十字頭軸承故障維修典型案例淺析

袁鵬

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

某司航浚4006 輪在某港航道施工期間，左主機1#缸十字頭軸承出現剝落故障。根據常規修理，對活塞連桿結構等進行了拆檢檢查，更換了損壞的十字頭軸承和十字頭銷等備件，在使用過程中，同類故障短時間內多次發生。針對這一反常現象，根據3 次故障及修理情況，結合對修理質量、施工工藝及備件質量的案例分析，從中查找引起短期內故障再次發生和修理的根本原因，以便對后續船舶設備保障提供維修參考。

1 故障情況介紹

1.1 第一次故障

1 月5 日17:30 左右，值班輪機員巡查時發現左主機1#缸活塞油冷卻溫度突然比原參數高出3～5℃，經左主機停車檢查發現1#缸油底殼和機體平臺上有大量的合金塊碎片，活塞冷卻油回油量明顯變小，油從活塞桿中間大量漏泄，根據以往經驗，初步判斷為十字頭軸承故障。1 月6 日，外協修理人員上船按正常拆檢流程對左主機1#缸十字頭活塞連桿機構進行了拆檢修理，更換了損壞的十字頭軸承和十字頭銷。1 月7 日01:30～08:00，左主機檢修后按程序進行磨合檢查，正常后09:00 投入到航道掃淺施工，采用正倒車施工工藝。

1.2 第二次故障

1 月7 日21:20 左右，值班機工報告左主機1#缸活塞油高溫，輪機長親自至左主機處檢查，發現1#缸活塞油溫為57℃，比正常溫度高出9℃，用點溫槍對6個道門測溫對比，確認1#缸比其他缸高5℃，立即通知駕駛臺駛出施工航道至安全海域停車檢查。打開左主機1#缸道門檢查發現1#缸機架平臺無異物，活塞回油比原來小了很多。其余5 個缸道門檢查滑油噴淋和油管回油情況都正常。再次關上左主機所有道門，啟動運行轉速逐步加速至145rpm 再停車檢查，發現1#缸活塞冷卻回油比原來更小了，判斷是活塞冷卻系統有故障，立即安排停車錨泊。1 月9 日，新的外協修理人員上船，對左主機1#缸再次進行吊缸檢查，發現上次更換的十字頭軸承表面剝落，冷卻油槽泄油口有金屬高溫融化現象，十字頭銷正常，其它檢查正常。1 月10 日02:30～11:30，起錨按主機試車大綱進行磨合試驗，檢查正常后恢復施工，同時要求船上避免采用正倒車施工工藝。

1.3 第三次故障

1 月15 日11:00 左右，船舶重載快到拋泥區時，值班機工在巡檢中發現左主機1#缸活塞油溫度從43℃上升至47℃，輪機長立即通知駕駛臺，申請至安全海域對左主機進行停車檢查。檢查發現左主機1#缸機架平臺處有合金剝落碎片2 塊，打開2#、3#缸道門3 個缸點溫比較，發現1#缸在十字頭軸承部位88℃，明顯比其它缸高20℃多。檢查十字頭軸承，發現軸承兩側有剝落合金碎片，活塞冷卻回油正常，十字頭軸承兩邊噴淋情況比原來微大，而且流態不規則。判斷該缸十字頭軸承合金已剝落。1 月16 日，外協人員上船拆檢修理，發現十字頭軸承已嚴重剝落，十字頭銷正常，活塞連桿大端軸承及第1 和第2 到主軸承檢查正常，連桿未發現彎曲及尺寸變化，滑油系統和燃油系統檢查正常。本次修理更換了十字頭軸承和十字頭銷，連桿，裝復后，按試車大綱從1 月17 日02:30～14:47 進行磨合，檢查正常后恢復施工，本次修理后，左主機1#缸徹底恢復正常使用。

2 修理安排情況

2.1 第一次修理

1 月5 日，左主機1#缸十字頭軸承剝落故障，就近聯系了天津的一家柴油機合格修理方，該單位對該型主機修理比較熟悉，所有的拆檢、清潔、測量、裝配等都處于船上的監控之下，都按說明書的保養要求進行落實，本次更換了十字頭軸承修復件和十字頭銷原廠件備件，修后主機運行磨合都按試車大綱進行，試車各步驟檢查正常。從1月7 日當天09:00～21:20，累計掃淺施工12 小時20 分左右。

2.2 第二次修理

1 月7 日，第一次修后故障再次發生后，考慮到修理質量，選擇了上海的一家柴油機合格修理方，外協人員上船后，現場機務上船進行了監修，整個修理工程按保養說明進行，本次更換了修復的十字頭軸承備件，十字頭銷未換，修后磨合按試車大綱進行。從1 月10 日11:30 至15日11:00，累計正常施工運行了近5 天，十字頭軸承再次出現故障。

