十字头轴承故障维修典型案例浅析

袁鹏

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

某司航浚4006 轮在某港航道施工期间，左主机1#缸十字头轴承出现剥落故障。根据常规修理，对活塞连杆结构等进行了拆检检查，更换了损坏的十字头轴承和十字头销等备件，在使用过程中，同类故障短时间内多次发生。针对这一反常现象，根据3 次故障及修理情况，结合对修理质量、施工工艺及备件质量的案例分析，从中查找引起短期内故障再次发生和修理的根本原因，以便对后续船舶设备保障提供维修参考。

1 故障情况介绍

1.1 第一次故障

1 月5 日17:30 左右，值班轮机员巡查时发现左主机1#缸活塞油冷却温度突然比原参数高出3～5℃，经左主机停车检查发现1#缸油底壳和机体平台上有大量的合金块碎片，活塞冷却油回油量明显变小，油从活塞杆中间大量漏泄，根据以往经验，初步判断为十字头轴承故障。1 月6 日，外协修理人员上船按正常拆检流程对左主机1#缸十字头活塞连杆机构进行了拆检修理，更换了损坏的十字头轴承和十字头销。1 月7 日01:30～08:00，左主机检修后按程序进行磨合检查，正常后09:00 投入到航道扫浅施工，采用正倒车施工工艺。

1.2 第二次故障

1 月7 日21:20 左右，值班机工报告左主机1#缸活塞油高温，轮机长亲自至左主机处检查，发现1#缸活塞油温为57℃，比正常温度高出9℃，用点温枪对6个道门测温对比，确认1#缸比其他缸高5℃，立即通知驾驶台驶出施工航道至安全海域停车检查。打开左主机1#缸道门检查发现1#缸机架平台无异物，活塞回油比原来小了很多。其余5 个缸道门检查滑油喷淋和油管回油情况都正常。再次关上左主机所有道门，启动运行转速逐步加速至145rpm 再停车检查，发现1#缸活塞冷却回油比原来更小了，判断是活塞冷却系统有故障，立即安排停车锚泊。1 月9 日，新的外协修理人员上船，对左主机1#缸再次进行吊缸检查，发现上次更换的十字头轴承表面剥落，冷却油槽泄油口有金属高温融化现象，十字头销正常，其它检查正常。1 月10 日02:30～11:30，起锚按主机试车大纲进行磨合试验，检查正常后恢复施工，同时要求船上避免采用正倒车施工工艺。

1.3 第三次故障

1 月15 日11:00 左右，船舶重载快到抛泥区时，值班机工在巡检中发现左主机1#缸活塞油温度从43℃上升至47℃，轮机长立即通知驾驶台，申请至安全海域对左主机进行停车检查。检查发现左主机1#缸机架平台处有合金剥落碎片2 块，打开2#、3#缸道门3 个缸点温比较，发现1#缸在十字头轴承部位88℃，明显比其它缸高20℃多。检查十字头轴承，发现轴承两侧有剥落合金碎片，活塞冷却回油正常，十字头轴承两边喷淋情况比原来微大，而且流态不规则。判断该缸十字头轴承合金已剥落。1 月16 日，外协人员上船拆检修理，发现十字头轴承已严重剥落，十字头销正常，活塞连杆大端轴承及第1 和第2 到主轴承检查正常，连杆未发现弯曲及尺寸变化，滑油系统和燃油系统检查正常。本次修理更换了十字头轴承和十字头销，连杆，装复后，按试车大纲从1 月17 日02:30～14:47 进行磨合，检查正常后恢复施工，本次修理后，左主机1#缸彻底恢复正常使用。

2 修理安排情况

2.1 第一次修理

1 月5 日，左主机1#缸十字头轴承剥落故障，就近联系了天津的一家柴油机合格修理方，该单位对该型主机修理比较熟悉，所有的拆检、清洁、测量、装配等都处于船上的监控之下，都按说明书的保养要求进行落实，本次更换了十字头轴承修复件和十字头销原厂件备件，修后主机运行磨合都按试车大纲进行，试车各步骤检查正常。从1月7 日当天09:00～21:20，累计扫浅施工12 小时20 分左右。

2.2 第二次修理

1 月7 日，第一次修后故障再次发生后，考虑到修理质量，选择了上海的一家柴油机合格修理方，外协人员上船后，现场机务上船进行了监修，整个修理工程按保养说明进行，本次更换了修复的十字头轴承备件，十字头销未换，修后磨合按试车大纲进行。从1 月10 日11:30 至15日11:00，累计正常施工运行了近5 天，十字头轴承再次出现故障。

