“勝利404”船艉軸軸承改造

李 峰

(中國(guó)石化勝利油田海洋石油船舶中心,山東 龍口 265725)

“勝利404”船艉軸軸承改造

李 峰

(中國(guó)石化勝利油田海洋石油船舶中心,山東 龍口 265725)

文章論述了艉軸橡膠軸承的失效形式，艉軸承改造的修復(fù)方案，進(jìn)行了2種方案的對(duì)比，論證了實(shí)施方案的可行性。制作了方案實(shí)施的專(zhuān)用工具，改造后取得了良好的使用效果。

橡膠套軸承；黏結(jié)；銅法蘭；漲管器；改造工藝

“勝利404”船是一艘擔(dān)負(fù)交通運(yùn)輸任務(wù)的交通艇，總長(zhǎng)14.28 m，船寬4.61 m,航速20 kn。全船殼體系鋁合金制造，艉軸承采用海水潤(rùn)滑，配2臺(tái)底特律8v-71主機(jī)，每臺(tái)功率235 kW，最高轉(zhuǎn)速2 200 r/min，屬于雙軸雙槳式快艇。

1 艉軸承結(jié)構(gòu)及失效形式

“勝利404”船艉軸是不銹鋼軸，前后軸承處軸徑D56 mm，前軸徑與銅套形成配合，后軸徑與橡膠套形成配合。銅套與橡膠套全部鑲嵌在船體底孔內(nèi)，以過(guò)盈形式安裝。作為后軸承的橡膠套結(jié)構(gòu)，是橡膠套在銅套內(nèi)徑整體鑄造，然后整體裝入船體底孔。后軸承為水潤(rùn)滑形式，因?yàn)榇溯S長(zhǎng)期在海水環(huán)境下工作，因此，將前后軸承之間的中間段用環(huán)氧樹(shù)脂黏玻璃絲布包裹進(jìn)行保護(hù)。前軸承處使用盤(pán)根密封，保證海水無(wú)法進(jìn)入船艙。后軸承采用V型托架固定，艉軸前端錐部安裝法蘭盤(pán)，與主機(jī)離合器輸出軸法蘭盤(pán)連接，形成完整的主機(jī)、離合器、艉軸、螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)?！皠倮?04”船夏季出海作業(yè)，冬季放置陸地。

塢修時(shí)發(fā)現(xiàn)該船艉軸承的橡膠套已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，主要是因?yàn)殚L(zhǎng)年的海水腐蝕，放置陸地上的風(fēng)干裂紋及艉軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊、振動(dòng)和磨損等綜合原因，導(dǎo)致橡膠套已經(jīng)無(wú)法正常使用，需要重新?lián)Q新。在拆卸時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，橡膠套的底套(銅質(zhì))拿不下來(lái)，它的結(jié)構(gòu)是將橡膠套粘貼在銅套的內(nèi)圈上，然后將整套以過(guò)盈配合壓入艉軸承支架的底孔內(nèi)，形成艉軸承結(jié)構(gòu)。

2 修復(fù)方案論證

正常的修復(fù)方案是將銅套取出，整體鑄造橡膠套與銅套，然后再整體壓入底孔內(nèi)。因?yàn)殂~套絕對(duì)不可能完整取出，只有將它破壞才能取出，所以針對(duì)這個(gè)情況我們迅速制定了2套修復(fù)方案：①拆掉銅套，再原樣加工一套進(jìn)行安裝；②銅套不拆，加工橡膠套粘貼銅套成形。我們對(duì)這2種方案進(jìn)行了分析論證，因?yàn)殂~套與鋁合金之間的過(guò)盈，銅套又是壁厚4 mm的薄壁套，所以不可能將它完整的拆下，只有把它破壞才可能拿出來(lái)。即使鑄造加工銅套與橡膠套后，在安裝時(shí)還有一個(gè)關(guān)鍵的因素是支架底孔的變形及變形量的大小還起制約作用，在沒(méi)拆銅套的情況下測(cè)量銅套內(nèi)孔的圓度，其橢圓度值達(dá)到0.7～0.8 mm，估計(jì)其底孔的變形可能會(huì)更大，這就存在使薄壁銅套在安裝時(shí)造成很大的變形，這個(gè)關(guān)鍵因素必須在分析的基礎(chǔ)上定論，不可能在安裝后再去測(cè)量它的變形量到底有多大，這樣做是很不科學(xué)的。因?yàn)殂~套變形后使得橡膠套也出現(xiàn)變形，而且很有可能變形后的尺寸與艉軸無(wú)法形成間隙配合，這樣艉軸就無(wú)法在橡膠套內(nèi)旋轉(zhuǎn)。

通過(guò)以上的技術(shù)論證，我們采取了第2種修復(fù)方案。無(wú)論哪種方案都要在可行的基礎(chǔ)上進(jìn)行，于是我們又論證了第2種方案的可行性。如果只加工橡膠套，它有很強(qiáng)的可塑性，雖然銅套有0.7～0.8 mm的橢圓度，但比起底孔的橢圓度應(yīng)該是小的，因?yàn)樗鼙３衷瓨?。而如果將銅套取下，會(huì)失去原來(lái)的位置，而且，在安裝時(shí)會(huì)產(chǎn)生新的變形，更有可能加大變形量。所以， 如果能將兩者很好的黏結(jié)在一起，是能夠滿(mǎn)足其使用要求的。

