楊忠

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院輪機(jī)工程系）

導(dǎo)讀

柴油機(jī)是船舶Z廣泛采用的動力裝置，作為現(xiàn)代強(qiáng)化、高速、體積更緊湊的柴油機(jī)的關(guān)鍵零部件之一的滑動軸承，已成為發(fā)動機(jī)提高功率、減少燃油消耗、提高運(yùn)行可靠性的制約因素之一。

第22屆內(nèi)燃機(jī)會議Swedish Club保險公司(瑞典)的報告統(tǒng)計結(jié)果是：

低速機(jī)主要的故障為增壓器(47% )、缸套 (19% )、軸頸和軸承(8% )、活塞和活塞桿(6% )以及燃油泵(4% )；

中速機(jī)的主要故障為增壓器(20% )、 曲軸和連桿(16% )、排氣閥和頂桿(14% )、軸頸和軸 承(12% )以及活塞(9% )。

從中可見，不論低速機(jī)還是中速機(jī)，軸承故障都占較大比例，做好船舶柴油機(jī)滑動軸承的維修是確保船舶動力裝置安全，保障船舶和海上安全的重要措施。

一、滑動軸承的常見損傷及原因

柴油機(jī)中相對轉(zhuǎn)動的機(jī)件之間都設(shè)有軸承，且以滑動軸承為主。

柴油機(jī)滑動軸承都是在交變的負(fù)荷下工作，軸承內(nèi)較難保持均勻恒定的承載油膜;軸承的負(fù)荷很大;軸頸與軸瓦之間相對運(yùn)動速度又高，有的甚至達(dá)10m/s以上，加上潤滑油中雜質(zhì)以及滑油變質(zhì)等腐蝕破壞，使軸承容易損傷。

柴油機(jī)在使用中工況復(fù)雜，起動、停車頻繁，低速工況較多，故軸承極易出現(xiàn)半干摩擦，此外機(jī)件變形還會引起軸承表面產(chǎn)生局部負(fù)荷集中。

這些惡劣的工作條件下，軸承會產(chǎn)生各種損傷，軸承損壞主要是軸瓦上的耐磨合金層的損壞。

1.過度磨損

柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后使主軸承下瓦、十字頭軸承下瓦和曲柄銷軸承上瓦產(chǎn)生過度磨損，產(chǎn)生過度磨損的主要原因有：

柴油機(jī)起動頻繁、長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，軸頸軸承工作表面粗糙、幾何形狀誤差過大，潤滑油凈化不良導(dǎo)致機(jī)械雜質(zhì)較多，日常維護(hù)管理不當(dāng)?shù)取?/p>

軸瓦的過度磨損將會使軸承間隙增大，引起沖擊和加劇磨損。

2.裂紋和剝落

裂紋和剝落是白合金厚壁軸瓦上經(jīng)常發(fā)生的一種損傷，是合金材料在脈動油膜壓力下發(fā)生的疲勞破壞,Z初由于種種原因在軸瓦工作表面產(chǎn)生微小疲勞裂紋，隨著柴油機(jī)的繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)軸瓦上的裂紋逐漸擴(kuò)展、延伸，以致使軸瓦上的耐磨合金呈片狀脫落，即剝落, 主要是柴油機(jī)爆發(fā)壓力太高，或軸頸的幾何形狀誤差過大、軸瓦過度磨損，局部負(fù)荷峰值過高，或者軸承軸頸間隙太大等原因造成軸承沖擊負(fù)荷過重。

另外軸承合金和瓦背粘結(jié)性能或工藝質(zhì)量較差時，軸承合金的裂紋、剝落發(fā)生會更快， 另外當(dāng)軸瓦承受過大的軸承負(fù)荷或軸向負(fù)荷分布不均勻時，就會使軸瓦上產(chǎn)生發(fā)裂，在油楔的作用下擴(kuò)展形成許多封閉裂紋的龜 裂，嚴(yán)重時，龜裂面積較大甚至擴(kuò)展至軸瓦端面或產(chǎn)生合金剝落。

3.軸瓦燒熔

軸瓦合金燒熔是滑動軸承常見的嚴(yán)重?fù)p壞, 主要由于軸承間隙過小、潤滑油油壓不足或失壓使油膜不能建立、軸頸表面太粗糙或幾何形狀誤差過大等破壞油膜,油膜不能建立或被破壞均使軸與瓦的金屬直接接觸，干摩擦產(chǎn)生高溫使合金熔化。

