作者：張勇

1　主軸承損壞的現(xiàn)象及損壞后的軸承如何拆裝：

****年8月，筆者管理的一艘船主機(jī)MAN6S60MCC發(fā)生了主機(jī)主軸承的損壞。

圖1

從圖1可見一個(gè)白合金碎片從軸承處間隙處出來(lái)。主軸承間隙明顯異常偏小且不均勻，過濾器內(nèi)部有白合金軸承材料物質(zhì)。可以確定該主軸承已經(jīng)發(fā)生了燒損。(這個(gè)故障是在進(jìn)行曲柄箱檢查及清洗滑油過濾器時(shí)被發(fā)現(xiàn)，軸承本身并沒有高溫或其他情況被觀察到)

當(dāng)時(shí)，船舶在印尼一個(gè)平臺(tái)等待裝貨，由于船舶所在地的特別情況，其他專業(yè)人員無(wú)法上船。只能靠船舶自身的能力進(jìn)行檢修。

船舶輪機(jī)長(zhǎng)和輪機(jī)員進(jìn)行該拆檢工作時(shí)，工程不順利。由于軸承燒損后，其尺寸發(fā)生了變化，厚度變得不均勻，常規(guī)方法無(wú)法拆卸。

圖2

圖2是說明書介紹的拆卸方法，上軸承拆卸順利，下軸承拆卸時(shí)，按說明書要求曲軸上升0.25mm，基本就可以進(jìn)行拆卸下瓦。但由于軸承出現(xiàn)燒損后，這樣的方案無(wú)法取出下軸承。怎么辦？

圖3

圖3是本次發(fā)生燒損的主軸承的上瓦。從圖片可見，有白合金燒熔在軸承表面，白合金組成材料高溫熔化，發(fā)生了流動(dòng)并在其他地方附著。上軸承厚度變得不均勻。

結(jié)合到上軸承的狀況，判斷下軸承狀況應(yīng)該不會(huì)比上軸承好。傳統(tǒng)方法拆卸的軸承是厚度均勻的，那么，軸承在運(yùn)行時(shí)形成了鍥型油膜，有間隙的地方，白合金就會(huì)去填充，而鍥型油膜的一個(gè)特點(diǎn)是軸頸在軸承孔內(nèi)偏向一邊。這也直接導(dǎo)致軸承的厚度在發(fā)生燒損后會(huì)發(fā)生不均勻的變化。嘗試各種初步的方案，經(jīng)過一天時(shí)間的努力，下軸承始終有一邊一直被軸頸壓住，沒有間隙出現(xiàn)。下軸承也就被壓在軸承座里面無(wú)法移動(dòng)。距離靠泊時(shí)間越來(lái)越臨近，留給我們的時(shí)間越來(lái)越緊促。

通過與柴油機(jī)組裝車間及MAN公司技術(shù)部門進(jìn)行聯(lián)系溝通后，首先將S60機(jī)的軸承頂升高度調(diào)整到0.60mm（需要提前松開前后兩道主軸承螺栓）；還是沒有間隙出現(xiàn)，通過壓軸承的專用工具將軸承的松邊（有間隙的一邊）向軸承的緊邊（無(wú)間隙的一邊）壓，請(qǐng)注意這個(gè)操作與說明書的操作要求相反。因?yàn)椋@個(gè)時(shí)候，軸承的緊邊的軸承厚度應(yīng)該是大于軸承松邊的，所以分析認(rèn)為，從緊邊向松邊壓，會(huì)很困難，很可能不成功。

圖4

圖4左邊的就是這個(gè)專用工具。在工具下部墊合適的材料，就可以通過主軸承的壓緊螺栓使軸承一邊受向下壓力，使得下軸承從另外一邊從軸承座內(nèi)壓出。

利用這種方法，在軸承被壓出約300mm后，軸承松動(dòng)，可以正常取出。（用說明書介紹的方法，用鋼絲繩葫蘆的配套方案無(wú)法正常取出燒損嚴(yán)重的軸承。）

