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二沖程柴油機主軸承座損傷原因分析及修理工藝

2009-09-14

陳阿貴；張凱峰
（大連中遠船務工程有限公司）

　　摘要：文章探討了船舶主機主軸承座損傷的原因及修理方法，通過實例介紹了同類柴油機在拆裝主軸承中應注意的問題和出現損傷問題的修理工藝和經驗，供同行借鑒。
　　關鍵詞：主軸承座；損傷；分析；修理工藝。
　　Abstract: In this paper, the reason and workmanship of M/E main bearing seat scratch probed, what should be pay attention when the same kind diesel engine main bearing taking out & fitting back and the experience of repairing are introduced and referenced.
　　Key words: Main bearing seat；damage; Analysis；Repairing technique
　　前言
　　修船工作中常常遇到一些疑難的問題, 剛剛發現時令人感覺難以處理, 或者說難度很大,無從下手,但是從工作原理和設計規范要求入手研制輔助修理的工裝工具，往往會找到解決的辦法, Z近在某船廠修理的船舶中就遇到了一件這樣的工程。
　　主軸承座損傷的基本情況
　　那是一條八萬噸級的希臘籍散裝船, 其中主機有船檢項目:第七道主軸承拆檢. 這種工程屬于常規工程. 但是意外就在這次作業中發生. 其主機機型是B&W 6L80GBE, 缸徑φ800mm, 轉速106rpm,功率18400KW，行程1950mm. 施工人員按說明書要求分解主軸承, 1）從主管上拆下滑油管，2）盤車使曲臂朝向主機排氣側；在螺栓上安裝定距環和液壓拉伸器借助液壓拉伸器，松開主軸承螺栓上的螺母；3）在機架壁板上安裝帶有鋼絲和吊具的導向滑輪將吊具安裝到軸承蓋上，安裝兩個滑輪，交替使用滑車拆卸軸承蓋和上軸承襯，4）將軸承蓋吊離螺柱并放到相鄰的螺栓上；5）在軸承蓋上安裝帶有兩根繩索的吊具，交替地使用滑輪將軸承蓋從主機內吊出；6）將橫梁放在機座內，其兩端靠在中間體橫梁上，把液壓千斤頂放在橫梁和曲臂之間；7）將液壓千斤頂連接到高壓油泵上，泵壓直到曲軸抬高0.2mm；8）導向輪內按鋼絲，拉轉下軸承襯直到它轉到主軸頸上方；9）按與拆上軸承襯相同的辦法從機上拆出下軸承襯。船檢檢驗上下主軸瓦外觀和磨合面合金情況都在正常范圍內。重新安裝主軸承時，檢查間隙和放入必須的墊片，然后用液壓工具把緊主軸承蓋，這要分三個步驟：先把緊前兩個螺柱上的螺帽，然后把緊后兩個，Z后重新把緊前兩個螺柱的螺帽。注意在下軸襯重新裝入前，不要移開抬升曲軸的工具。按部就班地檢查完上下軸承，之后又重新測量軸承的間隙如下：

