025-84467666
轴承知识
二冲程柴油机主轴承座损伤原因分析及修理工艺
2009-09-14陈阿贵；张凯峰
（大连中远船务工程有限公司）
（大连中远船务工程有限公司）
摘要：文章探讨了船舶主机主轴承座损伤的原因及修理方法，通过实例介绍了同类柴油机在拆装主轴承中应注意的问题和出现损伤问题的修理工艺和经验，供同行借鉴。
关键词：主轴承座；损伤；分析；修理工艺。
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难的问题, 刚刚发现时令人感觉难以处理, 或者说难度很大,无从下手,但是从工作原理和设计规范要求入手研制辅助修理的工装工具， 往往会找到解决的办法, Z近在某船厂修理的船舶中就遇到了一件这样的工程。
主轴承座损伤的基本情况
那是一条八万吨级的希腊籍散装船, 其中主机有船检项目:第七道主轴承拆检. 这种工程属于常规工程. 但是意外就在这次作业中发生. 其主机机型是B&W 6L80GBE, 缸径φ800mm, 转速106rpm,功率18400KW，行程1950mm. 施工人员按说明书要求分解主轴承, 1）从主管上拆下滑油管，2）盘车使曲臂朝向主机排气侧；在螺栓上安装定距环和液压拉伸器借助液压拉伸器，松开主轴承螺栓上的螺母；3）在机架壁板上安装带有钢丝和吊具的导向滑轮将吊具安装到轴承盖上，安装两个滑轮，交替使用滑车拆卸轴承盖和上轴承衬，4）将轴承盖吊离螺柱并放到相邻的螺栓上；5）在轴承盖上安装带有两根绳索的吊具，交替地使用滑轮将轴承盖从主机内吊出；6）将横梁放在机座内，其两端靠在中间体横梁上，把液压千斤顶放在横梁和曲臂之间；7）将液压千斤顶连接到高压油泵上，泵压直到曲轴抬高0.2mm；8）导向轮内按钢丝，拉转下轴承衬直到它转到主轴颈上方；9）按与拆上轴承衬相同的办法从机上拆出下轴承衬。船检检验上下主轴瓦外观和磨合面合金情况都在正常范围内。重新安装主轴承时，检查间隙和放入必须的垫片，然后用液压工具把紧主轴承盖，这要分三个步骤：先把紧前两个螺柱上的螺帽，然后把紧后两个，Z后重新把紧前两个螺柱的螺帽。注意在下轴衬重新装入前，不要移开抬升曲轴的工具。按部就班地检查完上下轴承，之后又重新测量轴承的间隙如下：
此间隙不正常，此机型主轴承和主轴承间隙为0.35-0.45mm, 因此我们又把轴承打开，发现上面滑油管折断，定位销将下轴承表面拉出宽10mm，深3-4mm，相距70mm的两道溜子。
原因分析
根据上述情况分析轴承是在没把紧的时候有人盘车，上下轴承随着主轴转动造成的。轴承是厚壁瓦，材料为中碳钢（35#）表面浇注锡锑轴承合金（ZChSnSb11-6），瓦背与瓦座接触是钢与钢接触，其摩擦系数为0.10-0.15；曲轴与轴承接触为钢与轴承合金接触，其摩擦系数是0.2。在轴承上盖没有把紧的情况下，盘车机带动曲轴转动时，曲轴与轴承的摩擦力大于轴承与轴承座的摩擦力，同时根据扭矩公式
M=30P/πn
式中P------轴功率（w）
n------轴转速（r/min）
已知轴功率P=15000w，轴转速n=0.5r/min，计算得M=286624.2N.m
再根据F=M/R
式中F------作用在曲轴外圆的扭力（N）
R------曲轴半径（m）
已知曲轴半径R=0.4m，计算得F=716560.5N
再根据F/πｒ２≤σ
式中ｒ------定位销Z大直径ｍｍ
σ------材料屈服极限Ｎ／mm２
已知 : σ=480Ｎ／mm２，计算得r≥21.8mm.其截面积S=1492.8 mm２大于两只Φ10的定位销和Φ22×2的滑油管的截面积222.9 mm２，当盘车机带动主轴转动时，上下轴承随着主轴转动折断定位销和滑油管，折断的定位销将主轴承座表面拉出了溜子。
主轴承座损伤的修理工艺方法
现在问题明确了，即主轴承座表面拉痕损伤的处理。主轴轴径φ730，主轴承座孔φ815mm，那麽就是要在直径φ815mm，42.5mm宽的弧面中来现场作加工和刮磨的工作。这种情况比较少见，找不到现成的方法修理，我们便试着自己研制工具进行加工修理。主轴瓦宽度420mm，拉痕宽度70mm，将拉痕处理后使用面积是总面积的83.3%大于标准的75%，那麽这个拉痕是可以修理的。
首先，为了确定拉痕凸起的高度，加工了外径为φ42.50mm，φ42.25mm, φ42mm, φ41.75mm, φ41.50mm, φ41.25mm长度200mm的尼龙套管,用细尼龙绳分别从中间串起,把尼龙套管从大到小依次放在下瓦座和曲轴之间,从第七道轴承两侧拉细尼龙绳使尼龙套管通过,测得φ41.50mm刚好通过，而φ41.75mm不能通过，则凸起在0.75-1.00mm之间。通常机座材料为30#优质碳素结构钢,其化学成分和机械性能如下:
化学成分(%)
原因分析