2.3 第三次修理

1 月15 日，第二次修后故障再次發生后，第二批外協修理人員和船方根據要求，對主機滑油系統，燃油系統，第一，二道主軸承，連桿大端軸瓦，連桿彎曲度及尺寸等增加了檢查，并測量了拐檔，未發現異常，本次修理更換了十字頭軸承、十字頭銷、連桿、十字頭結構與連桿的內套油管，其中十字頭軸承和十字頭銷換用了修復件。完成裝配后，根據主機試車大綱進行了磨合試車，1 月17 日完成磨合，檢查正常后即投入了航道施工，后續未發現異常情況。

3 故障案例分析

3.1 故障情況比較

表1 十字頭軸承故障統計

3.2 修理情況比較

表2 十字頭軸承故障修理統計

3.3 故障原因分析

3.3.1維修質量影響

經了解：兩家承修單位為我方合格承修方，與我方有長期合作關系，對該型主機有成熟的修理經驗和資歷。本次修理在船方的監控下，嚴格按照說明書的修理要求進行拆檢、清潔、測量和裝配，并按試車大綱步驟進行了磨合試驗，在完成正常磨合和檢查正常后投入施工，維修過程對故障的多次發生影響不大。

3.3.2施工工藝影響

第一次修理后在極短的時間內再次出現問題，懷疑主要與施工工藝有關。在接到項目部的掃淺安排后，船上采用了正倒車的施工工藝。根據現場了解：從全速進到全速倒車平均10 分鐘2 次，相當于1 小時12 次換向，作為定距槳船舶，頻繁的換向，除了對換向凸輪損傷較大外，十字頭軸承組件的運行工況也比較惡劣，加速了十字頭軸承故障的產生，這也是導致第一次修后使用時間比第二次修理后運行時間短的原因。

3.3.3備件質量影響

航浚4006 輪出廠至今已運行43 年，其設備原廠備件訂購比較困難，而且周期長，部分備件已采用國產替代件或修復件，其二沖程主機十字頭軸承和十字頭銷目前使用的主要為修復件。據統計，十字頭軸承修復件正常使用周期為6000 小時左右，根據船方多年使用兩家單位修復件的情況反映：國產廠1 修復件一旦軸承故障，多表現為修復層大面積剝落，油底殼比較直觀易于發現，如第一和第三次故障剛好符合該修復件故障特征；國產廠2 修復件一旦發生軸承故障，多表現為局部修復層剝落，第二次故障時檢查發現剝落物堵塞在十字頭軸承中心油管孔處，出現活塞回油量變少現象，而油底殼未發現剝落的金屬物，直至解體后檢查才發現，這些完全符合國產廠2 修復件的故障特征。

圖1 日本原裝十字頭銷備件

圖1 為本次修理使用的日本原裝十字頭銷備件，在第一次和第二次修理中使用，但在第二和第三次十字頭軸承修后出現的故障中，經檢查和測量，未發現任何損傷，與軸承接觸面都很光滑，與常見的十字頭軸承故障現象不相吻合。因近年來多使用修復件，十字頭軸承出現故障時原裝十字頭銷使用情況未有記錄。第二次十字頭軸承故障時，主要判斷為長時間正倒車施工工藝所致，對原裝十字頭銷的使用情況只是初步懷疑。第三次故障再次發生時，發現原裝十字頭銷仍“毫發無損”，初步確認是原裝十字頭銷的問題。

通過檢查原裝十字頭銷在首次修理前清潔后的照片，發現原裝十字頭銷存在“退火”現象。與軸承的接觸半圓面存在發藍痕跡，懷疑原裝十字頭銷與十字頭軸承修復件在受熱條件下，膨脹系數不一致，在使用中會引起軸承間隙過小，從而加劇十字頭軸承與十字頭銷的磨損，由于十字頭銷有“退火”情況，修復的十字頭軸承更易磨損。

在第三次十字頭軸承故障發生后，根據兩次對日本原裝十字頭銷備件的使用情況和問題的預判，在第三次修理時，十字頭銷和十字頭軸承都換用了新海修復件，同樣按照以前兩次的拆裝工藝進行了修理，并檢查了第一和第二道主軸承，測量了拐檔，檢查了滑油及燃油系統等，在確認正常后，按試車大綱進行了磨合，主機恢復了正常使用。船舶投入了正常的航道施工。

4 結語

以上是一起因主機原裝十字頭銷備件質量問題而引起的重復修理的典型事例，在第二次問題發生前，因長時間采用正倒車的施工工藝，給故障原因的尋找帶來了誤判，從而導致了第三次故障的發生。由于機艙值班人員及時發現問題，從而避免了故障的進一步擴大。

熟悉船舶性能和設備狀況，選擇合適的施工工藝，不僅能延長設備的使用壽命，而且能提高船舶的施工效率。而作為設備管理人員，當施工工藝對設備的正常使用帶來安全隱患時，應及時提出和協調，從而最大限度地避免設備故障的發生。同樣在設備維修時，無論選擇修復件還是原廠件，一定要仔細鑒別，避免不必要的重復勞動。