Z型軸系軸承溫度高的原因分析

齊克文

(4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

Z型軸系軸承溫度高的原因分析

齊克文

(4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200)

某全回轉拖輪Z型軸系中調心滾子軸承溫度高，導致軸承無法正常工作，文章根據Z型軸系和軸承的結構特點，分析軸承溫度高的原因，總結了經驗，用以提高軸承的安裝精度。

Z型軸系；調心滾子軸承；調節環

1 故障經過

某全回轉拖輪雙機雙槳驅動，左、右軸系對稱布置，其Z型軸系為Rolls-Royce產品，軸系配用SKF調心滾子軸承，主機通過高彈聯接軸系。左軸系布置如圖1。

圖1 左軸系布置圖

該船在系泊試驗過程中，當主機以712 r/min運行10 min后，測得各軸承溫度如表1。

表1 主機712 r/min運行10 min后各軸承溫度 ℃

從表1看出，左軸系No.5軸承溫度達到了65 ℃，明顯高于其它軸承溫度，但是符合“設備安裝操作手冊”中規定的軸承溫度不超過75 ℃的要求。主機繼續以712 r/min運行30 min后，該軸承溫度達到75 ℃，其它軸承溫度無明顯升高。為了確定該軸承溫度是否繼續上升，操作人員控制主機以額定轉速750 r/min運行10 min后，測得該軸承溫度達到88 ℃，并且軸承溫度有繼續上升趨勢。操作人員降低主機轉速至712 r/min運行30 min后，該軸承溫度回落至65 ℃。為防止軸承因溫度過高而損壞，決定停止系泊試驗，查找軸承溫度高的原因并解決。

2 勘查情況

查閱隨機資料，拆檢該軸承，軸承結構如圖2。該軸承為雙列調心滾子軸承，外觀檢查軸承工作表面狀態良好，無異常摩擦痕跡；斜套固定螺母無松動現象，鎖緊裝置良好；潤滑脂約占軸承座殼體空腔容積1/3，油脂色態良好，無雜質，無氧化、乳化等變質現象；軸承兩端密封與殼體無接觸，無刮擦痕跡。

用百分表和塞尺對軸承進一步測量檢查。

軸承外圓相對于軸線徑向誤差值為0.01 mm，軸承端面相對于軸線傾斜偏差值為0.24 mm，符合“設備安裝操作手冊”要求的軸承與軸線偏斜不超過0.3°的要求；塞尺檢查軸向調節環側隙為0.06 mm，調節環側隙明顯小于“設備安裝操作手冊”中要求的0.25～0.35 mm的范圍。

初步判斷軸承軸向調節環側隙小是該軸承溫度高的主要原因。

3 原因分析及結論

該調心滾子軸承具有2列滾子，其軸向游隙和徑向游隙有正比例關系，主要用于承受徑向載荷，同時也能承受任一方向的軸向載荷。該軸承徑向載荷能力高，特別適用于重載或振動載荷下工作，但不能承受純軸向載荷；調心性能良好，能補償同軸度誤差。

該軸承外圓前、后兩端面與軸承殼體間各有一個半圓形的軸向調節環，用于限制中間短軸的軸向位置和軸向浮動。該軸承除了承受中間軸和萬向節軸的軸向浮動推力外,還受到因軸的彎曲或回轉運動所產生的徑向負荷，相比直軸系軸承承受了更多的附加力，工作條件較為惡劣。

當調節環側隙低于設計值時，軸的正常軸向浮動會受到限制，這樣不僅會導致軸承軸向游隙和徑向游隙同時減小，使軸承負荷比較集中，且負荷集中部位進入潤滑油脂較少，出現應力集中、潤滑不良、散熱不好、磨損加劇等導致的軸承溫度高現象，而且還使軸在運轉時正常的軸向交變浮動負荷不能有效釋放，更多地作用到了軸承本體上，使軸承負荷增大，溫度升高。

最終確定軸承安裝歪斜導致的軸向調節環側隙小是該軸承溫度高的主要原因。

4 解決方案

松開軸承底座螺栓，調整軸承，重新對中，對中合格后對軸承底座的鋼質墊片進行更換和重新研配。研配要求如下。

1)鋼制墊片平面上每25 mm×25 mm范圍內著色點不少于3～5個。

2)鋼制墊片安裝后，墊片與底座和船體基座接觸面間隙應用0.05 mm塞尺不得插入，局部允許插入，但插入深度不超過10 mm。

安裝鋼質墊片后，按要求緊固軸承底座螺栓。最終測得軸承對中偏差SAG值為0.01 mm；GAP值為0.05 mm，塞尺檢查調節環側隙為0.30 mm，軸承對中及調節環側隙符合“設備安裝操作手冊”要求。

經過重新試驗，主機轉速為712 r/min并運轉30 min后，軸承溫度為51 ℃；當主機達到額定轉速750 r/min并運行120 min后，軸承溫度只有52 ℃，軸承溫度穩定，沒有繼續上升趨勢。

5 結束語

從考慮軸系的定位精度要求和安裝維護簡便等方面考慮，調心滾子軸承被廣泛應用到許多船舶的軸系中去。造成軸承溫度高的原因有很多種，但其主要原因就是軸承與軸線對中超差影響軸承滾子的游隙，嚴重的會造成滾珠不在軸承滾道的正確位置滾動，使其出現應力集中、局部負荷急劇增加、潤滑不良等導致的軸承溫度高的現象。

The high temperature on the bearing of the center-adjusting roller of Z axle in the full-rotating towboat makes the bearing working abnormally.According to the structure feature of Z axle,the cause for the high temperature is analyzed，the accuracy of installation is raised with the experience concluded.

Z axle;center-adjusting roller bearing；regulating ring

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.01.004

齊克文(1977-)，男，山東海陽人，助理工程師，大學專科，主要從事輪機技術工作。

2014-08-28