由此，又引發(fā)了一個(gè)新的問(wèn)題，橡膠套原有的形狀是圓柱形的，沒(méi)有固定點(diǎn)，如果用膠黏結(jié)后強(qiáng)度是否能夠滿(mǎn)足要求，這是必須考慮的問(wèn)題，如果能夠是最好的，如果不夠就有可能在使用過(guò)程中整個(gè)開(kāi)膠脫落，所以必須將黏結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，我們想到了一個(gè)辦法，將橡膠套加工成帶凸肩法蘭型式，在法蘭上加工8個(gè)D7 mm螺栓孔，再加工一個(gè)厚度10 mm的銅法蘭，其上也加工8個(gè)D7 mm螺栓孔，這樣就可以用M6×35的不銹鋼螺栓將橡膠套、法蘭緊固到底孔的圓周上,這樣就提高了橡膠套的固定強(qiáng)度，是一種非常理想的修復(fù)方法。

3 修復(fù)方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

通過(guò)以上2種方案的論證，可以得出第2種方案是比較理想的。因?yàn)榈?種方案要整體鑄造橡膠套與銅套，加工成本非常高，加工周期比較長(zhǎng)，確定與底孔配合過(guò)盈量的難度系數(shù)高；而且，底孔需要進(jìn)行修磨，盡量消除橢圓度，但是，底孔的內(nèi)徑太小，手工進(jìn)行修磨是不容易辦到的。更不可能將整船吊運(yùn)工廠進(jìn)行鏜孔，所以必須就地修復(fù)。第2種方案只加工橡膠套的成本就大大降低了，還可以利用原先的銅套進(jìn)行裝配，并且由確定過(guò)盈配合改為確定間隙配合，減小了施工工藝難度，取消了底孔橢圓修正的工作量，縮短了修復(fù)周期。所以，第2種方案是非常經(jīng)濟(jì)、適用的。

4 施工工藝的確定

修復(fù)方案已經(jīng)確定，就要全盤(pán)考慮工程施工工藝，于是制定如下工藝：①測(cè)繪橡膠套、銅法蘭圖紙；②外協(xié)加工橡膠套；③銅法蘭車(chē)削加工；④用加工好的銅法蘭在底孔圓周上配鉆8個(gè)M6螺紋底孔，攻絲；⑤安裝橡膠套；⑥安裝艉軸、螺旋槳、舵葉；⑦下水、試航。

在安裝橡膠套上又出現(xiàn)了新的問(wèn)題：如何安裝橡膠套。因?yàn)榇颂组L(zhǎng)度達(dá)225 mm,內(nèi)徑57 mm,屬于典型的細(xì)長(zhǎng)套類(lèi)型。如果涂上膠以后，要解決如何使兩者緊密的黏結(jié)?？變?nèi)徑太小使不上勁，如果不用等長(zhǎng)的物體進(jìn)行壓制，又怕局部黏結(jié)不牢固，而且套內(nèi)徑會(huì)出現(xiàn)凹凸不平的情況，會(huì)造成橡膠套的安裝失敗。必須想辦法解決這個(gè)難題，最大的困難是裝入橡膠套后怎樣使他們?cè)谡麄€(gè)長(zhǎng)度的圓周上緊密地結(jié)合，所以必須施加一定的壓力才能達(dá)到要求，而且壓力要平均，壓力點(diǎn)接觸面要平整，還要有一定的保壓時(shí)間。根據(jù)這個(gè)思路就設(shè)計(jì)了一套專(zhuān)用工具，取名“漲管器”。

5 專(zhuān)用工具的研究與制作

絲杠采用45#圓鋼車(chē)制，錐形壓帽采用黃銅車(chē)制，用尼龍棒車(chē)成尼龍?zhí)?，然后沿橫剖面鋸開(kāi)形成兩半。并在絲杠的一端銑出2個(gè)平面，就可以用活動(dòng)扳手將絲杠固定，然后上緊螺母。事先將橡膠套與銅套之間涂上401膠，將整個(gè)漲管器在橡膠套長(zhǎng)度內(nèi)安裝，用開(kāi)口扳手不斷的旋緊螺母，這樣就將旋緊螺母的力傳到2個(gè)錐形的壓帽上，壓帽的軸向移動(dòng)擠壓兩半式的尼龍?zhí)?，這樣尼龍?zhí)拙妥鲝较蜻\(yùn)動(dòng)，就可以將橡膠套緊緊地壓在銅套內(nèi)孔上。雖然，銅套內(nèi)徑是橢圓的，但橡膠套是可以壓縮的，保證能夠使銅套內(nèi)徑的凹陷部位被橡膠套接觸，并牢固黏結(jié)。

間隔24 h以后，取下漲管器，經(jīng)過(guò)觀察和觸摸檢查，確認(rèn)橡膠套與銅套已經(jīng)牢固黏結(jié)。便可以實(shí)現(xiàn)橡膠套與銅套內(nèi)孔的緊密黏結(jié)。

6 試驗(yàn)

艉軸承改造完成，繼而完成艉軸、螺旋槳、舵葉的安裝工程，船下水航行試驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何異常的情況。航速正常，沒(méi)有振動(dòng)，主機(jī)功率發(fā)揮正常，通過(guò)航行試驗(yàn)，證明此項(xiàng)改造工程非常成功。

In this paper,the failure of rubber shaft bearing and repair scheme are introduced by comparison between the two schemes,the selected one of which proves feasible. And some tools for special purpose are manufactured,that achieves good effect in the use.

rubber sleeve bearing;cohere;copper flange;tube expander;remoulding technique

李峰(1974-)，男，山東濱州人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶修理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.03.010

2016-03-04