淺談船舶軸承的日常維護(hù)

郭建剛　韋立船管

（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）

軸承是機(jī)械系統(tǒng)中一種不可或缺的零部件，它是機(jī)械設(shè)備重要的導(dǎo)向支撐裝置，協(xié)調(diào)設(shè)備安全有效運(yùn)動(dòng)，其故障直接影響設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，為了確保機(jī)械設(shè)備正常和安全運(yùn)行，我們需要加強(qiáng)軸承的檢查、維護(hù)和檢修。

維護(hù)和潤(rùn)滑對(duì)于總購(gòu)置成本的重要性往往被低估，對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，軸承的成本僅占設(shè)備總成本的很少一部分，通過(guò)專注于軸承的維護(hù)和潤(rùn)滑措施，以及提供相應(yīng)的拆裝設(shè)備與培訓(xùn)，有助于提高設(shè)備可靠性、降低運(yùn)營(yíng)成本并且改善人員的安全。

軸承失效因素

一般影響軸承壽命的因素有潤(rùn)滑不良36%、軸承疲勞34%、安裝不當(dāng)16%，污染14%。

潤(rùn)滑不良(約占36%)

據(jù)調(diào)查，潤(rùn)滑不良是造成軸承過(guò)早損壞的主要原因。包括未及時(shí)加注潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油;潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油未加注到位;潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油選型不當(dāng);潤(rùn)滑方式不正確等等。

建議：選擇正確的潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油，使用正確的潤(rùn)滑加注方式。

馬達(dá)潤(rùn)滑脂的填充需要根據(jù)設(shè)計(jì)量注入，合理分散在軸承室空間內(nèi)。在馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，必須防止?jié)櫥瑦夯騺G失造成的軸承故障，定期補(bǔ)充軸承專用的潤(rùn)滑脂。為了防止?jié)櫥瑦夯?、?rùn)滑性能下降、軸承故障，嚴(yán)禁混合不同等級(jí)的潤(rùn)滑脂。

疲勞(約占34%)

疲勞破壞是軸承常見的損壞方式。常見的疲勞破壞的原因可能是：軸承選型不當(dāng)；長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行；未及時(shí)維修；維修不當(dāng)；設(shè)備老化等。

建議：選擇適當(dāng)?shù)妮S承類型，定期及時(shí)更換疲勞軸承。

例如部分電機(jī)自由端采用特殊止動(dòng)軸承換新時(shí)被更換成普通軸承造成軸承座磨損。

安裝不當(dāng)(約占16%)

1、安裝時(shí)力度過(guò)猛，其中用錘子或剛性材料敲擊軸承對(duì)軸承傷害是的;也是造成變形的主要原因。 

2、安裝有偏差或未裝到軸承位，造成軸承游隙過(guò)小。內(nèi)外圈不處于同一旋轉(zhuǎn)中心，造成不同心。

建議：選擇適當(dāng)?shù)幕驅(qū)I(yè)的軸承安裝工具，安裝完畢用專用儀器檢測(cè)。

SKF安裝工具套裝

污染(約占14%)

污染也會(huì)導(dǎo)致軸承過(guò)早損壞，污染是指有沙塵、金屬屑等進(jìn)入軸承內(nèi)部。主要原因包括：使用前過(guò)早打開軸承包裝，造成污染；安裝時(shí)工作環(huán)境不清潔，造成污染；軸承的工作環(huán)境不清潔，工作介質(zhì)污染等。即使肉眼看不見的微小灰塵進(jìn)入軸承，也會(huì)增加軸承的磨損，振動(dòng)和噪聲。

建議：在使用前好不要拆開軸承的包裝；安裝時(shí)保持安裝環(huán)境的清潔，增強(qiáng)軸承的密封裝置，添加油脂時(shí)油槍要專用并清潔油嘴。

影響軸承壽命的因素

一般來(lái)說(shuō)，軸承選用恰當(dāng)，配合適當(dāng)，潤(rùn)滑得當(dāng)，預(yù)緊相當(dāng)，冷卻應(yīng)當(dāng)……軸承的使用壽命是很可觀的，我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)生活時(shí)往往能夠看到，隨機(jī)器原裝的軸承，經(jīng)年累月，仍然能夠正常使用，一旦壽終正寢，再更換軸承，哪怕再好再貴，都不能和開始安裝的軸承壽命相比，這是為什么呢？

