受力部位基（jī）本一致（見圖5），保（bǎo）證負荷均衡，提高承載能力（lì）；③推力塊厚度檢查，於平台上用百分表測量：同一推力塊不同部位厚度均勻，誤差≤0.02mm；各推力塊平均厚度（dù），誤差（chà）≤0.02mm；裝配完畢，測（cè）得（dé）推力軸承總間隙為0.34mm，符合要求。

　　3.4試航（háng）
　　1）按規定程（chéng）序要求（qiú）試航，測試推力軸承工況（表2）。

　　2）分析說明:參照故障時試航情況（表（biǎo）1），作如下對比。
　　Q-Ⅰ區：對比O-A區，溫升率明顯下降（45.0%↓35.0%），表明修後推力塊表麵粗糙度等級提（tí）高，臨界厚度hcr減小，潤滑狀況極大改善。
　　Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ區：對比A-B-C區，溫（wēn）升率降低（dī），溫度升高明顯趨緩，表明動力油壓變大，潤滑良好。
　　Ⅲ-Ⅳ1區：對比C-D1區，額定負荷下工作，但溫升率小、溫度低，推力（lì）塊與推力（lì）環間（jiān）隙配合正常、動力油膜潤（rùn）滑良好。
　　Ⅳ1-Ⅳ2區：對比D1-D2區，額定負荷（hé）持（chí）續工作，溫升率降低，溫升速度更趨緩慢，對應工況溫度更低，推力（lì）塊與推力環工（gōng）作配合趨於穩定。
　　Ⅳ2-Ⅳ3區：繼續檢驗推力軸承額定（dìng）工（gōng）況下工作狀態，溫度保持基本恒定，推力塊與推力（lì）環在額定負荷（hé）下實現良好配合、可靠工作。
　　4　結束語
　　經跟蹤調查，該船出廠後推力軸（zhóu）承在額定負荷下曾多次連（lián）續工作78h以上，狀態良好。該推力軸承結構簡單，但維修技術（shù）要求高，故障告誡我們，維修工作（zuò）必須精心組織、嚴格管理、科學施工，采取針對性措施，嚴格落實維修技術要（yào）求，才能達到維修目的，減少或者避免失誤和損失，真正提高工作績效。

來源：《中（zhōng）國（guó）修船》