船机故障心莫慌，遇事不决船机帮
导读
根据船舶推进原理，对于采用常规推进轴系的船舶，船舶推进的有效功率是通过流体反作用到船体表面和通过轴系反作用到机体、机座、船体而完成的。
因此，船舶轴系将主机发出的功率传递给螺旋桨，螺旋桨旋转后产生的轴向推力通过轴系传递给主机（齿轮箱）的推力轴承,再传递给船体，使船舶前进或者后退。
在船舶前进、后退、不同航速、受不同外力的条件下，整个轴系会发生轴向微量窜动，同时轴系和髙弹联轴器在运转时产生热膨胀。
一、事故概况
某新造船采用单机单桨推进装置，配中速柴油机。
主机动力经弹性联轴节、减速齿轮箱、中间轴和艉轴传递给螺旋桨。
船舶在码头系泊试验时，出现推力轴承温度高（80℃）报警,并呈直线上升趋势。
立即停车,缓慢盘车并目视检查该道轴承外观，未发现异常;逐一检查温度探头和整个温度传感系统，未发现异常;再次拆解该道主轴承，上下轴瓦没有问题。
但在拆解推力轴承的过程中，发现与推力前止推环（执行前进工况下的推力）配合的止推片有明显过度摩擦并伴随发亮的痕迹。
按照轴系动力学原理，初步分析判定：
轴系轴向受力不合理，导致主机推力前止推环与止推片在相对运转中发生磨损，并伴随发热现象，热能传递给紧邻的推力轴承并被温度传感器检测到。
二、故障原因及分析
1、高弹质量。
根据经验，首先分析主机与齿轮箱连接的弹性联轴节的质量状况，以判断是否是其质量问题导致减振效果不佳，造成推力环与止推
片的受力异常。
检查弹性联轴节的船级社产品证书、质量证明书、材质报告等，橡胶的材料质量、承受
载荷时的耐热性能、减振性能等均达到预定要求。
2、艉倾。
根据轴系动力学，艉倾产生轴向分力，引起曲轴轻微向后窜动。
若艉倾引起轴向分力过大，则被磨损的应该是推力后止推环（执行后退的推力）或与其配合的止推片，而此次受损的是前止推片。此外，核查船舶4面吃水并与装载手册比对,艉倾在合理范围内。
3、柴油机制造环节。
核查柴油机出厂台架试验报告等资料，整体装配合格,前后推力止推环与其各自的推力片之间都设置一定的间隙，经过严格计算测试合格，柴油机台架试验合格。
4、柴油机装船后。
与传统低速柴油机推进系统的硬连接相比，本船系统中柴油机与螺旋桨是通过高弹性联轴节、减速齿轮箱连接的，所以轴系的轴向相对位置影响因素较多，最终体现为止推环与止推片之间的间隙。
设置间隙主要为解决轴系正常的热膨胀和高弹联轴器的热膨胀，不合适的轴向间隙会引起部件轴向力异常。
因此,需要打开壳体，对齿轮箱止推环与止推片之间的安装后轴向间隙，以及主机止推环与止推片之间安装后的轴向间隙进行测量。
根据GWC78.88齿轮箱资料，止推片与止推环间的轴向间隙建议值是0.50-0.80 mm。
经过测量，齿轮箱推力盘与推力块之间前后间隙均约为0.35 mm,合适。
根据8G32A主机资料，止推片与止推环间的轴向间隙建议值均为0.35-0.60mm。
打开道门和止推环壳体，用塞尺测量前止推环与止推片之间的间隙，塞尺难以插入，间隙接近0；测量后止推环与止推片之间的间隙约0.60 mm,明显过大。
由此判断，主机曲轴轴向位置不合理导致单边止推环与止推片磨损。
在正常情况下,止推环与止推片这一对摩擦副会得到润滑油的有效润滑，并伴随二者的相对运动，彼此之间会形成润滑油膜。
图1 曲轴及其相关构件示意
主机曲轴上布满油孔（见图1），通过飞溅或泵注的方式，滑油从注油孔注入并从布油孔流出，填充到各个摩擦副的位置，使机械设备各部件得到有效润滑。
但是摩擦副（例如上述止推环与止推片）之间的间隙过大或过小，均无法形成油膜，特别是间隙过小无法形成油膜则会导致二者之间干磨，进而发生高温，即本故障的根本原因。
