船舶尾軸機(jī)械密封改造研究

丁旭紅 張良平 邵愛明

摘 要：船舶尾軸機(jī)械密封性在航行中意義重大。基于此，本文簡單介紹船舶尾軸機(jī)械密封存在的不足，闡述船舶尾軸機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)原理及失效成因，重點(diǎn)探討了船舶尾軸機(jī)械密封改造措施，包括選擇尾軸機(jī)械密封、改善橡膠密封結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)確掌握箍緊力度、使用優(yōu)質(zhì)襯套材料、更改防網(wǎng)罩的設(shè)計以及合理選擇密封材質(zhì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：船舶尾軸;機(jī)械密封;改造研究

中圖分類號：U672 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

通常情況下在使用螺旋槳推進(jìn)的船只中，為避免出現(xiàn)海水進(jìn)入船內(nèi)和防止?jié)櫥托孤┰谖膊吭O(shè)置密封裝置。該裝置的工作環(huán)境復(fù)雜且周圍影響因素較多，正常的轉(zhuǎn)動和磨損都會對原有的密封裝置造成嚴(yán)重?fù)p傷。尾部密封裝置性能的好壞直接影響船只運(yùn)行效果，因此提升船舶尾部密封裝置的可靠性具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 船舶尾軸機(jī)械密封存在不足

現(xiàn)階段，船舶尾軸使用的機(jī)械型密封裝置主要包括徑向和軸向，徑向式常見的樣式包括唇口型和填料函型;軸向又被稱為端面密封用于船舶的機(jī)械潤滑。迄今為止，市面上比較常見的還是唇口型密封裝置。通過分析上述裝置的實(shí)際使用情況，了解到其本身存在著不足，以及當(dāng)前水資源存在的污染比較嚴(yán)重，導(dǎo)致船只的螺旋槳比較容易受到外部因素影響，進(jìn)而造成船舶尾部裝置的損傷，進(jìn)水和潤滑油泄漏都極有可能造成船只無法正常運(yùn)行，尾軸裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況是否正常一定程度上影響船只經(jīng)營成本和運(yùn)作安全。

2 船舶尾軸機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)原理與失效成因

2.1 運(yùn)轉(zhuǎn)原理

船只的密封裝置就是一種在機(jī)械基礎(chǔ)上完成的密封，主要是針對水下環(huán)境進(jìn)而設(shè)計的特殊部件。其中密封裝置的轉(zhuǎn)動表面中存在相互摩擦的效果，此類表面的材質(zhì)主要為碳化硅和石墨，其中密封座的材料組成為不銹鋼材質(zhì)。為保證船舶的正常行進(jìn)其中密封座中應(yīng)保持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使用機(jī)械地工作方式主要是為避免推進(jìn)泵不工作時密封圈的內(nèi)部情況被干擾。一般情況下，密封裝置不僅防止水進(jìn)入船室還防止尾部部件的運(yùn)行溫度過高，具備一定的散熱導(dǎo)熱作用。

其中的密封部件主要是由靜環(huán)和動環(huán)二者之間的相互摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生更好的密封效果，靜環(huán)需要安裝在密封底座上;動環(huán)則需要安裝在密封套筒之上隨其一同運(yùn)轉(zhuǎn)。尾軸機(jī)械密封裝置主要是根據(jù)尾部固定拉環(huán)，再通過旋轉(zhuǎn)等密封方式帶動套筒的轉(zhuǎn)動，形成的相互摩擦，尾部的彈簧壓力保證動環(huán)和靜環(huán)之間的接觸方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更好的密封條件、有效防止管道內(nèi)部的水流入船艙。

2.2 失效原因

在船舶尾軸機(jī)械密封裝置日常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，時常會發(fā)生密封端面受到磨損不均的情況，造成一些部位的發(fā)生形變和破裂。大部分機(jī)械型尾部密封都極大地可能造成尾軸變形或者螺旋槳運(yùn)行效率下降，致使靜環(huán)和動環(huán)表面不同的軸未形成液膜失去穩(wěn)定性、開裂、磨損等等情況，大大降低該裝置的使用壽命。比如，某游輪的實(shí)際使用過程發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尾部發(fā)生潤滑油乳化和泄漏，據(jù)調(diào)查顯示，尾軸的機(jī)械密封密度不夠高進(jìn)而發(fā)生嚴(yán)重形變，此后經(jīng)過一段時間的使用中發(fā)現(xiàn)尾軸機(jī)械斷面受到嚴(yán)重的磨損。

3 船舶尾軸機(jī)械密封改造措施

3.1 選擇尾軸機(jī)械密封

船舶尾軸的頭部和尾端都裝有密封部件，其中頭部的密封裝置是為了避免潤滑油經(jīng)管道留到船艙內(nèi)部;尾部的密封裝置主要是為了防止?jié)櫥土魅牒Ｑ笤斐晌廴疽约盀榱吮苊夂Ｋ?jīng)管道流入船艙尾部機(jī)械軸承。市面上常見的橡皮式密封裝置可以很好地根據(jù)船舶的實(shí)際情況提升機(jī)械密封性能，該裝置具有結(jié)構(gòu)相對簡單、磨損的損失小、機(jī)械壽命長以及密封效果較高等等便捷優(yōu)勢。通過與市場中其他常見的船舶尾軸密封裝置對比，其具有性價比高的特性，是較好的選擇[1]。

