齊克文

(4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

Z型軸系軸承溫度高的原因分析

齊克文

(4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

某全回轉(zhuǎn)拖輪Z型軸系中調(diào)心滾子軸承溫度高，導(dǎo)致軸承無(wú)法正常工作，文章根據(jù)Z型軸系和軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析軸承溫度高的原因，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，用以提高軸承的安裝精度。

Z型軸系；調(diào)心滾子軸承；調(diào)節(jié)環(huán)

1 故障經(jīng)過(guò)

某全回轉(zhuǎn)拖輪雙機(jī)雙槳驅(qū)動(dòng)，左、右軸系對(duì)稱布置，其Z型軸系為Rolls-Royce產(chǎn)品，軸系配用SKF調(diào)心滾子軸承，主機(jī)通過(guò)高彈聯(lián)接軸系。左軸系布置如圖1。

圖1 左軸系布置圖

該船在系泊試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)主機(jī)以712 r/min運(yùn)行10 min后，測(cè)得各軸承溫度如表1。

表1 主機(jī)712 r/min運(yùn)行10 min后各軸承溫度 ℃

從表1看出，左軸系No.5軸承溫度達(dá)到了65 ℃，明顯高于其它軸承溫度，但是符合“設(shè)備安裝操作手冊(cè)”中規(guī)定的軸承溫度不超過(guò)75 ℃的要求。主機(jī)繼續(xù)以712 r/min運(yùn)行30 min后，該軸承溫度達(dá)到75 ℃，其它軸承溫度無(wú)明顯升高。為了確定該軸承溫度是否繼續(xù)上升，操作人員控制主機(jī)以額定轉(zhuǎn)速750 r/min運(yùn)行10 min后，測(cè)得該軸承溫度達(dá)到88 ℃，并且軸承溫度有繼續(xù)上升趨勢(shì)。操作人員降低主機(jī)轉(zhuǎn)速至712 r/min運(yùn)行30 min后，該軸承溫度回落至65 ℃。為防止軸承因溫度過(guò)高而損壞，決定停止系泊試驗(yàn)，查找軸承溫度高的原因并解決。

2 勘查情況

查閱隨機(jī)資料，拆檢該軸承，軸承結(jié)構(gòu)如圖2。該軸承為雙列調(diào)心滾子軸承，外觀檢查軸承工作表面狀態(tài)良好，無(wú)異常摩擦痕跡；斜套固定螺母無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，鎖緊裝置良好；潤(rùn)滑脂約占軸承座殼體空腔容積1/3，油脂色態(tài)良好，無(wú)雜質(zhì)，無(wú)氧化、乳化等變質(zhì)現(xiàn)象；軸承兩端密封與殼體無(wú)接觸，無(wú)刮擦痕跡。

用百分表和塞尺對(duì)軸承進(jìn)一步測(cè)量檢查。

軸承外圓相對(duì)于軸線徑向誤差值為0.01 mm，軸承端面相對(duì)于軸線傾斜偏差值為0.24 mm，符合“設(shè)備安裝操作手冊(cè)”要求的軸承與軸線偏斜不超過(guò)0.3°的要求；塞尺檢查軸向調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙為0.06 mm，調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙明顯小于“設(shè)備安裝操作手冊(cè)”中要求的0.25～0.35 mm的范圍。

初步判斷軸承軸向調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙小是該軸承溫度高的主要原因。

3 原因分析及結(jié)論

該調(diào)心滾子軸承具有2列滾子，其軸向游隙和徑向游隙有正比例關(guān)系，主要用于承受徑向載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。該軸承徑向載荷能力高，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷；調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。

該軸承外圓前、后兩端面與軸承殼體間各有一個(gè)半圓形的軸向調(diào)節(jié)環(huán)，用于限制中間短軸的軸向位置和軸向浮動(dòng)。該軸承除了承受中間軸和萬(wàn)向節(jié)軸的軸向浮動(dòng)推力外,還受到因軸的彎曲或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的徑向負(fù)荷，相比直軸系軸承承受了更多的附加力，工作條件較為惡劣。

當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙低于設(shè)計(jì)值時(shí)，軸的正常軸向浮動(dòng)會(huì)受到限制，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致軸承軸向游隙和徑向游隙同時(shí)減小，使軸承負(fù)荷比較集中，且負(fù)荷集中部位進(jìn)入潤(rùn)滑油脂較少，出現(xiàn)應(yīng)力集中、潤(rùn)滑不良、散熱不好、磨損加劇等導(dǎo)致的軸承溫度高現(xiàn)象，而且還使軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)正常的軸向交變浮動(dòng)負(fù)荷不能有效釋放，更多地作用到了軸承本體上，使軸承負(fù)荷增大，溫度升高。

最終確定軸承安裝歪斜導(dǎo)致的軸向調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙小是該軸承溫度高的主要原因。

4 解決方案

松開(kāi)軸承底座螺栓，調(diào)整軸承，重新對(duì)中，對(duì)中合格后對(duì)軸承底座的鋼質(zhì)墊片進(jìn)行更換和重新研配。研配要求如下。

1)鋼制墊片平面上每25 mm×25 mm范圍內(nèi)著色點(diǎn)不少于3～5個(gè)。

2)鋼制墊片安裝后，墊片與底座和船體基座接觸面間隙應(yīng)用0.05 mm塞尺不得插入，局部允許插入，但插入深度不超過(guò)10 mm。

安裝鋼質(zhì)墊片后，按要求緊固軸承底座螺栓。最終測(cè)得軸承對(duì)中偏差SAG值為0.01 mm；GAP值為0.05 mm，塞尺檢查調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙為0.30 mm，軸承對(duì)中及調(diào)節(jié)環(huán)側(cè)隙符合“設(shè)備安裝操作手冊(cè)”要求。

經(jīng)過(guò)重新試驗(yàn)，主機(jī)轉(zhuǎn)速為712 r/min并運(yùn)轉(zhuǎn)30 min后，軸承溫度為51 ℃；當(dāng)主機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速750 r/min并運(yùn)行120 min后，軸承溫度只有52 ℃，軸承溫度穩(wěn)定，沒(méi)有繼續(xù)上升趨勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

從考慮軸系的定位精度要求和安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等方面考慮，調(diào)心滾子軸承被廣泛應(yīng)用到許多船舶的軸系中去。造成軸承溫度高的原因有很多種，但其主要原因就是軸承與軸線對(duì)中超差影響軸承滾子的游隙，嚴(yán)重的會(huì)造成滾珠不在軸承滾道的正確位置滾動(dòng)，使其出現(xiàn)應(yīng)力集中、局部負(fù)荷急劇增加、潤(rùn)滑不良等導(dǎo)致的軸承溫度高的現(xiàn)象。

The high temperature on the bearing of the center-adjusting roller of Z axle in the full-rotating towboat makes the bearing working abnormally.According to the structure feature of Z axle,the cause for the high temperature is analyzed，the accuracy of installation is raised with the experience concluded.

Z axle;center-adjusting roller bearing；regulating ring

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.004

齊克文(1977-)，男，山東海陽(yáng)人，助理工程師，大學(xué)?？疲饕獜氖螺啓C(jī)技術(shù)工作。

2014-08-28