88第八节 轴承的检修

第八节轴承的检修

船用柴油机曲轴的主轴承、曲柄销轴承、十字头销轴承和活塞销轴承等均为滑动轴承。滑动轴承是曲轴承座、轴承盖和上、下轴瓦等构成的，如图8-36所示。轴瓦由瓦壳和瓦衬(耐磨合金层)组成。常见滑动轴承轴瓦的结构形式有以下三种：

(l)两半式厚壁轴瓦轴瓦厚度t较大，一般t ≥0.065D (D为轴承直径，mm)，合金层厚度为3-6mm。瓦壳的材料可选用青铜、黄铜或铸钢，目前广泛采用钢瓦壳。瓦衬的材料主要采用锡基或铅基巴氏合金。

此种轴瓦壁厚、刚度大，可以保证轴承孔的尺寸精度和几何精度。在上、下瓦结合面之间有调整垫片，用以调整轴承间隙。轴承损坏后可以重浇合金或拂刮修复。厚壁轴瓦广泛应用于中、低速柴油机和一些辅机的轴承上。

(2)两半式薄壁轴瓦轴瓦厚度t 较小，一般t=(0.02-0.065)D (D为轴承直径，mm)，各种材料的合金层厚度如表8-16所示。通常瓦壳的材料采用低碳钢，瓦衬的材料有铜铅合金、铝基轴承合金等。薄壁轴瓦广泛应用于中、高速柴油机，大型低速柴油机十字头轴承，甚至有的柴油机主轴承和曲柄销轴承也改用薄壁轴瓦。

薄壁轴瓦刚度低，容易变形。轴承孔的尺寸和几何精度由轴承座和瓦壁厚度加工精度来保证；轴瓦的互换性好，装入轴承座孔后不允许修刮，损坏后也不能修复，只能报废换新。

(3)整体衬套式轴瓦通常采用青铜或低碳钢制成套筒式，或在衬套内表面上浇0.4～l.0mm厚的耐磨合金层。中、小型柴油机连杆小端轴承、摇臂轴承广泛采用锡青铜或铝青铜衬套式轴瓦。

此外，轴瓦还按金属的层数分为单层、双层、三层和四层轴瓦。单层轴瓦是由一种合金制成的整体衬套式；双层轴瓦为钢瓦壳上浇注或压上减摩和抗咬合的轴承合金层；三层轴瓦或称三合金轴瓦是在双层轴瓦上再镀覆一层极薄的表面镀层，以改善表面性能或抗疲劳性能，例如镀覆0.02～0.04mm的铅、锑、铟等；四层轴瓦是由钢瓦壳、高疲劳强度的轴承合金层、表面性能良好的轴承合金层和表面镀层组成的。

一、轴承的损坏形式

轴承是船用主、副柴油机或其他辅机的易损件，在每年的机损事故中居首位。轴承损坏主要是轴瓦上的耐磨合金层的损坏。其主要损坏形式有：过度磨损、裂纹和剥落、腐蚀和烧熔。

1．轴瓦的过度磨损

柴油机运转一段时间后使主轴承下瓦、十字头轴承下瓦和曲柄销轴承上瓦产生过度磨损。轴瓦的过度磨损将会使轴承间隙增大，引起冲击和加剧磨损。造成轴瓦过度磨损的原因主要与维护管理不良有关，具体表现如下：

(1)润滑油净化不良，含机械杂质和水分较多；

(2)轴颈表面的粗糙度等级太低、几何形状误差过大和曲轴变形等；

(3)柴油机起、停频繁和长时间超速、超负荷运转；

(4)其他日常维护不善，甚至违章操作等。

以上各点不是使得轴承润滑油膜不能建立，就是由于磨粒，轴颈表面状态不良或过大的轴承负荷破坏已形成的油膜，造成轴瓦的异常磨损。

2．轴瓦的裂纹和剥落

裂纹和剥落主要发生在白合金厚壁轴瓦上。最初由于种种原因在轴瓦工作表面产生微小疲劳裂纹，随着柴油机的继续运转轴瓦上的裂纹逐渐扩展、延伸，以致使轴瓦上的耐磨合金呈片状脱落，即剥落。造成轴瓦裂纹和剥落的原因主要与轴承受力、轴承合金性能及维护管理等因素有关。

