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    河北佳順不銹鋼軸承制造有限公司
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    軸承知識(shí)(shí)

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    船舶主機(jī)連桿大端軸瓦燒熔事故原因分析及處理措施

    2023-07-04

    分析“金榮”船主機(jī)連桿大端軸瓦燒熔事故原因 ,指出固定螺栓的斷裂、十字頭銷(xiāo)下瓦位移是造成事故的主要原因,提出處理預(yù)防措施。

    一、事故經(jīng)過(guò)

    2005年1月31日,主機(jī)機(jī)型為6L35MC的“金榮”船從日本門(mén)司返航煙臺(tái)港,當(dāng)航行至日本某港口時(shí),輪機(jī)值班員發(fā)現(xiàn)主機(jī)滑油壓力下降且波動(dòng),滑油自動(dòng)沖洗濾器沖洗頻繁,誤認(rèn)為是大風(fēng)浪船舶搖晃所致。

    經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)主機(jī)No.5/6缸處有異常振動(dòng)及聲音,立即進(jìn)行減速處理,聽(tīng)到主機(jī)No.6缸有明顯敲擊聲及干摩擦聲。

    輪船拋錨后,立即對(duì)主機(jī)No.6缸檢查發(fā)現(xiàn)缸下部油底殼內(nèi)有大量合金粉末出現(xiàn),連桿大端瓦從軸承蓋兩側(cè)碾出,確認(rèn)主機(jī)No.6缸連桿大端軸瓦燒熔。

    通過(guò)對(duì)No.6缸進(jìn)行吊缸檢修,拆檢清潔檢查,發(fā)現(xiàn)連桿小端船尾側(cè)止推塊及兩只固定螺栓斷裂,與鎖片一并掉落油底殼,連桿大端軸瓦大面積熔損。

    曲柄銷(xiāo)表面粘著合金,連桿大端軸承座內(nèi)表面因軸瓦滾動(dòng)出現(xiàn)拉傷,輪機(jī)人員分別對(duì)大端上瓦蓋、曲柄銷(xiāo)表面進(jìn)行了打磨處理,熔損粘貼在軸頸上的白合金用螺絲刀撬敲分離。

    止推塊、固定螺栓、鎖緊片連桿大端瓦換新,軸承測(cè)溫,No.6缸比其他缸高4~5℃。

    起錨試車(chē)磨合運(yùn)行30min ,運(yùn)行中No.6 缸逐漸出現(xiàn)輕微沉悶敲擊聲,停車(chē)檢查,發(fā)現(xiàn)連桿大端瓦再次化瓦。

    第2次拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn),連桿大端瓦合金層脫落,定位舌變形,軸瓦報(bào)廢;No.6曲柄銷(xiāo)軸有合金附著,75%以上接觸面受損,圓度誤差達(dá)1mm。

    二、事故原因

    分析由于止推塊固定螺栓的斷裂,造成止推塊脫落,使十字頭銷(xiāo)下瓦相對(duì)連桿小端在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生位移,流經(jīng)十字頭銷(xiāo)通往連桿中心孔的油道受阻,進(jìn)入大端軸瓦的滑油量減少到油膜無(wú)法建立時(shí),軸與瓦之間成為干摩擦,產(chǎn)生軸瓦燒熔。

    至于船員自修裝機(jī)后再次軸瓦燒熔,系修理后的曲柄銷(xiāo)的表面粗糙度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)所致。下面就事故的原因具體分析。

    1、十字頭銷(xiāo)下瓦位移

    十字頭銷(xiāo)下瓦安裝在連桿小頭孔徑中的高出量h ,對(duì)瓦鋼背能否緊貼于連桿小頭孔徑影響,見(jiàn)圖1。

    圖1 軸瓦兩端面的高出

    D為連桿小頭孔徑,Р為軸瓦壓緊力, h為高出量,h為軸瓦貼緊壓入量, h為軸瓦壓縮時(shí)彈性變形量。

    值得指出的是,諸如軸瓦上的凸緣、定位唇、定位釘孔等,僅是軸瓦安裝和固定的輔助裝置,在工作中不起固緊作用。

    圖2 十字頭下瓦受力分析

    在圖2中,d為軸瓦微小單元,P.為法向力,8為應(yīng)力, u為摩擦系數(shù),△p為壓力變化離散值。

    由于微小單元呈圓弧形(彎曲),又有座孔支持,故在力Р的作用下,產(chǎn)生法向力P;若鋼背與孔徑表面摩擦系數(shù)為u ,則Pu為鋼背與孔徑面的摩擦自鎖力。

