0 引言

船用大型低速主機(jī)主軸承大多采用液體動(dòng)壓潤滑。主滑油泵提供3.5～4.0 bar的滑油, 經(jīng)由主軸承上蓋管道注入軸承與曲軸間隙, 在二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)面之間形成動(dòng)壓油膜, 在保證主機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和滑油油壓正常的狀況下, 曲軸和軸承被動(dòng)壓油膜抬起、脫離接觸, 極大地減緩磨損, 有效提高主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和穩(wěn)定性。

Journal Bearing是大型主機(jī)靠近飛輪端的末位主軸承, 被業(yè)內(nèi)稱為期刊軸承。該軸承緊鄰倒車推力軸承組, 其注入的壓力滑油由軸體與軸承間隙向前后2個(gè)方向噴濺流出, 后部油流直接沖刷機(jī)體端蓋, 因此在端蓋與轉(zhuǎn)軸間設(shè)置軸封。

該處端蓋軸封大多采用迷宮式密封方式, 是大型低速柴油機(jī)也是有效的一種密封方式。各廠家依據(jù)主機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和輸出軸軸徑大小, 選擇設(shè)計(jì)1～3道刮油環(huán), 較高轉(zhuǎn)速的主機(jī)除選擇多道刮油環(huán)外, 還會(huì)在末端密封迷宮油槽內(nèi)增加羊毛氈, 進(jìn)一步增強(qiáng)密封效果。

盡管這種迷宮式密封的設(shè)計(jì)理念值得肯定, 但由于設(shè)計(jì)和制造安裝方面的瑕疵, 以及設(shè)備部件的磨損等原因, 絕大多數(shù)船舶的主機(jī)飛輪端軸封都存在不同程度的滑油滲漏現(xiàn)象。筆者接管某新船出廠時(shí)該處軸封就存在嚴(yán)重的泄漏狀況, 廠家工程師到船修理未果, 后經(jīng)船員自行修理得以成功解決泄漏故障。

1 軸封結(jié)構(gòu)和泄漏故障原因及檢修

1.1 故障概況

某62 487總噸的巴拿馬極限型散貨船的主機(jī)為MITSUI-MAN B&W 6S50 ME-B9.5型電噴主機(jī), 持續(xù)功率7 220 k W, 額定轉(zhuǎn)速94.0 r/min, 持續(xù)服務(wù)功率5 980 kW, 經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速88.3 r/min。應(yīng)租約要求, 航行期間主機(jī)轉(zhuǎn)速保持在75～81 r/min。

某航次離開日本富山港后, 主機(jī)軸封開始出現(xiàn)輕微的滴漏現(xiàn)象, 隨著大風(fēng)浪加劇和環(huán)境溫度的降低, 泄漏現(xiàn)象逐漸增加。在到達(dá)俄羅斯東方港加油駛出后, 航經(jīng)高緯度水域, 泄漏量進(jìn)一步增加 (2.5～3.0 L/d) 。主機(jī)軸封泄漏故障報(bào)請(qǐng)公司轉(zhuǎn)呈廠家分析, 廠家工程師表示某艘姊妹船也出現(xiàn)過相同故障, 系主機(jī)曲軸箱透氣管在某平鋪安裝處有下傾斜角度, 該處管路聚集較多的油霧冷凝滑油, 堵塞透氣通道, 造成曲軸箱內(nèi)壓力過高, 油氣從軸封處竄出, 帶出滑油造成泄漏。

船方根據(jù)廠家要求, 在航行中拆卸主機(jī)鏈輪箱首段透氣管, 持續(xù)觀察1 d, 軸封泄漏現(xiàn)象未有任何改變。3 d后裝復(fù)透氣管, 并嘗試將主機(jī)逐步加車至93 r/min, 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速超過87 r/min時(shí)泄漏量減少, 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過92 r/min時(shí)泄漏現(xiàn)象消失。