(1)白合金的疲劳强度低，在交变载荷作用下容易产生疲劳裂纹；

(2)轴颈的几何形状误差过大和轴瓦过度磨损都会使轴瓦受到过大的冲击负荷，致使轴瓦产生裂纹。

(3)柴油机超负荷使轴承负荷过大造成轴瓦裂纹；

(4)轴瓦浇铸质量差，如合金层与瓦壳结合不良或二者之间嵌有异物等，在交变载荷作用下使轴瓦裂纹和合金层剥落；

(5)龟裂是白合金轴瓦容易产生的疲劳损坏，如十字头轴瓦的龟裂就较为严重，目前虽然对十字头轴承和连杆小端的结构进行了各种改进，但龟裂仍时有发生。

龟裂是由于柴油机运转时轴瓦受到周期性交变负荷作用，特别在轴承负荷过大和轴向负荷分布不均匀时，使轴与瓦之间难以建立连续而又分布均匀的润滑油膜，以致局部产生金属直接接触，经过一段时间运转后，在轴瓦表面上局部产生细微裂纹，称为发裂。发裂在柴油机台架试验时就可能产生。实践证明，轴瓦产生发裂后仍可继续运转很长时间，直至发展成龟裂报废，图8-37所示为十字头轴瓦的龟裂。

轴瓦产生发裂后，继续运转时润滑油就会渗入裂缝中，在轴承负荷作用下润滑油无处逸出而形成油楔，使发裂扩展、延伸并彼此连接成封闭网状。所以，当轴瓦承受过大的轴承负荷或轴向负荷分布不均匀时，就会使轴瓦上产生发裂，在油楔的作用下扩展成许多封闭的裂纹称为龟裂。当龟裂面积较大并扩展至轴瓦端面或合金剥落时，应报废换新。

3．轴瓦腐蚀

轴瓦的腐蚀包括电化学腐蚀和漏电引起的腐蚀。润滑油中含水或滑油氧化、燃气或燃油的混入使滑油变质都会使轴瓦工作面产生宏观或微观电化学腐蚀麻点。船上的杂散电流是电器漏电引起的，它使轴瓦内外表面产生局部麻点的静电腐蚀。

4．轴瓦烧熔

轴瓦合金烧熔是滑动轴承常见的严重损坏。主要由于轴承间隙过小、润滑油油压不足或失压使油膜不能建立、轴颈表面太粗糙或几何形状误差过大等破坏油膜。油膜不能建立或被

破坏均使轴与瓦的金属直接接触，干摩擦产生高温使合金熔化。

二、轴承的检测

1．滑动轴承的安装要求

为了保证滑动轴承安全可靠地运转，轴承的安装质量和与轴的配合最为重要。在安装过程中应符合下列要求：

1）轴瓦与轴承座孔的配合面应贴合良好

安装轴瓦时以下瓦的安装最为关键，应使下瓦外圆面与轴承座孔内圆面贴合紧密和均匀接触，用0.05mm塞尺插不进。配合面贴合紧密，运转时轴瓦工作可靠，不会产生变形和裂纹，利于散热。

(l)厚壁轴瓦下瓦的安装下瓦装入轴承座内其配合面贴合情况可用在瓦座面涂色油后与轴瓦互研进行检查。若瓦背色油沾点少，说明接触不良。采用铜锤敲击或修锉瓦背，但绝不允许修锉轴承座面。要求在25mm X 25mm面积内沾点不少于3点，即小型柴油机的瓦