　　此間隙不正常，此機型主軸承和主軸承間隙為0.35-0.45mm, 因此我們又把軸承打開，發現上面滑油管折斷，定位銷將下軸承表面拉出寬10mm，深3-4mm，相距70mm的兩道溜子。
　　原因分析
　　根據上述情況分析軸承是在沒把緊的時候有人盤車，上下軸承隨著主軸轉動造成的。軸承是厚壁瓦，材料為中碳鋼（35#）表面澆注錫銻軸承合金（ZChSnSb11-6），瓦背與瓦座接觸是鋼與鋼接觸，其摩擦系數為0.10-0.15；曲軸與軸承接觸為鋼與軸承合金接觸，其摩擦系數是0.2。在軸承上蓋沒有把緊的情況下，盤車機帶動曲軸轉動時，曲軸與軸承的摩擦力大于軸承與軸承座的摩擦力，同時根據扭矩公式
　　M=30P/πn
　　式中P------軸功率（w）
　　n------軸轉速（r/min）
　　已知軸功率P=15000w，軸轉速n=0.5r/min，計算得M=286624.2N.m
　　再根據F=M/R
　　式中F------作用在曲軸外圓的扭力（N）
　　R------曲軸半徑（m）
　　已知曲軸半徑R=0.4m，計算得F=716560.5N
　　再根據F/πｒ２≤σ
　　式中ｒ------定位銷Z大直徑ｍｍ
　　σ------材料屈服極限Ｎ／mm２
　　已知 : σ=480Ｎ／mm２，計算得r≥21.8mm.其截面積S=1492.8 mm２大于兩只Φ10的定位銷和Φ22×2的滑油管的截面積222.9 mm２，當盤車機帶動主軸轉動時，上下軸承隨著主軸轉動折斷定位銷和滑油管，折斷的定位銷將主軸承座表面拉出了溜子。
　　主軸承座損傷的修理工藝方法
　　現在問題明確了，即主軸承座表面拉痕損傷的處理。主軸軸徑φ730，主軸承座孔φ815mm，那麼就是要在直徑φ815mm，42.5mm寬的弧面中來現場作加工和刮磨的工作。這種情況比較少見，找不到現成的方法修理，我們便試著自己研制工具進行加工修理。主軸瓦寬度420mm，拉痕寬度70mm，將拉痕處理后使用面積是總面積的83.3%大于標準的75%，那麼這個拉痕是可以修理的。
　　首先，為了確定拉痕凸起的高度，加工了外徑為φ42.50mm，φ42.25mm, φ42mm, φ41.75mm, φ41.50mm, φ41.25mm長度200mm的尼龍套管,用細尼龍繩分別從中間串起,把尼龍套管從大到小依次放在下瓦座和曲軸之間,從第七道軸承兩側拉細尼龍繩使尼龍套管通過,測得φ41.50mm剛好通過，而φ41.75mm不能通過，則凸起在0.75-1.00mm之間。通常機座材料為30#優質碳素結構鋼,其化學成分和機械性能如下:
　　化學成分(%)

　　機械性能

　　根據實際情況設計如圖車刀夾具：

　　加工程序是先用圖中1所示刀槽，選擇高速鋼刀具W18Cr4V尺寸為：8mm×8mm×80mm，其化學成分和機械性能：
　　化學成分（%）

　　機械性能

把刀條點焊到刀槽上，使刀露出刀架3mm，將刀架用螺栓把緊到主軸上，這樣刀口剛好距主軸表面1mm, 盤車一圈，然后每一次在主軸和刀架之間加0.05mm銅墊用來進刀,這樣反復操作直到刀口距瓦座表面0.20mm停止.此時考慮到主軸和軸承座孔的中心相對位置相差0.20mm,且為了不碰到軸承座本體,此時換用浮式刮刀,即取下圖1中使用的刀條,使用圖2中刀槽,先在2個φ7的孔中安2個彈簧,彈簧中徑φ5mm,鋼絲直徑2.5mm,長度36mm，彈簧剛度262N/mm,選用80#彈簧鋼絲；再將刀架把緊到主軸上，安上刀條，反復盤車依靠彈簧的彈力進刀，將剩下的0.20mm凸起刮掉，且不傷到本體。浮式刮刀及主軸和軸承座孔的相對位置如圖所示：

　　按照制造要求主軸承座內表面應達到表面出粗糙度Ra=32µm，公差等級IT6, 配合方式H6/s5。為了達到這個要求我們又制做了哈夫胎，內徑735mm,外徑815mm,寬80mm,外面裹一層150#砂布，用兩個特制的撐桿來回推動放到軸承座上的哈夫胎，靠砂布來對軸承座上表面進行拋光。Z后用φ42.50mm的尼龍套管檢測，剛好可以通過，接下來安裝軸承，按要求把緊螺栓后，測量主軸承間隙如圖說示：主軸間達到了使用要求。

　　結束語
　　通過以上實例可以了解到常規工程中也會隱藏著疑難的問題，我們在做常規工程中要嚴格按標準程序來進行。同時在我們遇到難題時，只要能把問題調查清楚，開闊思路，善于思考，終會找到解決問題的方法。
　　參考文獻：
　　[1] 《機械設計手冊》第三版. 成大先主編. 化學工業出版社. 1994年.
　　[2] 《輪機工程手冊》. 《輪機工程手冊》編委會人民交通出版社. 1994年.
　　[3] 《船用柴油機修理技術標準》. 中國船舶工業總公司發布. 1994年.
　　[4] 《簡明機械加工工藝手冊》.徐圣群編上海科學技術出版社. 1994年2月

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