概因軸承的選擇不當(dāng)、安裝不良、潤(rùn)滑不充分以及密封不良等，都會(huì)引發(fā)軸承產(chǎn)生燒結(jié)、磨損、斷裂、缺損、卡傷、銹蝕等故障，都會(huì)導(dǎo)致軸承無(wú)法繼續(xù)使用，產(chǎn)生實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定壽命的情況。

此外，由于使用條件對(duì)軸承的功能（旋轉(zhuǎn)精度、剛性及發(fā)熱等）影響較大，因此，對(duì)軸承的實(shí)際使用壽命會(huì)產(chǎn)生較大影響，往往與額定壽命偏差較遠(yuǎn)，當(dāng)軸承出現(xiàn)使用壽命與額定壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)不符合的情況時(shí)，就應(yīng)當(dāng)考慮：

（1）軸承選用是否恰當(dāng)。特別是當(dāng)機(jī)器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，主軸難免會(huì)發(fā)生磨損，精度下降的情況，這時(shí)候就應(yīng)考慮游隙更大的軸承，或者是否需要更換主軸。

（2）軸承配合是否適當(dāng)。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備軸承座及軸都有磨損，間隙就會(huì)變大，應(yīng)通過(guò)專業(yè)尺寸修復(fù)后選配軸承。

（3）軸承潤(rùn)滑是否得當(dāng)。軸承潤(rùn)滑一般分為脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑四種，四種潤(rùn)?方式各有優(yōu)缺，潤(rùn)滑可以有效降低摩擦及磨損，帶走摩?產(chǎn)生的熱量，防止銹蝕，防止異物侵入，從而延長(zhǎng)軸承的使用壽命。

（4）軸承的預(yù)緊是否恰當(dāng)。軸承預(yù)緊有兩種方式。一種是定位預(yù)緊，一種是定壓預(yù)緊。?位預(yù)緊固定相向軸承的位置，有助于提高軸承的剛性。定壓預(yù)緊通過(guò)彈簧變形施加載荷，旋轉(zhuǎn)中由于熱影響和載荷影響，軸承的位置即使發(fā)生變化，仍可保持穩(wěn)定的預(yù)緊載荷。在機(jī)床的主軸等進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合使用角接觸球軸承時(shí)，還應(yīng)考慮陀螺滑動(dòng)和離心力等導(dǎo)致的滾動(dòng)體和滾道面接觸壓的增加因素，并設(shè)定適當(dāng)?shù)念A(yù)緊量。對(duì)于有彈簧墊片預(yù)緊的軸承安裝時(shí)一定要將彈簧墊片按原樣裝復(fù)。

（5）其他因素。影響軸承使用壽命的因素很多，除了上述的內(nèi)容外，如軸承冷卻、軸的撓曲、軸及軸承箱的精度等，因此需要仔細(xì)分析，認(rèn)真排查。

應(yīng)隔多久進(jìn)行補(bǔ)脂？

正確的軸承潤(rùn)滑是軸承獲得長(zhǎng)期有效使用壽命的基本因素。針對(duì)具體的軸承應(yīng)用選擇合適的潤(rùn)滑脂，并且在 軸承轉(zhuǎn)起來(lái)之前加入恰當(dāng)?shù)牧渴鞘种匾摹Ｔ诠ぷ鬟^(guò)程中，還需要定期為軸承補(bǔ)充潤(rùn)滑。以正確的補(bǔ)充潤(rùn)滑間隔和正確的量，向軸承加入正確的潤(rùn)滑脂是實(shí)現(xiàn)軸承較佳運(yùn)行績(jī)效和化使用壽命的基本要求。在實(shí)際應(yīng)用中，手工進(jìn)行補(bǔ)充潤(rùn)滑是很常見的；連續(xù)的補(bǔ)充潤(rùn)滑能夠帶來(lái)諸多好處。

但是對(duì)于補(bǔ)充油脂的間隔，遺憾的是，這一問(wèn)題沒有統(tǒng)一的答案。右側(cè)圖為軸承補(bǔ)油間隔圖，僅適用于在溫度不高于 71.1°C、在正常負(fù)荷下工作的固定設(shè)備水平軸軸承，且僅有指導(dǎo)意義。

比例尺 a：徑向滾珠軸承

比例尺 b：圓柱滾子軸承、滾針軸承

比例尺 c：球面滾柱軸承、圓錐滾柱軸承、止推滾珠軸承、滿裝圓柱滾柱軸承（20% 補(bǔ)脂周期操作小時(shí)）、配有軸承罩的交叉圓柱滾柱軸承（30% 補(bǔ)脂周期操作小時(shí)）、推力圓柱滾柱軸承、推力滾針軸承和推力球面滾柱軸承（50% 補(bǔ)脂周期操作小時(shí)）