背与瓦座接触面积不少于85%，大、中型柴油机不少于75%。

(2)薄壁轴瓦的安装薄壁轴瓦与轴承座的紧密贴合是通过轴瓦与轴承座孔的过盈配合来实现的。由于轴瓦装入轴承座孔内，上、下瓦结合面均高出轴承座结合面△，也就是轴瓦外圆周长较座孔周长大4△，如图8-38所示。当螺栓上紧前，在轴承刮分面处有2△的间隙；当螺栓上紧后，间隙消失，借助薄壁轴瓦的弹性变形和过盈量使轴瓦紧压在轴承座孔中，二者配合面紧密贴合。薄壁轴瓦在自由状态下具有一定的弹性，所以在瓦口(结合面)处产生弹性变形，使瓦口处直径较轴瓦名义直径增大，二者之差为瓦口的扩张量。GB/T3535-94对瓦口扩张量的推荐值为：

无翻边瓦：0.3～1.0mm；翻边瓦：0.l～0.4mm。轴瓦内孔尺寸越大，轴瓦壁越薄，弹性越好，扩张量应取上限。

2）轴颈与轴承下瓦应在一定的角度内均匀接触

柴油机主轴颈与主轴承下瓦的接触角应在机体中心线两侧40o～60o范围内均匀接触；曲柄销颈与连杆大端轴承上瓦的接触角应在连杆中心线两侧60o～90o范围内均匀接触，如图8-39所示。

3)轴承间隙应符合要求

轴与轴瓦之间的径向最大配合间隙称为轴承间隙。合适的轴承间隙是形成润滑油膜实现液体动压润滑的重要条件。轴承间隙过小，油膜不能建立，轴与瓦的金属直接接触，产生大量热，以致合金熔化；间隙过大，润滑油流失和产生冲击，使轴瓦合金层裂纹、碎裂。所以要求轴与轴瓦之间的轴承间隙△在安装间隙△安和极限间限△极之间，即：

△安≤△<△极

柴油机说明书和柴油机修理技术标准中对主轴颈与主轴承、曲柄销颈与连杆大端轴承的轴承间隙均有具体规定。表8-17为柴油机主轴承间隙。

1)塞尺法

用长塞尺自轴承端面直接插入轴颈与轴瓦之间进行测量。图8-40所示为MAN-B&W型柴油机随机专用长塞尺测量主轴颈与主轴承的轴承间隙。测量时拆去轴承盖上的滑油进油管和盖内的油管，用长塞尺从端面插入进行测量。一般每运转3000h检测一次。

塞尺平直，而轴承间隙为弧形，使测量值小于实际间隙，所以轴承间隙应为测量值加上0.05mm的修正值。此法简便，但精度不高且使用受轴承结构限制，可作为轴承间隙的粗检。

2)压铅法

压铅法是利用置于轴承间隙处的铅丝在轴承螺栓上紧后被压扁的厚度来反映轴承间隙实际大小的测量方法。此法精度高，但操作麻烦，适用于厚壁轴瓦的轴承。具体测量步骤如下：

(1)拆去主轴承上盖和上瓦或拆去连杆大端轴承的下盖和下瓦。

(2)选直径为（1.5～2.0）△(△为轴承安装间隙)，长度为120o～150o轴颈弧长的铅丝2～3条，沿轴颈首、中、尾轴向位置周向安放铅丝，并用牛油粘住，如图8-41所示。

铅丝的塑性和直径对测量精度有很大影响。铅丝直径小于轴承间隙，则铅丝未被压扁，测不出轴承间隙；铅丝直径过大，上紧螺栓后铅丝可能被压入轴承合金内，亦不能准确测出轴承间隙。因此，铅丝直径的选取甚为关键。例如，主轴承的装配间隙为0.20～0.25mm时，依经验公式可选用0.30～0.50mm的铅丝直径。

(3)装复主轴承上盖及上瓦，按要求上紧螺栓至规定位置，此时切勿盘车。

(4)打开轴承，取出铅丝，妥善保管并记下铅丝对应轴承的位置。

(5)用外径千分尺测量铅丝两端和中间的厚度值并做记录。中间厚度值即为轴承间隙的实际大小，两端厚度值为轴承两侧间隙，应小于轴承间隙，且两侧间隙差应不超过0.05mm。