根据上述情况分析轴承是在没把紧的时候有人盘车，上下轴承随着主轴转动造成的。轴承是厚壁瓦，材料为中碳钢（35#）表面浇注锡锑轴承合金（ZChSnSb11-6），瓦背与瓦座接触是钢与钢接触，其摩擦系数为0.10-0.15；曲轴与轴承接触为钢与轴承合金接触，其摩擦系数是0.2。在轴承上盖没有把紧的情况下，盘车机带动曲轴转动时，曲轴与轴承的摩擦力大于轴承与轴承座的摩擦力，同时根据扭矩公式
M=30P/πn
式中P------轴功率（w）
n------轴转速（r/min）
已知轴功率P=15000w，轴转速n=0.5r/min，计算得M=286624.2N.m
再根据F=M/R
式中F------作用在曲轴外圆的扭力（N）
R------曲轴半径（m）
已知曲轴半径R=0.4m，计算得F=716560.5N
再根据F/πｒ２≤σ
式中ｒ------定位销Z大直径ｍｍ
σ------材料屈服极限Ｎ／mm２
已知 : σ=480Ｎ／mm２，计算得r≥21.8mm.其截面积S=1492.8 mm２大于两只Φ10的定位销和Φ22×2的滑油管的截面积222.9 mm２，当盘车机带动主轴转动时，上下轴承随着主轴转动折断定位销和滑油管，折断的定位销将主轴承座表面拉出了溜子。
主轴承座损伤的修理工艺方法
现在问题明确了，即主轴承座表面拉痕损伤的处理。主轴轴径φ730，主轴承座孔φ815mm，那麽就是要在直径φ815mm，42.5mm宽的弧面中来现场作加工和刮磨的工作。这种情况比较少见，找不到现成的方法修理，我们便试着自己研制工具进行加工修理。主轴瓦宽度420mm，拉痕宽度70mm，将拉痕处理后使用面积是总面积的83.3%大于标准的75%，那麽这个拉痕是可以修理的。
首先，为了确定拉痕凸起的高度，加工了外径为φ42.50mm，φ42.25mm, φ42mm, φ41.75mm, φ41.50mm, φ41.25mm长度200mm的尼龙套管,用细尼龙绳分别从中间串起,把尼龙套管从大到小依次放在下瓦座和曲轴之间,从第七道轴承两侧拉细尼龙绳使尼龙套管通过,测得φ41.50mm刚好通过，而φ41.75mm不能通过，则凸起在0.75-1.00mm之间。通常机座材料为30#优质碳素结构钢,其化学成分和机械性能如下:
化学成分(%)
机械性能
根据实际情况设计如图车刀夹具：
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加工程序是先用图中1所示刀槽，选择高速钢刀具W18Cr4V尺寸为：8mm×8mm×80mm，其化学成分和机械性能：
化学成分（%）
机械性能
把刀条点焊到刀槽上，使刀露出刀架3mm，将刀架用螺栓把紧到主轴上，这样刀口刚好距主轴表面1mm, 盘车一圈，然后每一次在主轴和刀架之间加0.05mm铜垫用来进刀,这样反复操作直到刀口距瓦座表面0.20mm停止.此时考虑到主轴和轴承座孔的中心相对位置相差0.20mm,且为了不碰到轴承座本体,此时换用浮式刮刀,即取下图1中使用的刀条,使用图2中刀槽,先在2个φ7的孔中安2个弹簧,弹簧中径φ5mm,钢丝直径2.5mm,长度36mm，弹簧刚度262N/mm,选用80#弹簧钢丝；再将刀架把紧到主轴上，安上刀条，反复盘车依靠弹簧的弹力进刀，将剩下的0.20mm凸起刮掉，且不伤到本体。浮式刮刀及主轴和轴承座孔的相对位置如图所示：
按照制造要求主轴承座内表面应达到表面出粗糙度Ra=32µm，公差等级IT6, 配合方式H6/s5。为了达到这个要求我们又制做了哈夫胎，内径735mm,外径815mm,宽80mm,外面裹一层150#砂布，用两个特制的撑杆来回推动放到轴承座上的哈夫胎，靠砂布来对轴承座上表面进行抛光。Z后用φ42.50mm的尼龙套管检测，刚好可以通过，接下来安装轴承，按要求把紧螺栓后，测量主轴承间隙如图说示：主轴间达到了使用要求。
结束语
通过以上实例可以了解到常规工程中也会隐藏着疑难的问题，我们在做常规工程中要严格按标准程序来进行。同时在我们遇到难题时，只要能把问题调查清楚，开阔思路，善于思考，终会找到解决问题的方法。
参考文献：
[1] 《机械设计手册》第三版. 成大先主编. 化学工业出版社. 1994年.
[2] 《轮机工程手册》. 《轮机工程手册》编委会 人民交通出版社. 1994年.
[3] 《船用柴油机修理技术标准》. 中国船舶工业总公司发布. 1994年.
[4] 《简明机械加工工艺手册》.徐圣群编 上海科学技术出版社. 1994年2月
通过以上实例可以了解到常规工程中也会隐藏着疑难的问题，我们在做常规工程中要严格按标准程序来进行。同时在我们遇到难题时，只要能把问题调查清楚，开阔思路，善于思考，终会找到解决问题的方法。
参考文献：
[1] 《机械设计手册》第三版. 成大先主编. 化学工业出版社. 1994年.
[2] 《轮机工程手册》. 《轮机工程手册》编委会 人民交通出版社. 1994年.
[3] 《船用柴油机修理技术标准》. 中国船舶工业总公司发布. 1994年.
[4] 《简明机械加工工艺手册》.徐圣群编 上海科学技术出版社. 1994年2月
