9-5第五节 尾轴管装置的检修

第五节尾轴管装置的检修

一、尾轴管装置

尾轴管装置是用以支承尾轴和螺旋桨、密封船体不使海水进入尾轴承和防止润滑油自尾轴承溢出的设备。通常尾轴管装置是由尾轴管本体、尾轴承、密封装置和冷却、润滑系统等组成的。根据尾轴承润滑剂的不同，分为水润滑尾轴管装置和油润滑尾轴管装置，如图9-21所示。

1．尾轴管

尾轴管本体可用铸钢（ZG230-450）、铸铁(HT250、QT450-10)、20钢管或船用钢板焊接而成。单轴系尾轴管本体及船体尾部如图9-22所示。将尾轴管本体装入船体尾部，在尾轴管本体首端法兰与尾隔舱壁平面间加密封垫片后用螺栓固紧；尾轴管尾端外圆螺纹用锁紧螺母将尾轴管紧固在尾柱毂上，螺母与尾柱毂后端面紧贴，0.05mm塞尺插不进。尾轴管在船体上装好后，进行尾尖舱水密试验，各结合部位不允许有任何渗漏。

2．尾轴承

单轴系尾轴承制成两段：尾前轴承和尾后轴承。尾前轴承位于尾轴管前端，较短；尾后轴承位于尾轴管后端，较长。有的大型船舶尾轴管较短，只有尾后轴承，而将尾前轴承移至尾隔舱壁与尾轴法兰之间。尾轴承大多为滑动轴承，根据轴承衬的材料和润滑剂的不同分为水润滑尾轴承和油润滑尾轴承分。目前，新造船舶多为油润滑尾轴承。

尾轴承由轴承衬套和轴承衬构成。水润滑尾轴承衬套的材料采用铸铜（ZCuSn10Zn2、ZCuZn40Mn2），轴承衬的材料采用铁梨木、层压胶木、橡胶和合成材料；油润滑尾轴承衬套采用铸钢（ZG230-450）或铸铜（ZCuSn10Zn2），轴承衬采用白合金。

1）水润滑尾轴承

水润滑尾轴承衬的材料主要有铁梨木、层压胶木、橡胶、合成材料（尼龙、赛龙等）。尾轴承的长度应不小于尾轴直径的4倍。利用舷外海水自然流入尾轴承进行润滑与冷却。为了控制海水流入量，在尾轴管前端尾轴处装有密封装置。航行时，旋松密封填料压盖的螺栓，使海水顺利流进轴承满足润滑与冷却之需；停航时，则应旋紧螺栓，防止海水大量漏入机舱。

(1)铁梨木尾轴承铁梨木是自1854年以来一直被用作海船水润滑尾轴承的传统轴承材料。铁梨木盛产于中美洲、西印度群岛和南美北部等热带地区。铁梨木生长缓慢、直径20mm的树需10年。材质细密、坚硬、比重大(约为1.2)，含有丰富的树脂，具有耐水浸、耐蚀和耐磨等特点。干燥时会产生变形和裂纹。铁梨木中除木质和树脂外，还含有树脂精汁等。精汁与水作用形成乳状粘液，具有润滑作用使摩擦系数大大降低。例如，铁梨木与青铜在水中相对运动，摩擦系数为0.003～0.007。此外，摩擦系数随水温升高而增大。如果保持水温低（50oC左右）、水量充足，则铁梨木具有很高的耐磨性。铁梨木轴承的结构如图9-23（a）所示。将铁梨木板条(一般厚度为15～35mm、宽度为60～80mm、长度为150～300mm)紧密地镶嵌在轴承衬套中，为防止铁梨木板条位置错动在衬套内铁犁木板条之间安装2～3根铜质止动条（厚度为铁梨木条厚度的60%），紧贴衬套内表面并用螺钉固定。衬套内下半部分铁梨木板条表面为立纹(纤维方向与尾轴中心线垂直)，上半部分木板条表面为顺纹（纤维方向与尾轴中心线平行）。木板条之间形成V形、U形或梯形水槽，如图9-23(b)所示，以利海水流通进行润滑和冷却，但在下半瓦90o范围内无水槽。