3）比较法

中、高速柴油机主轴承和连杆大端轴承多采用薄壁轴瓦。通常采用内，外径千分尺分别测量轴、孔的对应部位直径，此二直径之差即为轴承间隙。一般应测量对应于曲柄销在上、下止点位置时的轴、孔直径，且沿轴向首、中、尾三处测量求其平均值进行比较。

3．轴瓦磨损量检测

主轴承厚壁瓦下瓦磨损量可用桥规测量主轴颈下沉量的方法或直接测量下瓦厚度与新瓦厚度比较来确定。连杆大端轴承上瓦的磨损量可采用直接测量法确定。

薄壁轴瓦当其轴承间隙超过说明书或标准时即表明其下瓦(或上瓦)磨损严重，无需测量磨损量，应报废换新。

4．轴瓦合金层脱壳检查

轴瓦合金层浇铸质量不高就会使结合面局部有缝隙，运转后就会产生合金层脱落现象，为此对厚壁轴瓦备件可采用听响法或渗透探伤法进行检测。

轴瓦工作表面可用放大镜或渗透探伤法检验有无裂纹。

三、轴瓦的修理

轴瓦的修理主要是针对厚壁轴瓦，依损坏形式和程度不同采用局部修刮，焊补和重浇合金等方法。厚壁轴瓦的合金层损坏可采用喷涂工艺进行修复，要求涂层与瓦壳结合牢固。

1．局部修刮

轴瓦工作表面上的小面积擦伤、腐蚀或早期发裂可用刮刀进行局部修刮，并使修刮面与周围瓦面圆滑过渡。滑油中含水量较多时会使瓦面上生成黑色氧化钙硬壳，也可用刮刀刮去。

2．焊补

轴瓦工作面上较深的裂纹、局部合金层脱落或腐蚀等可采用焊补方法修理。

用氢氧焰或焊烙铁将瓦面损坏处合金熔化，再用与轴瓦白合金牌号相同的焊条进行焊补。修补质量与焊前损坏部位的清洁情况有关。一般要采用汽油或煤油清洗、擦干和修刮使露出金属光泽后再进行焊补。

此法简便，实用，是常用的修理轴瓦裂纹的方法，此外还具有节约合金材料和节省修理工时的优点。

3．重新浇瓦

具有下列情况之一者，应熔去轴瓦上的合金，重新浇铸相同牌号的白合金。

(1)轴瓦合金烧熔；

(2)轴瓦过渡磨损后，合金层厚度小于2mm时；

(3)轴瓦合金层脱壳或大面积剥落；

(4)轴瓦龟裂严重，扩展到轴瓦端面或裂纹深及瓦壳时。

四、主轴承下瓦的更换

柴油机运转中轴承损坏是不可避免的。其轴瓦损坏后，船上条件下只能更换备件。因此换瓦是轮机员经常性的检修工作。换瓦是新瓦的安装工艺过程，其质量仍然是保证安全可靠运转的关键；薄壁瓦安装工艺较为简单，以下介绍厚壁瓦安装过程及应注意的问题。

1．新瓦检验及安装

1）新瓦（备件）检验

检查新瓦有无变形和其他缺陷，如合金层与瓦壳结合情况、油槽和垃圾槽情况，测量和记录轴瓦厚度等。

2)盘出下瓦

在船上换新轴瓦时不需将曲轴吊起，只需将下瓦自瓦座内盘出，并以同样方法将新下瓦盘入瓦座。旧下瓦盘出应从瓦口较厚的一端或有定位唇(轴瓦轴向定位的凸起)的一端盘出。下瓦自主轴颈的下方瓦座盘出的方法很多，随机型而异。例如：小型柴油机利用主轴颈上的润滑油孔，在油孔内插入销钉，盘车时销钉随曲轴转动将下瓦拨出，图7-3（a）所示。还可用固定在曲柄臂上的专用工具，将下瓦拨出，如图7-3（b）所示。Sulzer RD、RND大型低速柴油机则采用液压千斤顶将曲轴抬高0.10～0.15mm后将主轴承下瓦转出。