圖5

圖5是下軸承拆卸出來(lái)后的照片，經(jīng)過測(cè)量確實(shí)如我們的分析，軸承的厚度嚴(yán)重不均勻，瓦口兩邊厚度相差0.30mm以上。而軸承的整體間隙才只有0.15mm。這個(gè)厚度導(dǎo)致曲軸在軸承座孔里面是偏向一邊的。

2　損壞原因分析

這道主軸承發(fā)生了多次的損壞。從該輪****年出廠以來(lái)，這道主軸承已經(jīng)損壞了不少于5次（目前能找到的資料是5次）。其中4次是MAN公司專業(yè)團(tuán)隊(duì)上船進(jìn)行的修理。每次修理經(jīng)過一段時(shí)間后，又會(huì)發(fā)生損壞。

初步懷疑，該道主軸承超負(fù)荷，導(dǎo)致了疲勞損壞。主軸承從原理上說很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)曲軸的支撐件。二沖程柴油機(jī)，曲軸無(wú)上升拉力，上瓦不受力。原則上上瓦無(wú)磨損。MAN公司對(duì)于軸承的負(fù)載測(cè)試，有一個(gè)可接受的范圍，對(duì)于這種60機(jī)而言，這個(gè)極限達(dá)到40噸。

圖6

從圖6中我們可以?顯看出，雖然第七道軸承的負(fù)荷并沒有超過設(shè)計(jì)極限，但這道軸承的實(shí)際負(fù)荷明顯高于第六道很多。而第八道軸承一樣，負(fù)荷很輕，僅僅有0.4噸。

在柴油機(jī)正常工作的時(shí)候，一個(gè)燃燒沖程的一個(gè)爆壓，30*30*3.14*120=340噸的力量從活塞桿向下傳遞，主軸承分擔(dān)這個(gè)負(fù)荷也會(huì)達(dá)到170噸每一個(gè)工作循環(huán)。實(shí)際工作的沖擊負(fù)荷遠(yuǎn)大于靜態(tài)軸承負(fù)荷，所以，軸承的負(fù)荷承載能力在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的時(shí)候區(qū)別很大。

在軸承負(fù)荷不均勻的情況下，沖擊交變的工作負(fù)荷對(duì)于主軸承的負(fù)荷分配可能會(huì)更加的劇烈，很可能導(dǎo)致軸承負(fù)荷的超標(biāo)。MAN并沒有給出軸承負(fù)荷不均勻性的極限的方面的參數(shù)。筆者認(rèn)為這是需要予以明確的地方。

另外，從損壞的記錄發(fā)現(xiàn)，每一次發(fā)生的損壞，上軸承都有損壞的情況發(fā)生。而正常工作的軸承，上軸瓦基本都無(wú)磨損的痕跡。這說明，該道主軸承的工作情況有異常。

軸承間隙方面。MAN公司Z新的要求，對(duì)于軸承的安裝間隙進(jìn)行了縮小，間隙縮小到了0.15mm左右。本次8月份損壞的這道主軸承就是在一年前年MAN公司工程師主導(dǎo)的修理下，將間隙由0.3mm左右調(diào)整到0.15mm左右的間隙。對(duì)此筆者有不同的意見。間隙調(diào)小的目標(biāo)是防止或者減少軸頸在軸承孔中的跳動(dòng)，使得軸頸運(yùn)行更加平穩(wěn)，減少鍥型油膜支撐油壓的變化和沖擊，從而延長(zhǎng)軸承使用壽命。這對(duì)于工作良好的軸承，這種方案是有利的。但該機(jī)器的這道主軸承損壞多次，每次都是使用一年到兩年后發(fā)生損壞，每次損壞都發(fā)現(xiàn)有上軸承的損壞，每一次損壞的都是這一道主軸承。每次修理的時(shí)候，軸頸表面經(jīng)過修理都符合MAN柴油機(jī)設(shè)計(jì)的表面質(zhì)量要求，軸頸與軸承的接觸面積也符合規(guī)定，軸承負(fù)荷也并不超標(biāo)，沒有明顯不符合要求的地方，但還是經(jīng)常損壞，這說明這道主軸承工作有其特別的地方。特別在哪里？筆者認(rèn)為，可能這里是船體或者軸系的一個(gè)振動(dòng)節(jié)點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)的某一個(gè)船舶浮態(tài)下，產(chǎn)生了異常的振動(dòng)，導(dǎo)致軸承異常受力，表面合金層的疲勞破壞。這種所謂的特別也許就在船體的某一個(gè)裝載狀態(tài)下，以某一個(gè)轉(zhuǎn)速航行時(shí)才會(huì)發(fā)生。而何時(shí)發(fā)生根本從外部無(wú)法被發(fā)現(xiàn)。多次的這種特別工況工作后，導(dǎo)致了軸承表面合金的脫層，Z終導(dǎo)致軸承的嚴(yán)重?fù)p壞。

