船舶轴系中间轴承的研究与探索

崔元桃 叶 华 曹海健

1 船舶轴系中间轴承的种类和新旧标准的区别

船舶轴系中间轴承是船舶动力系统的重要组成部分，用于承受轴系负荷，保证轴系正常工作。轴系中间轴承分为滑动式和滚动式两种类型。在我国现行最新的中间轴承规范中，滑动式中间轴承有GB/T14364—2008和JT/T259—2004两种标准，前一种是国家标准，也是目前我国造船行业用得最多的标准，是根据GB/T14364—1993重新修订而来的，与GB/T14364—1993相比，新标准取消了无上瓦的中间轴承，规定准80～220 mm为带上瓦的单油锲滑动式中间轴承，准250～1 000 mm为带上瓦的多油锲滑动式中间轴承，同时对轴承的许用比压进行了修改，将原来的0.6 MPa提高到了1.0 MPa。国外的规范中通常规定滑动轴承的比压为0.8 MPa。JT/T259—2004为交通部行业标准，有4种型式，其中A型、B型和C型为滑动式中间轴承，D型为滚动式中间轴承，与JT/T259—1995相比，它们只是代号上有了点变化，安装型式和尺寸都没有改变。调心中间轴承虽然也被广泛使用，但在我国还没有具体的标准，可以参照各生产企业的企业标准选择使用。

2 滑动轴承与滚动轴承的比较

滚动轴承包括球轴承和滚子轴承，设计滚动式中间轴承往往要比设计滑动式中间轴承容易得多，因为它只需根据所需设计的中间轴承轴径和转速以及载荷从轴承样本上选择合理的轴承，再根据所选轴承设计出轴承的壳体就可以了。对于载荷和转速不太苛刻的许多应用场合，滚动轴承能更适应于油脂填充的密封结构工作，在整个使用期内不需要或很少需要再加油脂和维护。因为没有什么磨损表面要修复，所以若有备用的滚动轴承更换就很方便，同时滚动轴承的摩擦系数要比滑动轴承小得多。但是，滚动式中间轴承的中间轴至少有一端是可拆联轴节。

滑动式中间轴承是目前船舶上用得较多的中间轴承，即使是最新型的滑动轴承也比滚动轴承容易更换，特别是由于大多数滑动轴承都容易做成剖分式结构，故不需移动中间轴就可以将它们拆卸。滑动轴承的承载能力可以比滚动轴承大很多，也适合在较高转速下运转。滑动轴承倾向于逐渐地磨损，而不会没有预兆就突然损坏。现在的滑动式中间轴承设计时都安装了温度传感器或表盘式温度计，可以对中间轴承轴瓦的工作温度和润滑油温度进行现场测量，一旦出现轴瓦温度和润滑油温度偏高或烧瓦现象就可以立即分析原因，现场进行解决。

滑动式调心中间轴承现在在船舶行业已得到广泛应用。调心中间轴承轴瓦采用球体结构，可以在轴承壳体内自由转动，这降低了轴承的安装要求。但是由于轴瓦和轴承壳体的配合为球面配合，故其对轴瓦和壳体的加工要求比以前更高了，加工难度也比以前大。轴承的冷却是通过冷却盘管的热交换来进行的，冷却盘管是由B10镍铜管弯曲制成，这就减少了冷却海水对轴承壳体的腐蚀。

3 滑动式中间轴承的工作原理

中间轴承用于承受船舶中间轴系负荷。轴系运转时，固定于轴上的甩油盘将油池内的润滑油通过注油斗带入轴和轴瓦的间隙，并通过轴系的运转在轴与轴瓦之间形成润滑油膜，使摩擦只发生在流体内部，保证轴系运转安全。由于轴瓦采用球体型自位式结构，轴瓦在轴承座内可以灵活自调，故球面中间轴承增加了自调心功能，消除了由于轴系振动、微量变形、对中精度不高等造成的轴承接触面受力不均衡的情况。轴承因摩擦产生的热量通过冷却水腔（冷却盘管）内流动的冷却水带走。

