内河船舶尾轴管常用密封装置形式

任 刚

（安徽省地方海事局 合肥 230011）

船舶尾轴管密封装置是保证轴系正常工作，防止尾轴管内润滑油外泄造成水域污染，防止河水及泥砂侵入尾轴管内加剧轴与轴承磨损、破坏润滑油的性能和防止润滑油直接泄漏损失的装置。尾轴管密封装置的工作环境和条件极其恶劣，在工作时除受到轴系高速转动带来剧烈摩擦的作用外，还会受到螺旋桨运转及轴系自然下沉产生的不均匀作用力的影响，轴系运转的纵向和横向振动也会加剧对密封件的局部磨损。上述各种情况都会对密封装置的密封性能和使用寿命产生不利的影响，加之尾轴管的后密封装置一般都在水下，检查和维修十分不便，所以船舶尾轴管密封装置的选用，对于船舶的正常航行十分重要。笔者根据工作实践并参考有关技术资料和文献，推介几种常用的内河船舶尾轴管密封装置。

1 水润滑船舶尾轴管密封装置

1.1 开式水润滑尾轴管密封装置

1.1.1 结构形式

常用的水润滑尾轴管密封装置为开放式的，即仅有尾轴管的首密封装置，而尾部不设密封装置，直接与舷外水相通，见图1。

图1 水润滑尾轴管首密封装置

其结构一般是由装置总成（本体汽胎）、密封总成（密封圈、弹簧、端盖、衬套、夹环）及水、气管路3大部分组成。工作原理是端盖④与密封圈③之1号端面紧密接触形成径向的密封，防止尾轴管内的水沿径向进入船体内。密封圈③紧套在轴套⑤上，环状螺旋弹簧均匀的径向力将密封圈紧箍在轴衬套⑤上，防止尾轴管内的水沿轴向进入船体内。轴系工作时，密封圈③随轴转动，1号密封圈端面的唇形边与压盖④产生相对摩擦。压力水通过专设的管系引入尾轴管，对尾轴承进行润滑、冷却，同时将尾管内的泥砂经尾管后端敞开处冲洗到舷外。当密封圈1号端面唇边磨损严重失去密封作用时，可在轴不转动的情况下，通过专设的空气管路向气胎内充气，使其膨胀抱紧尾轴，起到密封作用，防止舷外水通过尾管后端敞开处进入船体内，这时，即可将损坏的1号密封圈去除，用2号密封圈替换。

1.1.2 特点

（1）尾轴管轴承（轴承一般采用橡胶或高分子复合材料制成）采用水作为润滑、冷却剂，对水体不产生任何污染，符合国家的防止水体污染政策要求。同时获取方便，不需要成本。

（2）水作为润滑剂由于粘度较小，因此在轴与轴承之间产生的润滑膜强度也较小，润滑效果较油润滑差。

（3）尾轴管后端与舷外水相通，水中的泥砂可直接进入尾管，虽然有泥砂冲洗装置，但是难以冲洗干净，这会造成轴与轴承之间较大的磨损。现在内河水域中的泥砂含量都较大，这一点是限制开式水润滑尾轴管密封装置在内河船上使用的最主要原因。一般可考虑在水体泥砂含量较少、水流缓慢、水较深，不易泛起泥砂的库区船上使用。

（4）开式水润滑尾轴管密封装置虽然省去了尾管后端的密封装置，但其整个装置并不简单，为了冲洗泥砂要加装冲洗管路，为了维修更换密封圈，要加装气胎及充气管路，有的为了防止轴的腐蚀，还要在非工作轴颈处包裹防腐层等。这些都加大了安装、使用、维护的成本和工作量。

1.2 闭式水润滑尾轴管密封装置

为了解决泥砂对开式水润滑尾轴管密封装置中轴与轴承磨损的影响，闭式水润滑尾轴管密封装置应运而生，见图2。

图2 水润滑尾轴管尾密封装置

其结构与开式不同的是在尾轴管后部加装了密封装置（首部密封与开式相同），由密封盒①、密封圈②、O形密封圈③及静磨环④组成。相对设置的1号密封圈及O形密封圈③的作用是防止尾管内的水泄漏至舷外，2号密封圈的作用是防止舷外的泥砂进入尾管内。闭式水润滑尾轴管密封装置的工作原理及特点与开式的基本相同，不同的就是增设了尾轴管后部的防泥砂装置，解决了开式水润滑密封装置固有的对水质要求较高的弊端，可扩大使用范围［1］。