回到剛剛討論的主題，軸承間隙的影響。上次修理的時(shí)候?qū)⑤S承間隙調(diào)整在0.15mm（厚壁軸承），這種調(diào)整會(huì)導(dǎo)致主機(jī)運(yùn)行時(shí)，主軸承上升后，間隙進(jìn)一步減小，從而導(dǎo)致主軸承的油道進(jìn)入的新鮮的潤(rùn)滑油更加的少。從而導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑油的散熱功能減弱。在發(fā)生了特別工況的情況下，由于進(jìn)入的低溫潤(rùn)滑油太少，不足以帶走軸承異常運(yùn)行的熱量，從而導(dǎo)致白合金高溫后，出現(xiàn)了軸承合金材料的軟化甚至合金材料的移動(dòng)，部分下軸承的白合金材料移動(dòng)到了上軸瓦上粘結(jié)在上軸瓦上。下軸承的厚度也發(fā)生了明顯的變化，明顯的厚度不均勻，表面粗糙。萬(wàn)幸的是，船舶的輪機(jī)長(zhǎng)和輪機(jī)員及時(shí)發(fā)現(xiàn)了軸承出現(xiàn)的這種異常，并及時(shí)進(jìn)行了匯報(bào)。防止了故障的進(jìn)一步惡化。而這種惡化可能就一個(gè)航次，數(shù)十小時(shí)甚至數(shù)小時(shí)的運(yùn)行都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果發(fā)生。船舶的及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)問題避免了一次嚴(yán)重主機(jī)故障的發(fā)生。如果等到曲柄銷油霧報(bào)警發(fā)生，那一切都已經(jīng)發(fā)生了，問題就不是更換一個(gè)軸承這么簡(jiǎn)單了。

就討論的軸承的間隙問題，我們?cè)诒敬胃鼡Q軸承的時(shí)候，考慮這種因素，將主機(jī)主軸承間隙調(diào)整到0.40mm，加大本道主軸承的間隙，目的為了加強(qiáng)這道主軸承的冷卻。從后來(lái)運(yùn)行監(jiān)控情況看，開始低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，該主軸承的溫度低于其他主軸承2度，但在常車運(yùn)行時(shí)，該主軸承的溫度又高于其他主軸承2-3度。

3　解決方案

就已經(jīng)發(fā)生的多次損壞，如何才能徹底修復(fù)該主軸承？每一次修理后，都符合柴油機(jī)設(shè)計(jì)的工作條件的要求。但通過幾次的損壞后，越來(lái)越不知道該如何回答這個(gè)問題了。這個(gè)問題的徹底解決，也許不在這道軸承的本身，也許在船體的某一個(gè)或者某些部位增加一些結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，干擾一下船體振動(dòng)的特性，問題可能就解決了。但在哪里增加？這個(gè)就是一個(gè)專業(yè)性非常強(qiáng)的問題了。船舶的各種不同的浮態(tài)可能也都不一樣。這個(gè)問題難解決。每一次修理，都是徹底修理的，軸頸表面檢查拋光，軸承換新，間隙調(diào)整等等都做了。但還是會(huì)損壞。怎么辦？

筆者認(rèn)為，首先我們要明確知曉該主軸承的更具體的工作狀態(tài)。比如，軸承的溫度變化。對(duì)于大型主機(jī)的建造規(guī)范，有主機(jī)曲柄銷油霧濃度報(bào)警就可以不需要主軸承溫度報(bào)警。這個(gè)是二選?的配置。針對(duì)該輪主機(jī)的現(xiàn)狀，有油霧濃度報(bào)警不足以防止該機(jī)型主軸承的嚴(yán)重?fù)p壞發(fā)生。安裝一套主軸承的溫度監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)疑是一個(gè)有意義的選擇。