3.2 改善橡膠密封結(jié)構(gòu)

為促使尾軸密封性能更加優(yōu)異還可以對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芊饨Y(jié)構(gòu)改造。選擇材質(zhì)、功能性、以及摩擦功耗都比較小的橡膠式密封裝置，能夠很好地應(yīng)對船只尾部軸承機(jī)械型密封裝置磨損較高的現(xiàn)狀。

3.3 準(zhǔn)確掌握箍緊力度

唇口型密封裝置實(shí)際使用效果，一定程度上由整體結(jié)構(gòu)密封圈對軸承的箍緊力度而決定。當(dāng)前，使用的唇口式密封環(huán)裝置的唇口是一個類似刀刃的裝置，其規(guī)范內(nèi)的表面接觸寬度為0.05～0.1公分。根據(jù)受力公式的基本判斷可以得出，在整體箍緊力度過大的情況下，很容易發(fā)生摩擦力度增強(qiáng)的情況，進(jìn)而致使整個裝置的表面疏油膜厚度下降，嚴(yán)重時還會形成損壞的現(xiàn)實(shí)情況，很大程度上影響船舶的運(yùn)行效果、迫使摩擦程度增加唇口破壞;若箍緊力度達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)時，摩擦力將出現(xiàn)一定程度的下降，使得表面疏油膜厚度增加，更容易造成潤滑油發(fā)生泄漏。站在長遠(yuǎn)發(fā)展的視角上得出，尾部軸承的間隙過大，必將發(fā)生螺旋槳軸承出現(xiàn)不正常的振動，設(shè)計過程中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，使整個軸承具有良好的補(bǔ)償性。

3.4 使用優(yōu)質(zhì)襯套材料

結(jié)合之前襯套材質(zhì)耐磨力度不強(qiáng)而造成的不良情況，應(yīng)選擇綜合能力更強(qiáng)并符合船舶實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的材料。經(jīng)過測試型號為M02的材質(zhì)更加符合整個船只的實(shí)際使用情況，該材質(zhì)較以往的材料強(qiáng)度更高并且磨損的期限更好，從而一定限度的延長了船只的修理周期。

3.5 更改防網(wǎng)罩的設(shè)計

通常情況下，船舶的防網(wǎng)罩都是采取鋼板焊接結(jié)構(gòu)，無法接受長期的海水侵蝕和波浪沖擊。一段時間后將因?yàn)樵醒b置的機(jī)械能力不足，進(jìn)而損失背部網(wǎng)面和纏繞繩。為有效改善此類狀況，在改進(jìn)后的防網(wǎng)罩上通常采取不銹鋼材質(zhì)，并且強(qiáng)化反向網(wǎng)罩的性質(zhì)和合理性，采取將網(wǎng)罩防撞的方式強(qiáng)化合理性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，將原本防網(wǎng)罩和部件之間的距離縮減，最大程度地減少防網(wǎng)罩和機(jī)械裝置之間的發(fā)生纏繞進(jìn)而損傷內(nèi)部密封環(huán)的機(jī)會。

3.6 合理選擇密封材質(zhì)

3.6.1 增加O型圈

在傳播尾軸機(jī)械密封處和螺旋槳之間增加金屬結(jié)構(gòu)的O型環(huán)裝置，能夠保證密封唇口位于正常工位，進(jìn)而減少機(jī)械發(fā)生形變和翻邊的可能。

3.6.2 完善裝置檢驗(yàn)

當(dāng)船只即將進(jìn)行尾部機(jī)械型軸承裝備時，應(yīng)將船只部件進(jìn)行清洗盡量避免船只發(fā)生密封性差的可能，隨即將排泄閥門關(guān)閉按照規(guī)定將尾部油箱打開先內(nèi)部供油，觀察是否發(fā)生潤滑油泄漏的情況，若發(fā)生泄漏需及時完成裝置的內(nèi)部修繕。

3.6.3 增加密封裝置

根據(jù)船只不同的運(yùn)行情況和航行狀態(tài)，可以選擇管道密封的方式有效提升船只的密封性能，比如時常經(jīng)過多泥沙區(qū)域需及時加裝防沙橡膠。橡膠密封裝置中氟化橡膠和丁晴橡膠很有可能發(fā)生漏油的可能，為解決實(shí)際問題應(yīng)采取塑扣密封最大限度地降低橡膠材料發(fā)生潤滑油泄漏的可能性[2]。

4 結(jié)論

綜上所述，尾軸機(jī)械密封是重要的船舶部件之一。在完善對機(jī)械密封性改造的過程中應(yīng)首先考慮到相關(guān)組成部分的實(shí)際密封程度，該裝置經(jīng)過不斷的完善當(dāng)前常見種類比較多，因此選擇時更應(yīng)結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況找到相應(yīng)的裝置，最大程度的提升船舶尾軸機(jī)械密封性，將來一段時間內(nèi)該裝置存在的不足勢必得到完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉良瑞.船舶尾軸環(huán)機(jī)械密封裝置端面變形分析[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019，41（16）：77-79.

[2]簡多榮.船舶尾軸環(huán)機(jī)械密封裝置端面變形研究[J].價值工程，2020，39（13）：291-292.