(2)层压胶木尾轴承由于铁梨木需要进口，价格较高，所以多年来国内外均致力寻找铁梨木廉价的代用材料。我国研究试验成功的层压胶木已应用于生产，它是以桦木为原料，将桦木薄板浸于酚醛中制成板坯。再经高温、高压制成板材。

桦木层压胶木具有材质致密、坚硬、耐热、绝缘性好、较好的耐磨性和可承受冲击负荷等特点。此外。成材率高达85%(铁梨木只有20%)，价格便宜。缺点是脆性较大，耐磨性也

不及铁梨木。

桦木层压胶木尾轴承的结构基本与铁梨木尾轴承相同，将层压胶木制成板条镶于尾轴承衬套中，其上、下瓦板条均采用耐磨性好的立向纤维作摩擦面。轴径<360mm的尾轴承可不加止动条。板条之间亦要形成V形、U形或梯形水糟，在下瓦90o范围内无水槽，如图9-24(a)所示。

(3)橡胶尾轴承以天然橡胶与矿物成分硫化加工制成的橡胶具有弹性好、吸振性好、耐磨和耐泥沙等优点。缺点是工作温度低，超过65oC就会很快老化，也不耐油，遇油老化。橡胶尾轴承可在含泥沙的水域工作，充分的冷却条件下使用寿命为铁梨木尾轴承的2～4倍。橡胶尾轴承工作平稳、容易安装校中、轴承负荷分市均匀，但橡胶中的硫会对尾轴产生腐蚀作用。

橡胶尾轴承的结构分为板条式和整体式两种。板条式尾轴承中的板条是由金属衬板（铜板或镀铜钢板）外包橡胶制成的，如图9-24(b)所示，应用于尾轴直径>360mm、负荷较高的尾轴承中。图9-24（c）、(d)为整体式橡胶尾轴承，应用于尾轴直径较小的船舶上，如内河中小型船舶及工程船。

(4)合成材料尾轴承近年来，船舶尾轴承采用尼龙、赛龙等合成材料，其中，应用赛龙尾轴承材料日益增多。赛龙作为尾轴承材料已被世界各大船级社认可，如英国劳氏船社（LR）、法国船级社（BV）、美国船级社（ABS）、日本海事协会（NK）和中国船级社(CCS)等。

赛龙是由高性能热固性树脂合成的均质聚合物。具有弹性好、耐磨性好、耐腐蚀和不会剥落的特点，但其导热性差，且不耐高温。

赛龙尾轴承材料的性能优于铁梨木、尼龙和层压胶木等尾轴承材料，使用寿命约是其他尾轴承材料的4倍。工作温度在-65～107oC 范围之内，赛龙轴承可承受冷缩安装的温度达-196oC，而不会硬脆。赛龙轴承侵入水或水溶液的温度不得超过60oC，否则会产生水解作用使轴承变软，因此赛龙尾轴承冷却水温度在50oC以下，冷却水量为每英吋轴径每分钟4公升。

赛龙尾轴承结构有圆筒形和板条形。圆筒形适用于200～1000mm的尾轴，板条形适用于270～749mm的尾轴。圆筒形尾轴承内孔铸有水槽，板条形尾轴承可手工或采用锯、刨削和铣削等加工出水槽。

2)油润滑尾轴承

油润滑尾轴承常采用白合金、青铜、铸铁作为尾轴承材料，其中以白合金应用最广泛。白合金尾轴承的长度应不小于尾轴直径的2倍。中、小型船舶，尤其内河船舶普遍采用白合金尾轴承和以油作冷却润滑剂的闭式润滑系统。目前，越来越多的大型海船采用白合金尾轴承，新造船舶几乎全部是白合金尾轴承。这主要是由于铁梨木价格贵使造船成本提高；铁梨木尾轴承的船舶不适于在泥沙较多的内河或航区航行，泥沙随海水或河水进入尾轴承使之迅速磨损；随着船舶吨位的增大，尾轴承负荷也不断增加，水润滑尾轴承因水的粘度低，水膜较薄而承载能力低，也造成铁梨木尾轴承磨损加剧；油膜承载能力大，油的润滑性能优于水，尤其是油润滑尾轴承密封装置优良，能有效地密封。