圖7

圖7這套系統(tǒng)就是筆者聯(lián)系安裝的主軸承溫度間隙系統(tǒng)。

圖 8

圖8即為這種監(jiān)控系統(tǒng)的顯示界面。可以顯示每一道主軸承的溫度，并可以設(shè)定一個(gè)報(bào)警的溫度。

通過安裝這樣一套系統(tǒng)，對(duì)該主機(jī)所有主軸承的工作溫度進(jìn)行持續(xù)的在線監(jiān)控。這樣我們就可以了解到不同情況下，軸承的溫度變化情況，從一個(gè)長(zhǎng)期的記錄上，我們有可能分析出軸承溫度變化的規(guī)律，在何種情況下，軸承會(huì)出現(xiàn)異常溫升現(xiàn)象。這套系統(tǒng)的安裝，也能有效防止出現(xiàn)軸承嚴(yán)重?fù)p壞的發(fā)生。在軸承出現(xiàn)高溫時(shí)，在燒損前就會(huì)被發(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取措施完全可以避免出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞。

很顯然，這是防止主軸承出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的長(zhǎng)效措施。

另外，就是定期的對(duì)軸承進(jìn)行檢查。對(duì)于軸承的檢查，平常的檢查，無(wú)需解體。可以進(jìn)行軸承間隙的測(cè)量，軸承發(fā)生損壞，間隙肯定會(huì)發(fā)生變化。另外就是軸承的刮檢。

圖9

圖9是MAN公司推薦的軸承的檢查方法。特別是主軸承，由于曲柄臂的影響，我們的肉眼無(wú)法觀察到軸承的更多細(xì)節(jié)，通過做一個(gè)小工具，對(duì)軸承與軸頸配合部位進(jìn)行刮檢，能有效的及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承存在的異常情況。用刮檢工具，對(duì)主軸承，連桿軸承，十字頭軸承與軸徑貼合的邊緣進(jìn)行刮檢。只要工具能夠連續(xù)走過光滑的表面，沒有缺口及多余物質(zhì)，就是正常的現(xiàn)象。只要有白合金出來(lái)，一般都會(huì)有缺口或者有異物被感受到。

另外，就是定期的拆檢。雖然，原則上來(lái)說只要刮檢和間隙檢查沒有問題， 軸承的運(yùn)行就是正常的。但這種檢查無(wú)法發(fā)現(xiàn)早期的軸承表面的疲勞現(xiàn)象。如軸承表面白合金的龜裂現(xiàn)象發(fā)生的初期。軸承白合金的損壞和柏油馬路表面損壞的機(jī)理很像，都是在液體壓力作用下，液體破壞表面進(jìn)入材料內(nèi)部，產(chǎn)生裂紋并逐步擴(kuò)展。馬路一般在雨天會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞就是這個(gè)原理，軸承情況一樣?在異常壓力作用下，長(zhǎng)期工作導(dǎo)致軸承材料發(fā)生了疲勞，從而產(chǎn)生裂紋，并持續(xù)擴(kuò)展后的，脫鉛現(xiàn)象發(fā)生，繼而發(fā)生軸承的燒損。小范圍局部的脫鉛，軸承還可以正常運(yùn)行，脫鉛大了，軸頸支撐的液壓力就不足，從而發(fā)生軸頸與軸承材料的直接接觸，嚴(yán)重后果就會(huì)發(fā)生。

對(duì)于大型主機(jī)而言，輪機(jī)管理人員很少會(huì)去調(diào)整鏈條張緊輪。而一旦張緊輪松動(dòng)后會(huì)給軸系帶來(lái)附加的其他負(fù)載。這對(duì)軸承的工作是不利的。按說明書要求進(jìn)行調(diào)整時(shí)很簡(jiǎn)單的事情。也是輪機(jī)管理不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

厚壁軸承的