    摩擦自鎖力Pu的大小與P成正比。

    P是連桿小頭孔徑在連桿螺栓副(連桿螺釘)鎖緊緊迫上、下片軸瓦產(chǎn)生的。

    合理的高出量h則是Р得以保證的重要因素。

    當(dāng)然,摩擦自鎖力P.u的大小,除取決于h外,還與軸承螺栓副(螺釘)適當(dāng)?shù)呐ぞo力、連桿小頭的剛度、工作載荷的大小、材質(zhì)、幾何精度及工件表面粗糙度有關(guān)。

    應(yīng)該指出的是:

    h過(guò)小,自鎖力減弱,瓦鋼背與小頭孔徑面不能緊密貼合,軸承在孔徑中出現(xiàn)“位移”是在所難免的。

    而h過(guò)小是該機(jī)型的先天不足(實(shí)際后來(lái)的機(jī)型高出量h都有所增加),是發(fā)生故障的主要原因。

    但h過(guò)大,鎖緊后的軸瓦就出現(xiàn)“內(nèi)拱”,即軸瓦兩端位附近處與連桿大頭孔徑不能緊貼,甚而產(chǎn)生微小隙縫。

    柴油機(jī)工作時(shí),在脈沖載荷和旋轉(zhuǎn)力作用下,連桿小頭孔徑和軸承都將發(fā)生彎曲彈性變形。

    這樣,在軸瓦鋼背與孔徑面的貼合處就產(chǎn)生切向力P。

    為使鋼背與孔徑面間不因P而發(fā)生周向滑移,必須使瓦背與孔徑間的摩擦力大于滑移切向力,即P.u > P。

    否則,將出現(xiàn)前述的燒瓦甚至抱軸事故。

    2、固定螺栓斷裂

    從現(xiàn)場(chǎng)觀察的螺栓斷面判斷,固定螺栓的材質(zhì)本身存在缺陷,材料硬、脆且長(zhǎng)度不夠,斷面齊整無(wú)扭轉(zhuǎn)變形,其中1只已斷了很長(zhǎng)時(shí)間,斷面已出現(xiàn)拋光跡象,只是斷后被止動(dòng)片裹住不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

    因備件內(nèi)部材質(zhì)存在缺陷,船員在日常維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn),但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的結(jié)果和整個(gè)故障發(fā)生發(fā)展的過(guò)程來(lái)看,主管人員和故障發(fā)生時(shí)的當(dāng)班人員,負(fù)有不可推卸的責(zé)任。

    根據(jù)?輪的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃,主管輪機(jī)員平均每月都要對(duì)主機(jī)曲拐箱內(nèi)部進(jìn)行檢查,但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,止推塊固定螺栓所處的位置比較隱蔽,并且有連鎖防松鎖緊裝置,主管輪機(jī)員在例行維護(hù)檢查中,都忽略了對(duì)該螺栓的檢查,因此,在1只固定螺栓已經(jīng)斷裂的情況下,沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn),直到螺栓全部斷裂,連桿小端下瓦移位,部分堵塞油路(該機(jī)型連桿大端的潤(rùn)滑是從十字頭到連桿大端) ,導(dǎo)致了連桿大端軸瓦燒熔事故。

    三、處理、預(yù)防措施

    針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題,提出采取了具體的處理措施。

    1)對(duì)曲軸進(jìn)行了修理,用專(zhuān)用設(shè)備將曲軸軸徑從360 mm加工到356.13 mm后 ,進(jìn)行硬度測(cè)試、裂紋探傷、軸頸磨光、測(cè)量并出具報(bào)告,同時(shí)向配套廠訂購(gòu)加厚軸瓦裝機(jī)。

    2)連桿送廠加工處理,軸承座上端面車(chē)掉1 mm,重新鏜孔。

    No.6缸十字頭、十字頭導(dǎo)板

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