船舶軸系中間軸承的研究與探索

崔元桃 葉 華 曹海健

1 船舶軸系中間軸承的種類和新舊標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別

船舶軸系中間軸承是船舶動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分，用于承受軸系負(fù)荷，保證軸系正常工作。軸系中間軸承分為滑動(dòng)式和滾動(dòng)式兩種類型。在我國現(xiàn)行最新的中間軸承規(guī)范中，滑動(dòng)式中間軸承有GB/T14364—2008和JT/T259—2004兩種標(biāo)準(zhǔn)，前一種是國家標(biāo)準(zhǔn)，也是目前我國造船行業(yè)用得最多的標(biāo)準(zhǔn)，是根據(jù)GB/T14364—1993重新修訂而來的，與GB/T14364—1993相比，新標(biāo)準(zhǔn)取消了無上瓦的中間軸承，規(guī)定準(zhǔn)80～220 mm為帶上瓦的單油鍥滑動(dòng)式中間軸承，準(zhǔn)250～1 000 mm為帶上瓦的多油鍥滑動(dòng)式中間軸承，同時(shí)對軸承的許用比壓進(jìn)行了修改，將原來的0.6 MPa提高到了1.0 MPa。國外的規(guī)范中通常規(guī)定滑動(dòng)軸承的比壓為0.8 MPa。JT/T259—2004為交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有4種型式，其中A型、B型和C型為滑動(dòng)式中間軸承，D型為滾動(dòng)式中間軸承，與JT/T259—1995相比，它們只是代號上有了點(diǎn)變化，安裝型式和尺寸都沒有改變。調(diào)心中間軸承雖然也被廣泛使用，但在我國還沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)，可以參照各生產(chǎn)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇使用。

2 滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承的比較

滾動(dòng)軸承包括球軸承和滾子軸承，設(shè)計(jì)滾動(dòng)式中間軸承往往要比設(shè)計(jì)滑動(dòng)式中間軸承容易得多，因?yàn)樗恍韪鶕?jù)所需設(shè)計(jì)的中間軸承軸徑和轉(zhuǎn)速以及載荷從軸承樣本上選擇合理的軸承，再根據(jù)所選軸承設(shè)計(jì)出軸承的殼體就可以了。對于載荷和轉(zhuǎn)速不太苛刻的許多應(yīng)用場合，滾動(dòng)軸承能更適應(yīng)于油脂填充的密封結(jié)構(gòu)工作，在整個(gè)使用期內(nèi)不需要或很少需要再加油脂和維護(hù)。因?yàn)闆]有什么磨損表面要修復(fù)，所以若有備用的滾動(dòng)軸承更換就很方便，同時(shí)滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)要比滑動(dòng)軸承小得多。但是，滾動(dòng)式中間軸承的中間軸至少有一端是可拆聯(lián)軸節(jié)。

滑動(dòng)式中間軸承是目前船舶上用得較多的中間軸承，即使是最新型的滑動(dòng)軸承也比滾動(dòng)軸承容易更換，特別是由于大多數(shù)滑動(dòng)軸承都容易做成剖分式結(jié)構(gòu)，故不需移動(dòng)中間軸就可以將它們拆卸。滑動(dòng)軸承的承載能力可以比滾動(dòng)軸承大很多，也適合在較高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)?；瑒?dòng)軸承傾向于逐漸地磨損，而不會(huì)沒有預(yù)兆就突然損壞。現(xiàn)在的滑動(dòng)式中間軸承設(shè)計(jì)時(shí)都安裝了溫度傳感器或表盤式溫度計(jì)，可以對中間軸承軸瓦的工作溫度和潤滑油溫度進(jìn)行現(xiàn)場測量，一旦出現(xiàn)軸瓦溫度和潤滑油溫度偏高或燒瓦現(xiàn)象就可以立即分析原因，現(xiàn)場進(jìn)行解決。

滑動(dòng)式調(diào)心中間軸承現(xiàn)在在船舶行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。調(diào)心中間軸承軸瓦采用球體結(jié)構(gòu)，可以在軸承殼體內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這降低了軸承的安裝要求。但是由于軸瓦和軸承殼體的配合為球面配合，故其對軸瓦和殼體的加工要求比以前更高了，加工難度也比以前大。軸承的冷卻是通過冷卻盤管的熱交換來進(jìn)行的，冷卻盤管是由B10鎳銅管彎曲制成，這就減少了冷卻海水對軸承殼體的腐蝕。

3 滑動(dòng)式中間軸承的工作原理

中間軸承用于承受船舶中間軸系負(fù)荷。軸系運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，固定于軸上的甩油盤將油池內(nèi)的潤滑油通過注油斗帶入軸和軸瓦的間隙，并通過軸系的運(yùn)轉(zhuǎn)在軸與軸瓦之間形成潤滑油膜，使摩擦只發(fā)生在流體內(nèi)部，保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)安全。由于軸瓦采用球體型自位式結(jié)構(gòu)，軸瓦在軸承座內(nèi)可以靈活自調(diào)，故球面中間軸承增加了自調(diào)心功能，消除了由于軸系振動(dòng)、微量變形、對中精度不高等造成的軸承接觸面受力不均衡的情況。軸承因摩擦產(chǎn)生的熱量通過冷卻水腔（冷卻盤管）內(nèi)流動(dòng)的冷卻水帶走。

