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軸承知識
某船右齒輪箱液壓海水泵軸承溫度過高分析

王立軍1,常山1,周圣兵2,張文波2

(1.中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇三研究所;2.海軍湛江地區(qū)裝備修理監(jiān)修室)

齒輪箱液壓海水泵是船舶齒輪箱滑油冷卻的重要設(shè)備,對齒輪箱的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。齒輪箱上變量泵通過壓力油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá),然后驅(qū)使海水泵轉(zhuǎn)動(dòng),向滑油冷卻器提供冷卻海水。

該船在某次塢修中,拆解齒輪箱液壓海水泵,發(fā)現(xiàn)右海水泵葉輪、泵軸和葉輪內(nèi)徑腐蝕嚴(yán)重致裝配間隙過大,已無法繼續(xù)使用。承修單位更換了新泵軸、葉輪、軸承、機(jī)械密封。重新裝配后,航行試驗(yàn)中出現(xiàn)了軸承溫度過高直至燒損現(xiàn)象。

一、設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該船液壓海水泵型號EVCG-80MC,立式離心泵,排出流量為45m³/h,揚(yáng)程為36m,轉(zhuǎn)速為2400r/min。

海水泵主要由殼體、葉輪、軸、軸承、機(jī)械密封及油封等組成。該泵無自吸能力,安裝于船的水線以下。軸承布置在軸的一端,軸承腔與水腔由機(jī)械密封隔開,葉輪垂直固定在軸的端部。軸承為滾動(dòng)軸承,軸承的潤滑方式為封閉式自潤滑。

海水泵軸與液壓馬達(dá)軸通過聯(lián)軸器聯(lián)接,當(dāng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)海水泵轉(zhuǎn)動(dòng)后,海水泵就從舷外不斷吸入海水,提供冷卻水至各冷卻部位。

二、原因排查與分析

從液壓海水泵的組成和運(yùn)行原理來分析,可能導(dǎo)致其軸承溫度過高的原因主要有:軸承故障;葉輪不平衡量過大;泵軸徑向跳動(dòng)量過大;軸承與泵軸裝配過緊。針對這4個(gè)可能的原因,分別進(jìn)行了排查與分析。

1、軸承故障導(dǎo)致溫度過高

發(fā)現(xiàn)軸承溫度過高后,主機(jī)停機(jī),對液壓海水泵進(jìn)行了分解檢查。結(jié)果表明,軸承保持架、滾珠完好,油封內(nèi)黃油量正常,未發(fā)現(xiàn)軸承異常。另外,該軸承型號為6308-2RS、C3和6307-2RS、C3的深溝球軸承,若是由于軸承故障產(chǎn)生的溫度升高,將會同時(shí)伴隨著異響,而液壓海水泵運(yùn)行時(shí)無異響,再結(jié)合上述拆檢情況,排除軸承出現(xiàn)故障的可能。

2、葉輪不平衡量過大導(dǎo)致軸承溫度過高

液壓海水泵額定轉(zhuǎn)速為2400r/min,如果葉輪的不平衡量過大,將在泵運(yùn)行時(shí)使軸承偏載,使軸承承受附加的軸向力和徑向力,而不規(guī)則的附加力將使軸承溫度升高甚至燒損。葉輪出廠時(shí)已做過動(dòng)平衡試驗(yàn),不平衡量為1gmm/kg(標(biāo)準(zhǔn)≤9gmm/kg),動(dòng)平衡量合格;另外,分解泵時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承保持架、滾珠完好。從出廠數(shù)據(jù)和檢查結(jié)果可以排除葉輪不平衡量過大導(dǎo)致軸承溫度過高的可能。

3、泵軸徑向跳動(dòng)量過大導(dǎo)致軸承溫度過高

泵軸徑向跳動(dòng)量對不同的軸徑有不同的要求,如果泵軸的徑向跳動(dòng)量過大,將使軸承偏載,以致軸承溫度升高甚至燒損。該泵泵軸的徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大于0.05mm,在車床上測量泵軸的徑向跳動(dòng)量為0.01mm,符合標(biāo)準(zhǔn),可以排除泵軸徑向跳動(dòng)量過大導(dǎo)致軸承溫度過高的可能。

4、軸承與泵軸裝配過緊導(dǎo)致軸承溫度過高

軸承6308-2RS、C3和6307-2RS、C3為帶油封的封閉軸承,黃油在軸承出廠時(shí)已加注完成,軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)黃油起潤滑作用。由于該軸承為封閉式,軸承產(chǎn)生的熱量無法像油潤滑的軸承那樣循環(huán)冷卻,因此只有盡量減少軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生熱量,從而對軸承的裝配提出了更高的要求。當(dāng)軸承與泵軸裝配過盈量過大時(shí),軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承滾珠將承受過大的徑向力,不但影響滾珠壽命,而且使軸承發(fā)熱加劇,造成軸承溫度過高。測量時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承與泵軸裝配過盈量為0.035mm,根據(jù)FAG滾動(dòng)軸承樣本手冊(樣本號WL41520/3ChA)中對深溝球軸承的裝配間隙要求,軸承6308-2RS、C3和6307-2RS、C3的裝配過盈量應(yīng)在0~0.018mm,Z可能出現(xiàn)的過盈量為0.010mm。上述情況表明,軸承與泵軸裝配過緊是軸承溫度過高的原因。

三、解決措施及試驗(yàn)考核

結(jié)合軸承手冊推薦的范圍對過盈量進(jìn)行修正。由于軸承為標(biāo)準(zhǔn)件,所以對泵軸進(jìn)行二次加工,為了選取合適的過盈量取值使軸承在正常穩(wěn)定的溫度下運(yùn)行,分3個(gè)階段降低軸承和泵軸裝配過盈量并進(jìn)行試驗(yàn)考核。3個(gè)階段的裝配過盈量分別為0.030mm、0.020mm、0.010mm,試驗(yàn)時(shí)間均為60min,用測溫計(jì)從測溫孔每5min測試一次,試驗(yàn)結(jié)果及對比見表1、表2、表3、表4。

從3個(gè)階段試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論:①隨著過盈量減小,試驗(yàn)60min的軸承Z終溫度越低。②過盈量為0.030mm和0.020mm試驗(yàn)60min后軸承溫度仍是上升趨勢。③過盈量為0.010mm時(shí),在試驗(yàn)40min后軸承溫度趨于穩(wěn)定。按過盈量0.010mm實(shí)船裝配后,海水泵已累計(jì)運(yùn)行2000h,軸承溫度穩(wěn)定在50℃左右,運(yùn)行良好。海水泵軸承溫度過高問題得以解決,并為后續(xù)艦船使用維修提供可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)。

來源:《中國修船》2016年第005期

發(fā)布時(shí)間:2022-06-06


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