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(huì)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