轴系是舰船推进系统的重要组成部分,轴承是其核心部分。尾部轴承的故障,会影响整个船舶的操作,同时也会增加船舶的安全隐患。在船舶设计、建造和营运的各个阶段都应充分重视轴系的作用。
当尾轴运行时,尾轴和尾轴轴承产生相对运动,形成楔形空间,润滑液在楔形空间中被正常的力挤压,产生一定的反作用力,并且由于滑油本身的粘性,在尾轴和轴承之间形成一层油膜,填充在尾轴和轴承之间狭窄的楔形空间。由于油膜的存在,使尾轴与尾轴轴承之间的接触力大大降低,从而减少了两面之间的摩擦磨损。
当尾轴长时间运行时,尾轴和尾轴之间会产生大量的热能,并传递到滑油中,而尾管则“浸入”在冷却水舱中,因此滑油的热量会迅速被冷却水带走,冷却水始终处于流动状态,因此滑油的热量不会聚集,因此冷却后的滑油又继续将尾轴充分冷却,因此,通常情况下,尾轴温度基本保持相对稳定。影响尾轴温度的主要因素有:尾轴与轴颈间隙、尾轴与轴颈相对倾斜、尾轴受力情况等。
后轴和轴承之间的间隙是轴系配合部件的关键因素,间隙的适当与否直接决定着油膜的正确、完整与否。“中国造船质量标准”等规范规定了各种类型轴承在不同轴径下的间隙值。轴瓦间隙过小,则油膜不能完全形成,从而尾轴与轴瓦之间产生“干磨”,造成轴承高温。轴瓦间隙过大,尾轴在运动中产生甩荡,滑油受不规则力的作用,而且楔形间隙过大,滑油本身的重力大于粘合力,从而也造成了油膜不能很好的固定。无油膜则润滑效果变差,尾轴与轴承相互间的受力异常,而无油膜则有效地将热量传递到油池中,进而产生高温,严重时会引起轴承异常磨损、熔化甚至表面剥落。
由于舰船大型化的发展,螺旋桨重量和轴系长度逐渐增加,导致尾轴后轴承处的转角过大,尾轴与尾管轴承之间的接触面积减小,从而造成轴承局部受力过大。为使前后轴受力均匀,磨损均匀,并延长其使用寿命,出现了斜镗孔和斜轴轴承等新设计。
规格书中明确规定了长径比,如白合金轴承为2~2.5,赛龙、橡胶等聚合物轴承为4。这样做主要是为了使轴承各部位的应力符合材料要求。在尾轴运转过程中,尾轴轴承与轴接触的任何一点,都会受到轴的重力、轴转动产生的切应力和轴振动时产生的不规则作用力等因素的影响,使油膜的存在变得非常重要。
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