對(duì)于垂直軸軸承，應(yīng)將此圖所示周期減半。對(duì)于軸承潤(rùn)滑脂在高溫下的加速老化，軸承溫度每比 71.1°C 高 2.8°C，應(yīng)將周期減半一次。

對(duì)于鉆孔尺寸為 300 毫米及以上的大型滾柱軸承，必須以高于此圖所示的頻率對(duì)軸承進(jìn)行補(bǔ)脂，才能確保實(shí)現(xiàn)充足潤(rùn)滑，因此相應(yīng)線條會(huì)斷開。我們的示例顯示了 3,000 小時(shí)（即 4 個(gè)月）的周期。

補(bǔ)脂需要使用多少潤(rùn)滑脂？

針對(duì)軸承的適當(dāng)用量和補(bǔ)脂周期可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

G = 0.005 DB

其中：

G = 潤(rùn)滑脂重量（克）

D = 軸承外部直徑（毫米）

B = 軸承寬度（毫米）

滾動(dòng)軸承填充潤(rùn)滑脂參考以下原則：

（1）一般軸承內(nèi)不應(yīng)裝滿潤(rùn)滑脂，以裝到軸承內(nèi)腔全部空間的1/2-3/4即可；

（2）水平軸承填充內(nèi)腔空間的2/3-3/4；

（3）垂直安裝的軸承填充腔內(nèi)空間的1/2（上側(cè)），3/4（下側(cè)）；

（4）在容易污染的環(huán)境中，對(duì)于低速或中速的軸承，要把軸承和軸承盒里全部空間填滿；

（5）高速軸承在裝脂前應(yīng)先將軸承放在優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油中，一般是用所要填充的軸承潤(rùn)滑脂的基礎(chǔ)油中浸泡一下，以免在啟動(dòng)時(shí)因摩擦面潤(rùn)滑脂不足而引起軸承燒壞。

請(qǐng)注意，與其他任何單一要素相比，過(guò)度加注可能會(huì)造成更多軸承故障。如果存在過(guò)多潤(rùn)滑脂，內(nèi)部摩擦將導(dǎo)致溫度高于其滴點(diǎn)，造成軸承潤(rùn)滑脂發(fā)生氧化并提早出現(xiàn)軸承故障。

對(duì)于軸承補(bǔ)油間隔及補(bǔ)油量部分設(shè)備說(shuō)明書中也有指出，當(dāng)然補(bǔ)充油脂只針對(duì)開式軸承，閉式軸承無(wú)需補(bǔ)油或換脂。

軸承的安裝

安裝是軸承生命周期中的關(guān)鍵階段之一。如果未使用正確的方法和工具來(lái)正確地安裝軸承，軸承的使用壽命會(huì)縮短。要進(jìn)行正確和有效的軸承安裝，不同應(yīng)用場(chǎng)景可能需要使用機(jī)械的、液壓的或加熱的方法。選擇適用于您的具體應(yīng)用的安裝方法來(lái)裝配軸承，將有助于延長(zhǎng)軸承的使用壽命，減少軸承過(guò)早失效、以及由此造成的損壞而產(chǎn)生的成本。

安裝軸承應(yīng)盡量在干燥、無(wú)塵的區(qū)域進(jìn)行，并應(yīng)遠(yuǎn)離會(huì)產(chǎn)生金屬碎屑和灰塵的設(shè)備。當(dāng)必須在復(fù)雜的環(huán)境下安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)把污染降到。不允許強(qiáng)力沖壓，不允許用錘直接敲擊軸承，不允許通過(guò)滾動(dòng)體傳遞壓力。

盡量使用專用工具，極力避免使用布類和短纖維、生銹的鐵管等之類的東西。直接用手拿取軸承時(shí)，要充分洗去手上的汗液，并涂以優(yōu)質(zhì)礦物油后再進(jìn)行操作，在雨季和夏季尤其要注意防銹。

安裝軸承時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)類型和尺寸，選擇機(jī)械，加熱或液壓等方法進(jìn)行。我司采購(gòu)的SKF軸承已經(jīng)密封良好，安裝時(shí)無(wú)需進(jìn)行清洗，安裝前確保在潔凈干燥的場(chǎng)所。