4 滑動(dòng)式中間軸承的間隙

合理的軸承間隙對于油潤滑滑動(dòng)軸承來說非常重要。如果軸承間隙過大，那么軸承的潤滑油膜僅是很窄的一段弧長，以致產(chǎn)生較高油膜壓力的區(qū)域很小，所以軸承的總承載力也不會(huì)很大，而較小離最佳值的向上偏移帶來的影響是很難嚴(yán)格確定的。另一方面，過小的間隙能夠很快導(dǎo)致過熱和損壞。因此，在設(shè)計(jì)中首先根據(jù)軸頸尺寸確定一個(gè)最小的允許間隙是非常重要的，然后才需確定直徑公差，這個(gè)公差將保證比最小間隙總是稍大一些。我國的中間軸承標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)明確規(guī)定了供設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)時(shí)選用的中間軸承安裝間隙，中間軸承的磨損極限間隙在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也有明確規(guī)定，即通常不超過安裝間隙的2.5倍。

軸承間隙的大小往往在軸承安裝時(shí)需要測量和報(bào)驗(yàn)。瓦錫蘭中間軸承在圖紙上只是標(biāo)注了軸承內(nèi)孔的尺寸和公差，而不是標(biāo)注軸承的安裝間隙，但我國的中間軸承標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)注的是軸承的安裝間隙?？紤]到軸的加工公差，對軸承內(nèi)孔的加工要求就比較高。特別是對于多油鍥中間軸承，按照我國造船行業(yè)的習(xí)慣要求，往往需要軸承下軸瓦和中間軸進(jìn)行拂配，軸承間隙是在下軸瓦與假軸拂配后通過鏜上軸瓦內(nèi)孔來保證的，有時(shí)安裝后會(huì)出現(xiàn)軸承間隙超差的現(xiàn)象，如果間隙偏小可以通過刮瓦來進(jìn)行修正，如果間隙偏大一點(diǎn)點(diǎn)，我們認(rèn)為對軸承的使用也不會(huì)有影響。

5 滑動(dòng)式中間軸承合金材料的選擇

關(guān)于鑄造軸承合金，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1174—92對其化學(xué)成分和機(jī)械性能以及檢驗(yàn)規(guī)則都有明確規(guī)定。參照國內(nèi)外相關(guān)資料，筆者認(rèn)為對于滑動(dòng)軸承來說，錫基軸承合金材料始終優(yōu)于其他合金，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）在適當(dāng)加熱時(shí)，它對于鋼鑄鐵和青銅有很好的粘附性。

（2）它與各種普通潤滑油均有良好的浸潤性，所以在軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后仍能保持一層油膜。

（3）它的嵌入性比當(dāng)今任何軸承襯材料都要好，這就意味著外部物質(zhì)很容易嵌入或滲進(jìn)，特別是在啟動(dòng)時(shí)接近于金屬對金屬直接接觸的條件下，凸出的微粒嵌入后不會(huì)劃傷軸徑。

（4）在啟動(dòng)時(shí)或瞬時(shí)過載條件下，它較硬的材料能更好地應(yīng)對潤滑不足的情況。

（5）它容許輕微的軸頸不同軸度或負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的撓度，這比更硬的材料要好。

（6）它不會(huì)被含硫燃料燃燒產(chǎn)生的酸性物摻入潤滑油而引起銹蝕。

（7）采用白合金軸承襯的軸承在磨損或損壞后可更換軸承襯。

（8）遇到厚壁軸承時(shí)，它可以用刮削來校正輕微的不同軸度或諸如此類的缺點(diǎn)。

白合金材料雖然在滑動(dòng)軸承中得到了廣泛的應(yīng)用，但其也存在一些缺點(diǎn)：它的壓縮疲勞強(qiáng)度較低，而且會(huì)隨著溫度升高而迅速減小。

6 結(jié)語

本文簡要介紹了船舶軸系中間軸承的種類和新舊標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別，比較了2種中間軸承的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了滑動(dòng)式中間軸承的工作原理、軸承間隙的選擇以及安裝過程中容易出現(xiàn)的問題和白合金軸承的優(yōu)缺點(diǎn)，還有許多內(nèi)容本文沒有一一介紹?？偠灾?，船舶軸系中間軸承的設(shè)計(jì)和選用需要根據(jù)具體情況而定，如果出現(xiàn)什么問題可以請教軸承制造廠的相關(guān)人員。

［1］威爾遜R J.滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì)手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1989

［2］GB/T14364—2008 船舶軸系滑動(dòng)式中間軸承［S］

［3］JT/T259—2004 內(nèi)河船舶軸系中間軸承［S］

［4］陳紹綱主編.輪機(jī)工程手冊［M］.北京：人民交通出版社，1992

［5］GB/T1174—92 鑄造軸承合金［S］