4 滑动式中间轴承的间隙

合理的轴承间隙对于油润滑滑动轴承来说非常重要。如果轴承间隙过大，那么轴承的润滑油膜仅是很窄的一段弧长，以致产生较高油膜压力的区域很小，所以轴承的总承载力也不会很大，而较小离最佳值的向上偏移带来的影响是很难严格确定的。另一方面，过小的间隙能够很快导致过热和损坏。因此，在设计中首先根据轴颈尺寸确定一个最小的允许间隙是非常重要的，然后才需确定直径公差，这个公差将保证比最小间隙总是稍大一些。我国的中间轴承标准已经明确规定了供设计者设计时选用的中间轴承安装间隙，中间轴承的磨损极限间隙在相关标准也有明确规定，即通常不超过安装间隙的2.5倍。

轴承间隙的大小往往在轴承安装时需要测量和报验。瓦锡兰中间轴承在图纸上只是标注了轴承内孔的尺寸和公差，而不是标注轴承的安装间隙，但我国的中间轴承标准中标注的是轴承的安装间隙。考虑到轴的加工公差，对轴承内孔的加工要求就比较高。特别是对于多油锲中间轴承，按照我国造船行业的习惯要求，往往需要轴承下轴瓦和中间轴进行拂配，轴承间隙是在下轴瓦与假轴拂配后通过镗上轴瓦内孔来保证的，有时安装后会出现轴承间隙超差的现象，如果间隙偏小可以通过刮瓦来进行修正，如果间隙偏大一点点，我们认为对轴承的使用也不会有影响。

5 滑动式中间轴承合金材料的选择

关于铸造轴承合金，国家标准GB/T1174—92对其化学成分和机械性能以及检验规则都有明确规定。参照国内外相关资料，笔者认为对于滑动轴承来说，锡基轴承合金材料始终优于其他合金，它具有以下优点：

（1）在适当加热时，它对于钢铸铁和青铜有很好的粘附性。

（2）它与各种普通润滑油均有良好的浸润性，所以在轴停止转动一段时间后仍能保持一层油膜。

（3）它的嵌入性比当今任何轴承衬材料都要好，这就意味着外部物质很容易嵌入或渗进，特别是在启动时接近于金属对金属直接接触的条件下，凸出的微粒嵌入后不会划伤轴径。

（4）在启动时或瞬时过载条件下，它较硬的材料能更好地应对润滑不足的情况。

（5）它容许轻微的轴颈不同轴度或负载时产生的挠度，这比更硬的材料要好。

（6）它不会被含硫燃料燃烧产生的酸性物掺入润滑油而引起锈蚀。

（7）采用白合金轴承衬的轴承在磨损或损坏后可更换轴承衬。

（8）遇到厚壁轴承时，它可以用刮削来校正轻微的不同轴度或诸如此类的缺点。

白合金材料虽然在滑动轴承中得到了广泛的应用，但其也存在一些缺点：它的压缩疲劳强度较低，而且会随着温度升高而迅速减小。

6 结语

本文简要介绍了船舶轴系中间轴承的种类和新旧标准的区别，比较了2种中间轴承的优缺点，重点介绍了滑动式中间轴承的工作原理、轴承间隙的选择以及安装过程中容易出现的问题和白合金轴承的优缺点，还有许多内容本文没有一一介绍。总而言之，船舶轴系中间轴承的设计和选用需要根据具体情况而定，如果出现什么问题可以请教轴承制造厂的相关人员。

［1］威尔逊R J.滑动轴承设计手册［M］.上海：上海科学技术文献出版社，1989

［2］GB/T14364—2008 船舶轴系滑动式中间轴承［S］

［3］JT/T259—2004 内河船舶轴系中间轴承［S］

［4］陈绍纲主编.轮机工程手册［M］.北京：人民交通出版社，1992

［5］GB/T1174—92 铸造轴承合金［S］