4.軸瓦腐蝕

軸瓦的腐蝕包括電化學(xué)腐蝕和漏電引起的腐蝕。

潤滑油中含水或滑油氧化、燃?xì)饣蛉加偷幕烊胧够妥冑|(zhì)都會使軸瓦工作面產(chǎn)生宏觀或微觀電化學(xué)腐蝕麻點(diǎn)， 船上的是電器漏電引起的雜散電流也會使使軸瓦內(nèi)外表面產(chǎn)生局部麻點(diǎn)的靜電腐蝕。

二、軸承的檢測

1.曲軸軸頸磨損的檢測

柴油機(jī)長期運(yùn)轉(zhuǎn)使曲軸主軸頸和曲柄銷頸產(chǎn)生不均勻磨損，導(dǎo)致直徑減小、幾何形狀精度降低，產(chǎn)生圓度和圓柱度誤差,誤差過大使軸與軸瓦的配合間隙變化，破壞潤滑油膜，降低軸承的承載能力。

定期測量主軸頸和曲柄銷頸圓度和圓柱度誤差，超過說明書規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行修復(fù)。

2. 滑動軸承的安裝要符合規(guī)定要求

為了確保滑動軸承安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承的安裝質(zhì)量和與軸的配合尤為重要。

（1） 軸瓦與軸承座孔的配合面應(yīng)貼合良好

安裝軸瓦時以下瓦的安裝Z為關(guān)鍵，應(yīng)使下瓦外圓面與軸承座孔內(nèi)圓面貼合緊密和均勻接觸，用0.05mm塞尺插不進(jìn)，配合面貼合緊密，運(yùn)轉(zhuǎn)時軸瓦工作可靠，不會產(chǎn)生變形和裂紋，利于散熱，厚壁軸瓦下瓦裝入軸承座內(nèi)其配合面貼合情況可用在瓦座面涂色油進(jìn)行檢查， 達(dá)到在25mm×25mm面積內(nèi)沾點(diǎn)不少于3點(diǎn)，即大、中型柴油機(jī)的瓦背與?座接觸面積不少于75%，薄壁軸瓦與軸承座的緊密貼合是通過軸瓦與軸承座孔的過盈配合來實(shí)現(xiàn)的，GB/T3535-94 對無翻邊瓦瓦口擴(kuò)張量的推薦值為(0. 3～1.0) mm，對翻邊瓦瓦口擴(kuò)張量的推薦值為(0.1 ～0.4)mm。

（2） 軸頸與軸承下瓦應(yīng)在一定的角度?均勻接觸

柴油機(jī)主軸頸與主軸承下瓦的接觸角應(yīng)在機(jī)體中心線兩側(cè)40°～60°范圍內(nèi)均勻接觸;曲柄銷頸與連桿大端軸承上瓦的接觸角應(yīng)在連桿中心線兩側(cè)60°～90°范圍內(nèi)均勻接觸，接觸角不可太大也不可太小。

接觸角太小會使滑動軸承壓強(qiáng)增加，嚴(yán)重時會使滑動軸承產(chǎn)生較大的變形，加速磨損，縮短使用壽命;

接觸角太大，會影響油膜的形成，得不到良好的液體潤滑。

（3） 軸承間隙應(yīng)符合要求

合適的軸承間隙是形成潤滑油膜實(shí)現(xiàn)液體動壓潤滑的重要條件。

軸承間隙過小，油膜不能建立，軸與瓦的金屬直接接觸，產(chǎn)生大量熱，以致合金熔化;

間隙過大，潤滑油流失和產(chǎn)生沖擊，使軸瓦合金層裂紋、碎裂，要求軸承間隙在安裝間隙和極限間限之間。

例如軸頸直徑為500mm的十字頭式柴油機(jī)的軸承間隙應(yīng)在(0.40～0.90)mm才屬正常。

對于厚壁軸瓦軸承間隙一般采用壓鉛法進(jìn)行測量，薄壁軸瓦軸承間隙則采用比較法測量，用內(nèi)、外徑千分尺分別測量軸、孔的對應(yīng)部位直徑，二直徑之差即為軸承間隙。

3. 軸瓦磨損量的測量

厚壁瓦下瓦磨損量一般采用橋規(guī)測量主軸頸下沉量的方法或直接測量下瓦厚度與新瓦厚度比較來確定。連桿大端軸承上瓦的磨損量可采用直接測量法確定。薄壁軸瓦一般不需測量磨損量，軸承間隙達(dá)不到規(guī)定需換新。

三、加強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)管理

從滑動軸承常見損傷原因分析以及從形成液體潤滑油膜的影響因素來看，軸承的工作狀況和使用壽命主要取決于維護(hù)安裝管理和質(zhì)量等方面，為此應(yīng)做好以下幾個方面: 

1.潤滑系統(tǒng)及潤滑油管理

(1)采用潤滑油油樣分析技術(shù)