为便于盘瓦，通常在新瓦瓦背上镀覆0.002～0.003mm的锡或铜，或在新瓦瓦背上均匀涂以二硫化钼。

3）新瓦的安装

新瓦按安装要求进行安装。安装前应先检查新瓦有无变形，因为轴瓦备件在放置过程中可能产生变形，如将其装入轴承座中将贴合不良，在色油检查时出现以下情况：

(1)在下瓦背的两侧面有色油沾点，而瓦背底面无沾点，说明下瓦瓦口产生向外张开的

变形，在底部产生间隙δ，如图8-42 (a)所示。此时新下瓦卡在轴承座上、没有“落底”。应

采用修锉瓦背两侧或用铜锤敲击瓦口外侧使之收拢的方法修理。

(2)在下瓦背的两侧面无色油沾点，而在瓦背底面有沾点，说明新下瓦瓦口产生向内收拢的变形，在瓦口两侧产生间隙β，如图8-42（b）所示。此时新下瓦可在轴承座内“晃荡”。应采用木椎敲击瓦口内侧使之向外张开的方法修理。

2．主轴颈与主轴承下瓦接触检验

新的主轴承下瓦安装合格后，应检验主轴颈与之接触情况并应符合要求。检验时，在轴上均匀涂上色油，使轴回转与瓦互研后，观察下瓦色油沾点的多少和分布。如不合格，用刮刀拂刮下瓦上的色油沾点，再次使轴回转，再次检查沾点和拂刮，直到符合要求为止。具体拂刮轴瓦的方法有以下几种：

(1)样轴拂刮轴瓦样轴又称假轴，使其代替曲轴，轻便、容易操作、效率高。假轴采

用钢管或铸铁管制成，外径D=d+Δ (d为主轴直径，Δ为轴承间隙），长度等于机座全长或为3～4个主轴承座的长度。此种刮瓦方法容易建立油膜，但必须制作专用样轴和吊出曲轴，适用于船厂小批修理或船上小型柴油机的刮瓦。

(2)曲轴拂刮轴瓦船厂和船上均可采用。依主轴颈与主轴承下瓦研配的沾点情况拂刮主轴承下瓦，直到符合接触角内均匀接触为止。此法方便，不需制作样轴和吊出曲轴，但下瓦盘出、盘入较麻烦。

(3)根据臂距差拂刮轴瓦此法利用臂距差和色油沾点拂刮主轴承下瓦。首先在换新轴瓦的主轴承两侧曲柄上安装拐档表，并在主轴颈上涂色油。然后盘车测量两个曲柄的臂距差值。根据臂距差值和主轴承下瓦的沾点情况进行下瓦的拂刮。垂直平面内的臂距差值检查瓦底，水平平面的臂距差值检查瓦口。拂刮轴瓦时不可一次刮削很多，应小刮削量多次拂刮多次研配，逐渐达到要求，否则会造成难以合格的局面。

注意下瓦两侧垃圾槽附近瓦口部位的拂刮：拂刮过量，造成漏油，影响油膜建立；拂刮不足，瓦口与轴颈接触引起轴承发热，甚至在瓦口处咬死。所以，一般瓦口两侧与主轴颈之间要有0.05mm的间隙。

主轴承上瓦应先开油线然后进行拂刮。

3．轴承间隙的测量与调节

以上检验合格后应检测主轴颈与主轴承装配后的配合间隙，即轴承间隙。当所测轴承间隙与说明书或标准不符合时，采用抽减或增加上下瓦配合面间的垫片进行调整。

厚壁轴瓦上下瓦结合面间有一组黄铜或紫铜垫片，其形状与结合面形状相同并且不应妨碍曲轴的回转及瓦口处的垃圾槽。垫片的厚度均为0.05mm的整数倍，如0.10mm、0.15mm 等，便于间隙调整。垫片数目尽量少，两边的垫片数目和厚度相同。

调整轴承间隙时，轴瓦两边要同时抽减或增加厚度和数目相同的垫片，以免安装后轴承上盖上瓦歪斜和轴承间隙变化。