2 油润滑船舶尾轴管密封装置

2.1 后油环（油令）前填料函尾轴管密封装置

2.1.1 结构形式

结构形式见图3。

图3 后油环前填料函尾轴管密封装置

后密封原理为利用油环与环座板及轴之间微小的间隙而产生的迷宫及小孔节流效应，使尾管内的润滑油经过这些微小间隙时层层受阻，压力不断衰减，直至不外泄。

安装时油环紧套在轴套上（加工时金属油环与轴套配合按H7／k6，保证过盈量在0.01～0.03 mm），并且保证油环与环座板之间有轴向间隙（一般为0.2～0.5mm）。特别需要注意的是，环座板与环座板及压盖之间宜采用较簿的纸质垫片（一般用青壳纸垫片），以便控制油环与环座板之间的轴向间隙，较厚的垫片安装时难以控制油环与环座板之间的轴向间隙。防泥砂橡皮⑧在压盖⑨的径向、轴向双重挤压下紧抱住轴径，从而防止泥砂沿径向或轴向进入尾管。前密封原理为：填料②在压盖①的挤压下紧抱住轴颈并紧贴在填料函③端面上，防止尾管内的润滑油沿径向或轴向外泄。

2.1.2 特点

（1）结构较简单、结构尺寸较小，利于螺旋桨处空间较小的船舶安装使用。轴转动时油环随轴转动，既不与轴产生相对运动，同时也不与环座板产生接触摩擦，所以对轴和环座板不产生磨损，使用寿命较长。

（2）油环及环座板一般采用铸铜ZHMn58－2－2制做，成本较高。另外加工精度及安装精度要求也较高，如果油环及环座板发生磨损则润滑油泄漏会随着磨损量的增大而愈发严重，并且无补偿能力。

（3）前填料函式密封装置，结构简单、造价低廉，加工、安装、维修方便，更换时只需将原盘根拉出，填入新盘根再压紧即可。密封的效果可通过调节填料压盖轴向移动来实现，具有一定的补偿能力。但填料一般与轴直接接触，对轴的磨损较大。

（4）防泥砂橡皮一般采用8～12mm的耐油橡胶板剪制，安装时保证轴向和径向均有1mm左右的压缩量。从实际使用情况看，防泥砂效果颇佳，在很多其他尾轴管密封装置上，都采用此防泥砂形式。

2.2 J形橡胶油封型尾轴管密封装置

2.2.1 结构形式

结构形式见图4。

图4 J形橡胶油封形尾轴管密封装置

其工作原理是：J形橡胶油封的环状预紧弹簧，将油封唇口均匀地箍紧在轴防磨衬套上，防止润滑油沿轴向外泄。油封压盖轴向压紧，保证了油封端面与油封盒紧贴，防止润滑油沿径向泄漏。同时，也会使油封的变形沿径向延伸，增加了油封唇口的抱轴力，也能提高J形油封轴向密封效果。后部防泥砂橡皮和1或2道唇口朝外的J形油封可阻止舷外水及泥砂进入尾轴管内。前、后封油的J型油封安装时，建议在两道J形油封之间充填油脂，以保证靠外的J形油封唇口得到润滑，减小磨擦发热而不至很快磨损［2］。

2.2.2 特点

（1）密封效果良好，漏油很少，运转平稳。因橡胶的弹性效大，有一定的补偿能力，与防磨衬套组合使用对轴无磨损。

（2）结构简单、安装、维修方便。由于J形密封圈为标准件，因此密封装置易于工业化批量生产，价格低廉，选用方便。目前内河船上多使用该型船舶尾轴管密封装置，宜推荐采用这种形式。

2.3 橡胶碗形尾轴管密封装置

2.3.1 结构形式

结构形式见图5。

图5 橡皮碗形尾轴管密封装置

其工作原理与J形橡胶密封圈基本相同，都是利用唇部与端面防止尾管内的润滑油沿径向或轴向泄漏。尾部4道橡胶碗的中间两道之间有与尾轴润滑油箱相通的管路，并装有直通截上阀。使用一段时间后，如发现漏油较多时则把截止阀关闭，前面2道橡胶碗即起密封作用，这样可延常整个装置的使用寿命。

2.3.2 特点

（1）密封能力较好，使用较可靠，特别是尾部加装了备用橡胶碗后，可使装置的使用寿命有所延长。同样是橡胶制品，弹性好，对磨损有一定的补偿能力。

（2）结构比较简单，安装、维修较方便，与J形橡胶油封型尾轴管密封装置特点基本相同，但结构上稍复杂，构件尺寸稍大。

3 结语

内河船舶尾轴管密封装置经过这些年的发展，变化并不大。本文介绍的几种船舶尾轴管密封装置仍然是当今内河船上经常使用的形式。油的润滑效果较水为好，所以油润滑尾轴管密封装置被大部分内河船采用，其中J形橡胶油封型因其综合性能较优而最受欢迎。但是随着科学技术的不断发展，国家控制水域油污染政策的不断推出，人们环保意识的不断增强，相信尾轴管水润滑密封装置，特别是闭式水润滑密封装置将会有更美好的发展前景。

［1］郭贤明，谭祖胜，陈川艾.闭式水润滑尾轴尾管装置可行性研究［J］.船舶工程，2004（3）：14－16.

［2］长江船舶设计院.内河船舶设计手册［M］.动力分册.北京：人民交通出版社，1989.