“胜利404”船艉轴轴承改造

李峰

（中国石化胜利油田海洋石油船舶中心，山东龙口　265725）

　　摘　要：文章论述了艉轴橡胶轴承的失效形式，艉轴承改造的修复方案，进行了2种方案的对比，论证了实施方案的可行性。制作了方案实施的专用工具，改造后取得了良好的使用效果。

　　关键词：橡胶套轴承；黏结；铜法兰；涨管器；改造工艺

　　“胜利404”船是一艘担负交通运输任务的交通艇，总长14.28m，船宽4.61m，航速20kn。全船壳体系铝合金制造，艉轴承采用海水润滑，配2台底特律8v-71主机，每台功率235kW，Z高转速2200r/min，属于双轴双桨式快艇。

　　1　艉轴承结构及失效形式

　　“胜利404”船艉轴是不锈钢轴，前后轴承处轴径D56mm，前轴径与铜套形成配合，后轴径与橡胶套形成配合。铜套与橡胶套全部镶嵌在船体底孔内，以过盈形式安装。作为后轴承的橡胶套结构，是橡胶套在铜套内径整体铸造，然后整体装入船体底孔。后轴承为水润滑形式，因为此轴长期在海水环境下工作，因此，将前后轴承之间的中间段用环氧树脂黏玻璃丝布包裹进行保护。前轴承处使用盘根密封，保证海水无法进入船舱。后轴承采用V型托架固定，艉轴前端锥部安装法兰盘，与主机离合器输出轴法兰盘连接，形成完整的主机、离合器、艉轴、螺旋桨推进系统。“胜利404”船夏季出海作业，冬季放置陆地。

　　坞修时发现该船艉轴承的橡胶套已经严重损坏，主要是因为长年的海水腐蚀，放置陆地上的风干裂纹及艉轴旋转时的冲击、振动和磨损等综合原因，导致橡胶套已经无法正常使用，需要重新换新。在拆卸时发现一个问题，橡胶套的底套（铜质）拿不下来，它的结构是将橡胶套粘贴在铜套的内圈上，然后将整套以过盈配合压入艉轴承支架的底孔内，形成艉轴承结构。

　　2　修复方案论证

　　正常的修复方案是将铜套取出，整体铸造橡胶套与铜套，然后再整体压入底孔内。因为铜套不可能完整取出，只有将它破坏才能取出，所以针对这个情况我们迅速制定了2套修复方案：①拆掉铜套，再原样加工一套进行安装；②铜套不拆，加工橡胶套粘贴铜套成形。我们对这2种方案进行了分析论证，因为铜套与铝合金之间的过盈，铜套又是壁厚4mm的薄壁套，所以不可能将它完整的拆下，只有把它破坏才可能拿出来。即使铸造加工铜套与橡胶套后，在安装时还有一个关键的因素是支架底孔的变形及变形量的大小还起制约作用，在没拆铜套的情况下测量铜套内孔的圆度，其椭圆度值达到0.7～0.8mm，估计其底孔的变形可能会更大，这就存在使薄壁铜套在安装时造成很大的变形，这个关键因素必须在分析的基础上定论，不可能在安装后再去测量它的变形量到底有多大，这样做是很不科学的。因为铜套变形后使得橡胶套也出现变形，而且很有可能变形后的尺寸与艉轴无法形成间隙配合，这样艉轴就无法在橡胶套内旋转。

　　通过以上的技术论证，我们采取了第2种修复方案。无论哪种方案都要在可行的基础上进行，于是我们又论证了第2种方案的可行性。如果只加工橡胶套，它有很强的可塑性，虽然铜套有0.7～0.8mm的椭圆度，但比起底孔的椭圆度应该是小的，因为它能保持原样。而如果将铜套取下，会失去原来的位置，而且，在安装时会产生新的变形，更有可能加大变形量。所以，如果能将两者很好的黏结在一起，是能够满足其使用要求的。