冷安裝

該種安裝方式適合安裝配合不是太緊的小 軸承，可以通過(guò)一個(gè) 套筒并以錘擊的方法，輕輕敲擊套筒把軸承裝到合適的位置。敲擊時(shí)應(yīng)盡量均勻的作用在軸承套圈上，以防止軸承傾斜或歪斜。

大部分軸承都采用壓入法進(jìn)行安裝。如果要將軸承的內(nèi)外圈同時(shí)裝到軸上和軸承座中，必須確保以相同的壓力同時(shí)作用在內(nèi)外圈上，且必須與安裝工具接觸面在同一平面上。

熱安裝

通常情況下，對(duì)于較大型軸承的安裝，不通過(guò)加熱軸承或軸承座是不可能的，因?yàn)殡S著尺寸的增大，安裝時(shí)需要的力越大。熱安裝所需要的軸承套圈和軸或軸承座之間的溫差主要取決于過(guò)盈量和軸承配合處的直徑。為了便于安裝，可利用熱脹冷縮原理，將軸承加熱后用銅棒、套筒和手錘安裝。開式軸承溫度要控制在 100℃以下，80～90℃較為合適，溫度過(guò)高時(shí)，易造成軸承套圈滾道和滾動(dòng)體退火，影響硬度和耐磨性，導(dǎo)致軸承壽命降低及過(guò)早報(bào)廢。利用加熱法安裝軸承時(shí)，油溫達(dá)到規(guī)定溫度 10 分鐘后，應(yīng)迅速將軸承從油液中取出，趁熱裝于軸上。必要時(shí)，可用安裝工具在軸承內(nèi)圈端面上稍加一點(diǎn)壓力，這樣更容易安裝。軸承裝于軸上后，必須立即壓住內(nèi)圈，直到冷卻為止。不推薦將帶有密封件和防塵蓋的軸承加熱到80℃以上（應(yīng)確保溫度不超過(guò)密封件和潤(rùn)滑脂允許的度）。加熱軸承時(shí)，要均勻加熱，絕不可以有局部過(guò)熱的情況。

軸承感應(yīng)加熱器

帶圓錐孔的軸承，其內(nèi)圈大部分是以過(guò)盈配合的方式來(lái)安裝的。過(guò)盈量是由內(nèi)圈在圓錐形軸徑、緊定套或退卸套上的軸向推進(jìn)距離決定的。?圓錐形配合面上的推進(jìn)距離越大，軸承的徑向內(nèi)部游隙就越小，可通過(guò)測(cè)量游隙減小量或軸向推進(jìn)距離來(lái)確定過(guò)盈量。

中小型軸承可以利用軸承安裝工具或好用鎖緊螺母把內(nèi)圈推進(jìn)到圓錐形軸徑上的適當(dāng)位置。在使用緊定套的情況下，使用可以用鉤形扳手或沖擊扳手鎖緊的套筒螺母。對(duì)退卸套可用軸承安裝工具或端板將其推入軸承內(nèi)孔。

注油法

注油法的工作原理是：液壓油在高壓下通過(guò)油孔和油槽，注入軸承和軸徑之間的配合面，形成一層油膜。油膜將配合面分開，使得配合面之間的摩擦大幅減少。這種方法通常用于直接把軸承安裝在圓錐形軸徑上的情況。必須的油孔和油槽應(yīng)是整體軸設(shè)計(jì)的一部分。如果緊定套和退卸套，已加工有油孔油槽，這種方法也可用于將軸承安裝在緊定套或退卸套上。

軸承安裝的常見錯(cuò)誤示范

鐵錘直接敲擊軸承

安裝內(nèi)圈（或外圈）過(guò)盈配合的軸承，禁止用鐵錘直接敲擊軸承內(nèi)圈（或外圈）端面，這樣很容易把擋邊敲壞。應(yīng)該采用套筒放在內(nèi)圈（或外圈）端面上，用鐵錘敲擊套筒來(lái)安裝。

通過(guò)滾動(dòng)體來(lái)傳遞安裝力

安裝內(nèi)圈過(guò)盈配合的軸承時(shí)，不能通過(guò)外圈和滾動(dòng)體把力傳遞給內(nèi)圈。這會(huì)把軸承滾道和滾動(dòng)體表面敲壞，使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生噪音并提前損壞。正確的方法應(yīng)該用套筒直接把力作用在內(nèi)圈端面上。

加熱溫度過(guò)高

有些用乙炔噴槍對(duì)軸承內(nèi)孔進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度超過(guò)727℃（軸承鋼的相變溫度）時(shí)，軸承鋼內(nèi)部的金相組織將發(fā)生變化。當(dāng)軸承冷卻后，軸承內(nèi)孔就不能恢復(fù)到原來(lái)的尺寸，通常比加熱前的尺寸要大。