白合金尾轴承常用锡基巴氏合金(ZChSnSb11-6、ZChSnSb7.5-3)。将白合金浇铸在尾轴承衬套上，如图9-25所示。油润滑尾轴承和尾轴在闭式润滑系统中工作，尾轴不需套装铜套。

二、水润滑尾轴管装置的检修

1．尾轴承的检修

1）铁裂木尾轴承的检修

铁梨木尾轴承的主要损坏形式有过度磨损和裂纹、开裂。

铁梨木尾轴承过度磨损使铁梨木板条厚度大大减薄，轴承间隙增大，运转时产生冲击和振动。过大的冲击负荷又会导致铁梨木尾轴承产生裂纹或开裂。因此，船舶进坞检修时应测量尾轴承间隙和尾轴承孔的直径，确定铁梨木板条的厚度。尾轴承间隙和铁梨木板的厚度应不超过表9-8的规定。尾轴承的安装间隙Δ和极限间隙Δmax可依下式计算：

Δ=0.003d+(0.50～0.75) mm

Δmax≈4Δmm

式中d——尾轴直径，mm。

尾轴承间隙一般是在距尾后轴承尾端l00mm处的垂直方向测量径向间隙。中机型船舶尾轴架处尾轴承极限间隙按表9-8规定值增大20%；尾机型船舶尾轴承极限间隙取表9-8规定值的75%。

当铁梨木尾轴承间隙超过极限值，而铁梨木板条厚度低于极限值时，采取以下修理方法：

(1)更换尾轴铜套来调整尾轴承间隙。新制铜套厚度允许加大到原设计厚度的1.25倍，可使尾轴承间隙减小至规定值；

(2)在尾轴承下瓦铁梨木板条与轴承衬套之间垫入整张铜皮，以减小尾轴承间隙。

当铁梨木尾轴承间隙和铁梨木板条厚度均超过极限值，采取以下方法修理：

（l）换新尾轴承；

（2）仔细检查后依具体情况采用局部换新的方法；

（3）缺少铁梨木材料时，采用上、下瓦对调的方法。

铁梨木板条产生裂纹或开裂时，应局部或全部换新。由于铁梨木干燥易裂，故在坞修时要注意保持铁梨木尾轴承的湿态。例如，抽出尾轴后，应将尾轴承孔内充水或填塞湿木屑或湿草包，也可将轴承孔内表面涂一层牛油，并将尾轴承孔两端堵死。修理时需经常向尾轴承喷水，保持湿态。

2)层压胶木尾轴承的检修

层压胶木尾轴承磨损后尾轴承间隙和板条厚度均应符合表9-8的规定。安装间隙Δ和极限间隙Δmax。，计算公式同铁梨木尾轴承。

层压胶木尾轴承产生过度磨损、松动和碎裂等损坏时，依具体情况分别采用局部或全部换新的方法修理。

3)橡胶尾轴承的检修

橡胶尾轴承磨损后尾轴承间隙应符合表9-9的规定。金属板条橡胶尾轴承的安装间隙Δ依下式计算：

Δ=0.002d+0.50mm

式中d——尾轴直径，mm。

整铸式橡胶尾轴承安装间隙Δ依下式计算：

Δ=0.002d十0.20 mm

式中：d——尾轴直径，mm。

尾轴承间隙超过极限值时，不允许偏心磨削橡胶尾轴承的板条，但可锉削板条背面。使轴承间隙符合要求。备件缺少时可将上、下橡胶板条对调，以继续使用。橡胶老化、脱壳、剥落严重时应换新。

4）赛龙尾轴承的检修

赛龙尾轴承磨损后的尾轴承极限间隙应符合表9-8的规定。安装间隙Δ可依标准中的公式计算(参见CB/T3420-92)。超过极限间隙时应换新尾轴承。

2．首端密封装置的检修

1）首端密封装置的结构

水润滑尾轴承只设首端密封装置。广泛采用传统的填料函式密封装置，图9-26为其结构示意图。

此种密封装置主要靠牛油填料3阻止尾轴承内的海水流入机舱，填料3在压盖6的预紧力作用下与尾轴7紧密接触达到阻水密封之目的。尾轴承磨损使尾轴下沉时，可径向调节填料函本体使与尾轴承同心，保证密封效果。引入具有压力的舷外海水冷却和冲走积存在填料函内的泥沙。填料一般多采用浸油脂的棉、麻绳或尼龙绳。