構(gòu)建如圖1所示潤滑油油樣分析技術(shù)作為滑動軸承的檢測手段，通過潤滑油理化分析、光譜分析、鐵譜分析等綜合分析可以有效地對滑動軸承系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷及預(yù)測。

圖1 滑動軸承分析技術(shù)

常規(guī)理化的分析主要是利用常規(guī)理化性能 分析儀測定潤滑油的粘度、水分、總酸值 (TAN)、總堿值( TBN)、不溶物/機(jī)械雜質(zhì)、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、灰分、殘?zhí)康戎笜?biāo)，并根據(jù)潤滑油這些性能指標(biāo)的變化，來判斷潤滑油的狀態(tài)和機(jī)械的磨損狀態(tài)。

光譜分析所獲得的油樣中含有的各種元素的成分及其含量，是評價柴油機(jī)磨合過程磨損的一個重要指標(biāo)。

鐵譜分析通過對潤滑油中磨損顆粒的形貌分析(形狀、表而紋理、邊緣、顏色等)及濃度分析，進(jìn)一步判斷機(jī)械摩擦副的磨損形態(tài)，從而為早期預(yù)報故障及保養(yǎng)、維修決策提供依據(jù)。

（2）潤滑油的選用

在選擇滑動軸承潤滑油時，要綜合考慮負(fù)荷、速度、間隙、溫度和軸承結(jié)構(gòu)等因素的影響。

在低速重載、有沖擊或供油不充分，以及起動、停車和變速時，軸承往往處于邊界潤滑狀態(tài)，而潤滑油的油性和極壓性會起到較大作用。

（3）潤滑油的供給狀況應(yīng)保證良好

潤滑油壓力過低，潤滑系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)正常的滑油循環(huán)和壓力潤滑，無法將足量的機(jī)油可靠地供至軸承與軸頸間，使軸承與軸頸間得不到充分的潤滑，摩擦熱散發(fā)少使軸承溫度升高異常從而導(dǎo)致軸承損壞。

（4）加強(qiáng)對滑油濾器的維護(hù)保養(yǎng)

加強(qiáng)對滑油濾器蹬維護(hù)保養(yǎng)可以防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入軸承與軸頸間，延長柴油機(jī)使用壽命的一項(xiàng)重要措施，應(yīng)按規(guī)定及時清洗或更換機(jī)油濾清器，以保持其濾清性能和效果，防止滑油過度臟污而造成軸承磨損與拉傷。

（5）加強(qiáng)航行值班管理

嚴(yán)格執(zhí)行值班制度，時刻注意滑油壓力的變化、溫度變化和冷卻情況,無冷卻水或水量不足，會使散熱效果變差，造成軸承工作溫度過高，使得潤滑油粘度下降，軸承與軸頸間的潤滑油膜不易形成和保持，軸承的潤滑條件惡化，造成軸承損壞。

2.良好的磨合

換新軸瓦或?qū)S頸修理后，不進(jìn)行磨合會直接導(dǎo)致或加速軸承故障。

磨合是配合件表面從初始狀態(tài)過渡到使用狀態(tài)的過程，新造配合件或其一換新后，在投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)前必須進(jìn)行磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，以使配合表面獲得初期有效的磨損和彼此適應(yīng)的形貌。

良好的磨合需要潤滑良好、配合面粗糙度合適、磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時間與負(fù)荷匹配。

磨合時，轉(zhuǎn)速由低到高，負(fù)荷由小到大，并合理分配運(yùn)轉(zhuǎn)時間。

3. 盡量減少柴油機(jī)繁頻停車起動及超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

往往一次起動中的磨損量是正常運(yùn)轉(zhuǎn)幾小時的磨損，如果起動時燃油量過大，軸瓦受沖擊負(fù)荷嚴(yán)重，容易產(chǎn)生裂紋。

軸瓦許多缺陷都與柴油機(jī)負(fù)荷過大——尤其是爆發(fā)壓力過高有關(guān)，所以應(yīng)避免柴油機(jī)長期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.定期檢查調(diào)整軸承間隙

檢查曲軸箱時就可用撬撥連桿，從大端前后移動情況判別連桿大端與曲柄銷的間隙, 每工作1200h-2000h，應(yīng)檢查測量主軸承間隙,應(yīng)該在間隙值達(dá)到磨損極限之前就調(diào)整間隙或更換軸瓦。

在運(yùn)轉(zhuǎn)中，若滑油過濾器、潤滑油泵等工作正常，而潤滑系統(tǒng)壓力明顯下降時，則間接反映軸承間隙有變大的可能，此時應(yīng)盡快檢查，調(diào)整軸承間隙。

（來源：船機(jī)幫）