當(dāng)船舶靠泊日本橫濱港卸貨時(shí), 主機(jī)廠家工程師到船檢修。拆卸主機(jī)軸封端蓋后檢查, 研判為某部位缺少液態(tài)密封膠, 清潔后重新涂抹密封膠并裝復(fù)。猜測可能是技術(shù)保密原因, 廠家工程師未與船員認(rèn)真溝通討論, 且不允許留下任何技術(shù)圖紙的復(fù)印件 (船方的主機(jī)說明書也缺少該部件的詳細(xì)圖紙) , 其檢修報(bào)告未能詳細(xì)說明故障原因。

船舶駛離橫濱港后, 軸封泄漏現(xiàn)象再次出現(xiàn), 持續(xù)觀察泄漏量未有任何改善, 筆者將泄漏狀況報(bào)請(qǐng)主機(jī)廠家后一直未收到進(jìn)一步的檢修建議。

1.2 軸封結(jié)構(gòu)及工作原理

該型主機(jī)迷宮式軸封由甩油環(huán)、密封環(huán)和端蓋等3部分組成。刮油環(huán)固定在軸體上, 隨曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng), 該主機(jī)只設(shè)置1道密封環(huán), 鑲嵌在端蓋環(huán)槽內(nèi)保持靜止不動(dòng)。環(huán)槽寬18 mm, 密封環(huán)厚17 mm, 僅留有1 mm的裝配間隙;環(huán)槽深30 mm, 密封環(huán)高30mm, 嵌入環(huán)槽的深度為20 mm, 留有5 mm高度的油流腔道。密封環(huán)和甩油盤都為兩半等分圓面式結(jié)構(gòu), 也即由2個(gè)半圓環(huán)結(jié)合成1個(gè)圓盤, 由緊固螺栓鎖緊。密封環(huán)與輸出軸間周向間隙為5 mm, 與軸體間保持相對(duì)運(yùn)動(dòng), 環(huán)帶上部嵌入上端蓋, 借由1個(gè)M16細(xì)牙螺栓與上端蓋固定, 與下端蓋間沒有固定螺栓方便拆卸。密封環(huán)在2個(gè)半圓的結(jié)合面各自設(shè)計(jì)有1個(gè)中斷的環(huán)周向端面, 以便裝配鎖緊螺栓, 見圖1。這個(gè)斷面的垂直高度大于密封環(huán)嵌入環(huán)槽的深度, 即該斷面有一部分沒有被端蓋環(huán)槽遮蓋, 而是形成1個(gè)開放式的契形空間, 主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)甩油環(huán)甩出的部分滑油進(jìn)入該空間, 沿密封環(huán)外圓流入環(huán)槽間隙通道, 經(jīng)由環(huán)槽底部的3個(gè)泄油孔流回曲軸箱。

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圖1 主機(jī)飛輪端軸封

甩油環(huán)固定在曲軸上, 二者接觸面由圓度面緊密密封, 環(huán)厚24 mm;一側(cè)與密封環(huán)導(dǎo)流槽間距5mm, 另一側(cè)緊鄰期刊軸承, 與機(jī)體間距10 mm。在其左右2個(gè)盤面均沿周向以45°傾斜角形成2個(gè)不同斜線長度的圓錐形輪廓外形 (見圖2) , 使?離心力到達(dá)盤面邊緣時(shí)的油液突然改變方向進(jìn)入錐形斜面, 加速脫離甩油環(huán)盤面, 不至于因液流慣性而濺落甩油環(huán)后部的軸體上造成泄漏。

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圖2 主機(jī)軸封結(jié)構(gòu) (下半部分) 示意  

 1—曲軸;2—飛輪;3—密封環(huán);4—端蓋;5—端蓋固定螺栓;6—泄放孔;7—甩油環(huán);8—機(jī)體;9—期刊軸承

考慮到甩油環(huán)的圓面周向不宜中斷, 故在半圓結(jié)合處設(shè)計(jì)成不同于密封環(huán)的斷面裝配緊固螺栓, 而是采用圓周切向鉆孔, 兩側(cè)各使用1只內(nèi)六角螺栓進(jìn)行緊配固定。

1.3 故障檢修

主機(jī)軸封滑油泄漏, 不但造成滑油的浪費(fèi)以及地板和管路的油污染, 而且需要定時(shí)更換接油盤收集