填料函式密封装置具有结构简单、工作较可靠、维护管理方便等优点，但磨擦损失大、容易损伤尾轴或铜套。

2)填料函式密封装置的检修

填料函工作时允许有少量海水流出，其极限工作温度为60oC。由于安装不良使尾轴磨损和填料磨烂，导致大量海水漏入机舱，应更换填料。

换新填料时的安装要点：

(1)每圈填料的长度应恰好两端对接。长度不足，两端出现间隙而密封不良；过长，又会出现两端搭接造成安装困难；

(2)各道填料的接口应相互错开；

(3)压盖衬套内圆面不得与尾轴接触，上、下、左、右间隙应相等；

(4)压盖安装后应前后移动灵活，无卡阻；

(5)填料函装妥后，压盖法兰平面与尾轴管端面间的各点距离应相等；

(6)按一定对角顺序上紧压盖螺母，使之均匀压紧填料。

三、油润滑尾轴管装置的检修

1．白合金尾轴承的检修

白合金尾轴承的主要损坏形式有过度磨损、擦伤、裂纹和剥落、烧熔等。

白合金尾轴承产生磨损后尾轴承间隙增大，检测后与表9-10对照，以判断其使用性。白合金尾轴承的安装间隙△和极限间隙△max。也可依公式计算，

△≈0.001d + 0.40 mm

△max≈4△mm

式中d——尾轴直径，mm。

白合金尾轴承产生过度磨损、剥落和严重咬伤时应予以修换。对于合金松脱区的最大线性尺寸小于d/2（d为尾轴直径，mm）且只是一处时，可以继续使用；轻度咬伤可原地修光使用；当尾轴承产生严重裂纹、过度磨损和烧熔时应重浇白合金。

2．密封装置的检修

油润滑尾轴承的首、尾两端均装有密封装置。首端密封装置是防止尾轴承内润滑油泄漏到机舱；尾端密封装置既防止尾轴承内滑油漏泄污染海面，又防止海水进入尾轴承。密封装置的种类很多，目前大、中垫船舶广泛采用辛泼莱克斯(Simplex)式密封装置。它是一种橡皮环式密封，具有结构简单、密封效果良好、磨擦损失小、寿命长、安装和修理方便等优点。

1）结构

油润滑尾轴承两端均采用辛泼莱克斯式密封装置。图9-27(a)为尾端密封装置，将防蚀钢衬套9安装在尾轴尾端，用螺钉固定在螺旋桨桨毂端面上，橡胶环座体凸缘5用螺钉固定

在尾轴管上。橡胶环座体内有3个橡胶密封环6、7、8组成的密封元件。环6用于阻止尾轴承内的润滑油外泄，环7、8用于阻止舷外水和泥沙进入尾轴承。密封装置的腔室中充满润滑油以润滑橡胶环与防蚀衬套。

图9-27(b)为首端密封装置，与尾端密封装置结构基本相同。它只有两道橡胶密封环，用以阻止尾轴承内润滑油外泄。

2)检修

首、尾密封装置的损坏主要发生在防蚀衬套与橡胶环上。防蚀衬套与橡胶环相对运动产生磨损、磨痕，橡胶环老化和唇部产生裂纹、缺口、毛边等缺陷。

防蚀衬套一般选用不锈钢、钢套镀铬或青铜，加工后经过0.2MPa的水压试验检验，不得有任何渗漏，其内孔与尾轴之间有一定的配合间隙。防蚀衬套磨损的磨痕采用光车予以消除，或错开磨损部位。如防蚀衬套与桨毂连接凸缘较厚可光车使之减薄或衬套向尾端位移，使磨痕部位与橡胶环位置错开。也可在桨毂与凸缘之间加厚垫片使衬套向首端轴向位移或在橡胶环座体凸缘处加厚垫片使衬套向尾端轴向位移，改变衬套与橡胶环的相对位置，以保持良好接触。

防蚀衬套光车后使外径尺寸过小时，可采用喷涂金属恢复原设计尺寸。

橡胶环一般采用丁氰橡胶或氰橡胶。橡胶环的碎裂，唇边硬化、开裂和过度磨损、橡胶老化及防蚀衬套光车后均应换新橡胶环。