被乙炔噴槍加熱后的軸承，表面變成黑色

軸承的?卸

拆卸軸承時(shí)，必須注意不要損壞其它機(jī)器部件，如軸、軸承座，因?yàn)槠渌臋C(jī)器部件的損壞也會(huì)危及機(jī)器的效率和壽命。具體可能需要采用機(jī)械、加熱或液壓的拆卸方法和工具，以安全、正確和有效地拆卸軸承。

機(jī)械法拆卸軸承

選擇合適的拉拔器是工作的關(guān)鍵。拉拔器的類型、拉拔能力對(duì)于安全方便地完成拆卸工作很關(guān)鍵。無(wú)論在何種情況下，只要有可能，一定要將拉拔力施加在過(guò)盈配合的套圈上。

加熱法拆卸軸承

圓柱滾子軸承的內(nèi)圈一般采用過(guò)盈配合，需要較大的力進(jìn)行拆卸。使用加熱設(shè)備可以方便、快速地進(jìn)行拆卸，并降低損壞內(nèi)圈和軸的風(fēng)險(xiǎn)。必要時(shí)采用機(jī)械法與加熱法相結(jié)合的方式拆卸軸承。

軸系對(duì)中

在軸承裝到具體應(yīng)用位置后，例如要將電機(jī)與泵連接起來(lái)，就應(yīng)該進(jìn)行對(duì)中。如果機(jī)器未進(jìn)行有效的對(duì)中，會(huì)導(dǎo)致軸承承受額外的負(fù)載、摩擦和振動(dòng)。這些會(huì)加速軸承和其它機(jī)器部件的疲勞并導(dǎo)致失效，影響其使用壽命。此外，增加的振動(dòng)和摩擦將顯著地增加能耗，以及增大過(guò)早失效的風(fēng)險(xiǎn)。

1、直尺塞規(guī)法

利用直尺測(cè)量聯(lián)軸器的同軸度誤差，利用塞規(guī)測(cè)量聯(lián)軸器的平行度誤差。這種方法簡(jiǎn)樸，但誤差大。一般用于轉(zhuǎn)速較低、精度要求不高的機(jī)器。

2、外圓、端面雙表法

用兩個(gè)千分表分別測(cè)量聯(lián)軸器輪轂的外圓和端面上的數(shù)值，對(duì)測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算分析，確定兩軸在空間的位置，結(jié)果得出調(diào)整量和調(diào)整方向。這種方法應(yīng)用對(duì)比廣泛。其主要缺點(diǎn)是對(duì)于有軸向竄動(dòng)的機(jī)器，在盤車時(shí)端面測(cè)量讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生誤差。它一般用于采用滾動(dòng)軸承、軸向竄動(dòng)較小的中小型機(jī)器。

3、外圓、端面三表法

此法是在端面上用兩個(gè)千分表，兩個(gè)千分表與軸中心等距離對(duì)稱設(shè)置，以消除軸向竄動(dòng)對(duì)端面測(cè)量讀數(shù)的影響，這種方法的精度很高，適用于需要精確對(duì)中的細(xì)致機(jī)器和高速機(jī)器。

基本狀態(tài)監(jiān)測(cè)

在日常工作中，通過(guò)定期的巡視檢查運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備基本的狀態(tài)（包括溫度、聲音、可視化檢查、速度、漏電檢查和振動(dòng)測(cè)量等方面）監(jiān)測(cè)來(lái)定期檢查軸承的狀態(tài)至關(guān)重要。這些定期檢查能夠發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，幫助預(yù)防機(jī)械設(shè)備停機(jī)甚至損壞。也可以借助先進(jìn)的檢測(cè)工具來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如：手機(jī)熱成像儀、測(cè)振儀等。

在軸承的生命周期中管理公司通過(guò)集中采購(gòu)的模式保證供應(yīng)質(zhì)量，其余幾個(gè)階段則需要船上工作人員仔細(xì)認(rèn)真的執(zhí)行設(shè)備維保計(jì)劃及良好的拆裝工藝。通過(guò)正確的實(shí)施維護(hù)和使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ?、定期定量補(bǔ)充潤(rùn)滑脂，可以顯著地延長(zhǎng)軸承的使用壽命，保障船舶安全可靠運(yùn)營(yíng)，為韋立集團(tuán)大發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

參考：SKF官網(wǎng)、美孚官網(wǎng)