2.3 第三次修理

1 月15 日，第二次修后故障再次发生后，第二批外协修理人员和船方根据要求，对主机滑油系统，燃油系统，第一，二道主轴承，连杆大端轴瓦，连杆弯曲度及尺寸等增加了检查，并测量了拐档，未发现异常，本次修理更换了十字头轴承、十字头销、连杆、十字头结构与连杆的内套油管，其中十字头轴承和十字头销换用了修复件。完成装配后，根据主机试车大纲进行了磨合试车，1 月17 日完成磨合，检查正常后即投入了航道施工，后续未发现异常情况。

3 故障案例分析

3.1 故障情况比较

表1 十字头轴承故障统计

3.2 修理情况比较

表2 十字头轴承故障修理统计

3.3 故障原因分析

3.3.1维修质量影响

经了解：两家承修单位为我方合格承修方，与我方有长期合作关系，对该型主机有成熟的修理经验和资历。本次修理在船方的监控下，严格按照说明书的修理要求进行拆检、清洁、测量和装配，并按试车大纲步骤进行了磨合试验，在完成正常磨合和检查正常后投入施工，维修过程对故障的多次发生影响不大。

3.3.2施工工艺影响

第一次修理后在极短的时间内再次出现问题，怀疑主要与施工工艺有关。在接到项目部的扫浅安排后，船上采用了正倒车的施工工艺。根据现场了解：从全速进到全速倒车平均10 分钟2 次，相当于1 小时12 次换向，作为定距桨船舶，频繁的换向，除了对换向凸轮损伤较大外，十字头轴承组件的运行工况也比较恶劣，加速了十字头轴承故障的产生，这也是导致第一次修后使用时间比第二次修理后运行时间短的原因。

3.3.3备件质量影响

航浚4006 轮出厂至今已运行43 年，其设备原厂备件订购比较困难，而且周期长，部分备件已采用国产替代件或修复件，其二冲程主机十字头轴承和十字头销目前使用的主要为修复件。据统计，十字头轴承修复件正常使用周期为6000 小时左右，根据船方多年使用两家单位修复件的情况反映：国产厂1 修复件一旦轴承故障，多表现为修复层大面积剥落，油底壳比较直观易于发现，如第一和第三次故障刚好符合该修复件故障特征；国产厂2 修复件一旦发生轴承故障，多表现为局部修复层剥落，第二次故障时检查发现剥落物堵塞在十字头轴承中心油管孔处，出现活塞回油量变少现象，而油底壳未发现剥落的金属物，直至解体后检查才发现，这些完全符合国产厂2 修复件的故障特征。

图1 日本原装十字头销备件

图1 为本次修理使用的日本原装十字头销备件，在第一次和第二次修理中使用，但在第二和第三次十字头轴承修后出现的故障中，经检查和测量，未发现任何损伤，与轴承接触面都很光滑，与常见的十字头轴承故障现象不相吻合。因近年来多使用修复件，十字头轴承出现故障时原装十字头销使用情况未有记录。第二次十字头轴承故障时，主要判断为长时间正倒车施工工艺所致，对原装十字头销的使用情况只是初步怀疑。第三次故障再次发生时，发现原装十字头销仍“毫发无损”，初步确认是原装十字头销的问题。

通过检查原装十字头销在首次修理前清洁后的照片，发现原装十字头销存在“退火”现象。与轴承的接触半圆面存在发蓝痕迹，怀疑原装十字头销与十字头轴承修复件在受热条件下，膨胀系数不一致，在使用中会引起轴承间隙过小，从而加剧十字头轴承与十字头销的磨损，由于十字头销有“退火”情况，修复的十字头轴承更易磨损。

在第三次十字头轴承故障发生后，根据两次对日本原装十字头销备件的使用情况和问题的预判，在第三次修理时，十字头销和十字头轴承都换用了新海修复件，同样按照以前两次的拆装工艺进行了修理，并检查了第一和第二道主轴承，测量了拐档，检查了滑油及燃油系统等，在确认正常后，按试车大纲进行了磨合，主机恢复了正常使用。船舶投入了正常的航道施工。

4 结语

以上是一起因主机原装十字头销备件质量问题而引起的重复修理的典型事例，在第二次问题发生前，因长时间采用正倒车的施工工艺，给故障原因的寻找带来了误判，从而导致了第三次故障的发生。由于机舱值班人员及时发现问题，从而避免了故障的进一步扩大。

熟悉船舶性能和设备状况，选择合适的施工工艺，不仅能延长设备的使用寿命，而且能提高船舶的施工效率。而作为设备管理人员，当施工工艺对设备的正常使用带来安全隐患时，应及时提出和协调，从而最大限度地避免设备故障的发生。同样在设备维修时，无论选择修复件还是原厂件，一定要仔细鉴别，避免不必要的重复劳动。