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轴承知识

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柴油机曲轴轴瓦受损分析

2021-09-13

刘兆朋

(中国船东互保协会)

曲轴作为柴油机的核心部件,其作用是将活塞的往复运动转化为轴系的回转运动,轴瓦是曲轴的附属支承部件,是实现该运动的重要保障。在实际使用中,曲轴和轴瓦需要承受急剧变化的冲击载荷、弯曲应力和回转振动。曲轴轴颈和轴瓦表面有着很强的摩擦,又受到各缸交变的气体力、往复惯性力和离心力等作用。因此,曲轴轴瓦的损伤率很高。本文将结合案例,分析在船舶轮机管理中对曲轴轴瓦的监测和预防损伤工作的重要性。

辅机轴瓦磨损案例分析

A轮2号副机运行期间各工况参数正常,由于要起动货泵而启动1号发电机并电,并电后发现2号副机滑油压力突然下降,随即解列2号副机,这时滑油压力降到2.0Bar,并发生滑油低压报警。轮机人员更换滑油滤器和滑油时,发现滤器和滑油里有许多金属碎屑,拆开缸头盖,盘车检查缸头附件等没发现问题。打开油底壳检查,发现油底壳里有很多金属屑和金属皮片。拆检7道主轴承,发现第6、7道烧坏,第4、5道主要接触面被压后横向扩张,第1、2道有拉痕;第4、5、6、7道瓦贴合不良。第3、5、7道主轴颈有明显磨痕。拆检第1—6缸的连杆瓦检查,发现第1、2、3、4缸连杆瓦中部磨损较深但无露铜,第6缸连杆瓦中部拉痕较深并已露铜,瓦孔被金属磨屑不同程度堵塞。第3缸的活塞销和接触的活塞头有蓝黑色的烧痕。滑油泵拆下检查,未见明显问题。

事后调查发现,该轮副机更换使用润滑油时,将柴油机原厂要求的等级牌号的润滑油,替换成了另一品牌的润滑油,通过对比发现两种润滑油在质量等级和粘度等级上存在一定差异,而且润滑油使用时间过长,润滑油各项指标下降,且轮机人员未能按照新品牌润滑油的要求及时更换,造成主轴承和曲柄销轴承润滑质量下降,导致轴瓦磨损加剧;而且轮机员未能按照副机说明书维护保养周期要求,定期对副机相关部件进行检查,未能及时发现轴瓦损坏问题。

主机轴瓦受损案例分析

B轮在港口锚地备车起锚后准备进港靠泊,当主机负荷逐渐增加至转数在440RPM后一会,轮机员发现主机第3缸振动剧烈有异响,立即降低主机转数至最低速280RPM,同时停止第3缸燃油供给,并电告驾驶台要求停车检查主机。由于已进入航道不能立即停主机,只好返回锚地抛锚检查。待抛锚停下主机后,检查发现主机第3缸连杆大端瓦损坏严重,连杆大端烧蚀。随后吊出缸头活塞组件,检查第3缸发现曲轴曲柄销磨损严重,船员无法修复。后该轮封主机3缸靠泊码头,卸货完毕后,同样封缸备车开往附近某船厂修理,船厂工程师对第3缸曲柄销采用修理尺寸法进行了修理。修复后的曲柄销直径在309.12~309.14毫米,但修理后的直径已经非常接近制造厂家的极限值,也即需要更换新曲轴。

据现场查勘调查了解和查阅维修保养记录,事故前主机各项运行参数正常,主润滑油压力温度均正常。但后续根据船东提供的滑油化验报告显示,该轮滑油早已出现BN(碱值)低于正常要求,低溶性、低粘度和杂质过多的情况,而船上并未及时更换不合格的润滑油,滑油的脏污变质使得曲轴轴颈和轴瓦的润滑条件变差;轴瓦的异常磨损累积到一定程度时,曲柄销和大端瓦之间的间隙过大,润滑油膜遭到破坏,导致垂直方向往复运动过程中,连杆大端与曲柄销之间发生撞击,发生异常磨损,使得连杆大端发生烧蚀现象。连杆大端轴瓦磨损变形严重,对曲柄销也造成了较大伤害;此外,连杆大端轴瓦材料缺陷也可能是此次事故发生的原因之一。

防损建议

影响曲轴轴颈和轴瓦损伤的因素是多方面的,最常见的原因有轴瓦材料缺陷、轴瓦间隙不合适、轴瓦润滑不良或润滑油含有杂质。特别是轴瓦润滑不良,一旦曲轴轴颈和轴瓦间的润滑油膜遭到破坏,就会出现轴颈与轴瓦的直接接触,造成半干摩擦和干摩擦,产生大量的摩擦热,导致轴瓦表面擦伤或异常磨损,防护层脱落,合金层损坏和熔化,导致轴瓦严重烧蚀和曲轴轴颈表面划伤、拉伤和裂纹。通过以上案例分析,笔者建议预防柴油机曲轴轴颈和轴瓦损伤应着重注意以下几个方面:

1. 轮机管理人员要严格按照说明书要求及维修保养计划,检查柴油机各轴承间隙是否正常,并进行正确的测量和记录。及时打开检查曲轴轴颈和轴瓦工作表面的情况,保证轴颈与轴瓦的配合间隙正常,及时掌握?备性能、工作状态和磨损情况等关键性技术问题。

2. 定期检查主轴承和曲柄销轴承等固定螺栓的预紧力,按说明书规定的扭矩、次序,分多次上紧并做好记号,以便后续监控和检查。

3. 使用正确合适的等级牌号润滑油,并根据使用的时间定期取样化验润滑油,保证润滑油的各项指标在正常范围内,一旦发现异常现象,及时查找原因,必要时更换润滑油。

4. 定期对润滑油系统滤器进行清洁,保持润滑油的洁净和质量,对滑油滤器清洁过程中发现的杂质、异常金属屑等,做好记录,并初步分析判断,及时对相关部件进行检查,第

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