三、故障排除
在主机安装期间，决定曲轴轴向位置的因素主要是轴系合理校中环节和主机与齿轮箱之间的距离等2个因素。
①轴系合理校中环节。
轴系校中是否合理对轴系轴向相对位置和曲轴拐挡值影响很大。
对合理校中工艺、程序及数据逐一核查,工艺程序合理,各校中位置开口值和偏移值均符合计算书要求。
利用负荷法测量轴系中各轴承的负荷，与计算书要求吻合，同时主机各曲轴拐挡值均在厂家规定范围内。
②主机与齿轮箱之间的距离。
主机与齿轮箱之间设有高弹，且高弹是标准件。
为满足不同尺度船舶的需要，高弹与齿轮箱之间往往需要设置一定厚度的调整垫片来调整轴系、主机的轴向位置，以满足轴系合理校中、船舶最佳纵倾等需要。
图2 调整垫片的位置
根据轴系布置图，本船高弹末端与齿轮箱前端法兰之间设有调整垫片(见图2)。
这个位置就是轴系动力学意义上轴向力的补偿位置。
相比轴系校中值，高弹垫片厚度调节幅度较大，对轴系轴向位置影响更大。
经测量，此时调整垫片厚度为18.6 mm；经计算并考虑高弹的热膨胀特性，根据经验在目前基础上减薄1.6 mm；多次盘车使轴系处于自由状态，重新安装后，缓慢盘车并测量前后止推环与止推片之间的间隙，靠近飞轮端间隙仍然只有0.20mm。
继续将垫片厚度加工至16.6 mm。
再次重复上述工序，前止推环与止推片之间的间隙约为0. 40 mm,后止推环与止推片之间的间隙约为0.20 mm,且曲轴拐挡值正常。
考虑到高弹的弹性较大,靠近其的间隙较大是合理的。
在不同工况下进行主机系泊试验，主机状况良好;船舶航行试验,主机状况良好。
综合分析，止推环与止推片之间的间隙不当，但曲轴拐挡差合理，且由于高弹的设置，轴系校中对主机的影响很小。
由此逐一排除并通过外提排查判定，调整垫片厚度过大是本次曲轴轴向位置不合适的根本原因。
四、管理建议
(1) 船舶曲轴轴向位置发生位移是必然的，在船舶推进系统安装时，应针对不同的轴系布置形式，预先考虑所有可能发生的情况和存在的隐患，做到防患于未然。
(2) 不同型号主机允许的曲轴轴向位移不同，在安装时应严格按照说明书推荐值计算曲轴位置，切不可盲目凭经验;齿轮箱亦然。
(3) 此类型船舶轴系，应考虑主机推力轴承前后的间隙，也应考虑齿轮箱推力轴承前后的间隙。
同时,考虑到主机、齿轮箱、高弹质量均很大,移动难度大，因此调整垫片可以很好地解决这一问题。
(4) 在确定调整垫片厚度且进行测量时，应使两端轴处于前后合理位置，并考虑由于高弹的弹性下垂引起的测量误差，这时应把高弹的输出端吊高，使法兰在上下左右位置偏移为0。应设置多个测量点，然后取其平均值。
(5) 调整环可能要经过几次加工才能达到要
求，每次整修加工宜少不宜多，以免厚度不够而报废。
调整环每次加工后预连接两端轴，将曲轴置于前极限位置，测量曲轴前止推环间隙乙(如用塞尺测量/比较麻烦，要拆除输出端轴封罩)，以检验安装调整是否达到要求。
(6) 设备磨合期，应密切关注并测量各项参数,及时发现可能存在的问题，让无法避免的损失降低到最低程度。
(7) 要正确安装温度探测和报警装置，避免显示误差或无报警。
五、结束语
曲轴的轴向位置对主机的正常运行至关重要,对于间接传动的轴系，在柴油机与螺旋桨之间增加减速齿轮箱(或倒顺离合器减速齿轮箱)、高弹性联轴节，因此影响曲轴轴向位置的因素增加。
在轴系安装过程中,应预先查询设备资料、船舶图纸，做到未雨绸缪;安装后，应仔细检查，确保主机、齿轮箱处于最佳状态。
本文原创作者系：
中国船级社浙江分社 贾建雄
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