　　由此，又引发了一个新的问题，橡胶套原有的形状是圆柱形的，没有固定点，如果用胶黏结后强度是否能够满足要求，这是必须考虑的问题，如果能够是Z好的，如果不够就有可能在使用过程中整个开胶脱落，所以必须将黏结强度进行加强，我们想到了一个办法，将橡胶套加工成带凸肩法兰型式，在法兰上加工8个D7mm螺栓孔，再加工一个厚度10mm的铜法兰，其上也加工8个D7mm螺栓孔，这样就可以用M6×35的不锈钢螺栓将橡胶套、法兰紧固到底孔的圆周上，这样就提高了橡胶套的固定强度，是一种非常理想的修复方法。

　　3　修复方案经济性对比

　　通过以上2种方案的论证，可以得出第2种方案是比较理想的。因为第1种方案要整体铸造橡胶套与铜套，加工成本非常高，加工周期比较长，确定与底孔配合过盈量的难度系数高；而且，底孔需要进行修磨，尽量消除椭圆度，但是，底孔的内径太小，手工进行修磨是不容易办到的。更不可能将整船吊运工厂进行镗孔，所以必须就地修复。第2种方案只加工橡胶套的成本就大大降低了，还可以利用原先的铜套进行装配，并且由确定过盈配合改为确定间隙配合，减小了施工工艺难度，取消了底孔椭圆修正的工作量，缩短了修复周期。所以，第2种方案是非常经济、适用的。

　　4　施工工艺的确定

　　修复方案已经确定，就要全盘考虑工程施工工艺，于是制定如下工艺：①测绘橡胶套、铜法兰图纸；②外协加工橡胶套；③铜法兰车削加工；④用加工好的铜法兰在底孔圆周上配钻8个M6螺纹底孔，攻丝；⑤安装橡胶套；⑥安装艉轴、螺旋桨、舵叶；⑦下水、试航。

　　在安装橡胶套上又出现了新的问题：如何安装橡胶套。因为此套长度达225mm，内径57mm，属于典型的细长套类型。如果涂上胶以后，要解决如何使两者紧密的黏结。孔内径太小使不上劲，如果不用等长的物体进行压制，又怕局部黏结不牢固，而且套内径会出现凹凸不平的情况，会造成橡胶套的安装失败。必须想办法解决这个难题，Z大的困难是装入橡胶套后怎样使他们在整个长度的圆周上紧密地结合，所以必须施加一定的压力才能达到要求，而且压力要平均，压力点接触面要平整，还要有一定的保压时间。根据这个思路就设计了一套专用工具，取名“涨管器”。

　　5　专用工具的研究与制作

　　丝杠采用45^#圆钢车制，锥形压帽采用黄铜车制，用尼龙棒车成尼龙套，然后沿横剖面锯开形成两半。并在丝杠的一端铣出2个平面，就可以用活动扳手将丝杠固定，然后上紧螺母。事先将橡胶套与铜套之间涂上401胶，将整个涨管器在橡胶套长度内安装，用开口扳手不断的旋紧螺母，这样就将旋紧螺母的力传到2个锥形的压帽上，压帽的轴向移动挤压两半式的尼龙套，这样尼龙套就作径向运动，就可以将橡胶套紧紧地压在铜套内孔上。虽然，铜套内径是椭圆的，但橡胶套是可以压缩的，保证能够使铜套内径的凹陷部位被橡胶套接触，并牢固黏结。

　　间隔24h以后，取下涨管器，经过观察和触摸检查，确认橡胶套与铜套已经牢固黏结。便可以实现橡胶套与铜套内孔的紧密黏结。

　　6　试验

　　艉轴承改造完成，继而完成艉轴、螺旋桨、舵叶的安装工程，船下水航行试验时，没有发现任何异常的情况。航速正常，没有振动，主机功率发挥正常，通过航行试验，证明此项改造工程非常成功。

来源：《中国修船》2016年03期