王立軍1，常山1，周圣兵2，張文波2
（1.中國船舶重工集團公司第七〇三研究所；2.海軍湛江地區裝備修理監修室）
齒輪箱液壓海水泵是船舶齒輪箱滑油冷卻的重要設備，對齒輪箱的安全可靠運行至關重要。齒輪箱上變量泵通過壓力油驅動液壓馬達，然后驅使海水泵轉動，向滑油冷卻器提供冷卻海水。
該船在某次塢修中，拆解齒輪箱液壓海水泵，發現右海水泵葉輪、泵軸和葉輪內徑腐蝕嚴重致裝配間隙過大，已無法繼續使用。承修單位更換了新泵軸、葉輪、軸承、機械密封。重新裝配后，航行試驗中出現了軸承溫度過高直至燒損現象。
一、設備和系統結構
該船液壓海水泵型號EVCG-80MC，立式離心泵，排出流量為45m³/h，揚程為36m，轉速為2400r/min。
海水泵主要由殼體、葉輪、軸、軸承、機械密封及油封等組成。該泵無自吸能力，安裝于船的水線以下。軸承布置在軸的一端，軸承腔與水腔由機械密封隔開，葉輪垂直固定在軸的端部。軸承為滾動軸承，軸承的潤滑方式為封閉式自潤滑。
海水泵軸與液壓馬達軸通過聯軸器聯接，當液壓馬達帶動海水泵轉動后，海水泵就從舷外不斷吸入海水，提供冷卻水至各冷卻部位。
二、原因排查與分析
從液壓海水泵的組成和運行原理來分析，可能導致其軸承溫度過高的原因主要有：軸承故障；葉輪不平衡量過大；泵軸徑向跳動量過大；軸承與泵軸裝配過緊。針對這4個可能的原因，分別進行了排查與分析。
1、軸承故障導致溫度過高
發現軸承溫度過高后，主機停機，對液壓海水泵進行了分解檢查。結果表明，軸承保持架、滾珠完好，油封內黃油量正常，未發現軸承異常。另外，該軸承型號為6308-2RS、C3和6307-2RS、C3的深溝球軸承，若是由于軸承故障產生的溫度升高，將會同時伴隨著異響，而液壓海水泵運行時無異響，再結合上述拆檢情況，排除軸承出現故障的可能。
2、葉輪不平衡量過大導致軸承溫度過高
液壓海水泵額定轉速為2400r/min，如果葉輪的不平衡量過大，將在泵運行時使軸承偏載，使軸承承受附加的軸向力和徑向力，而不規則的附加力將使軸承溫度升高甚至燒損。葉輪出廠時已做過動平衡試驗，不平衡量為1gmm/kg(標準≤9gmm/kg)，動平衡量合格；另外，分解泵時發現軸承保持架、滾珠完好。從出廠數據和檢查結果可以排除葉輪不平衡量過大導致軸承溫度過高的可能。
3、泵軸徑向跳動量過大導致軸承溫度過高
泵軸徑向跳動量對不同的軸徑有不同的要求，如果泵軸的徑向跳動量過大，將使軸承偏載，以致軸承溫度升高甚至燒損。該泵泵軸的徑向跳動量應不大于0.05mm，在車床上測量泵軸的徑向跳動量為0.01mm，符合標準，可以排除泵軸徑向跳動量過大導致軸承溫度過高的可能。
4、軸承與泵軸裝配過緊導致軸承溫度過高
軸承6308-2RS、C3和6307-2RS、C3為帶油封的封閉軸承，黃油在軸承出廠時已加注完成，軸承運轉時黃油起潤滑作用。由于該軸承為封閉式，軸承產生的熱量無法像油潤滑的軸承那樣循環冷卻，因此只有盡量減少軸承運轉時產生熱量，從而對軸承的裝配提出了更高的要求。當軸承與泵軸裝配過盈量過大時，軸承運轉時軸承滾珠將承受過大的徑向力，不但影響滾珠壽命，而且使軸承發熱加劇，造成軸承溫度過高。測量時發現軸承與泵軸裝配過盈量為0.035mm，根據FAG滾動軸承樣本手冊(樣本號WL41520/3ChA)中對深溝球軸承的裝配間隙要求，軸承6308-2RS、C3和6307-2RS、C3的裝配過盈量應在0～0.018mm，Z可能出現的過盈量為0.010mm。上述情況表明，軸承與泵軸裝配過緊是軸承溫度過高的原因。
三、解決措施及試驗考核
結合軸承手冊推薦的范圍對過盈量進行修正。由于軸承為標準件，所以對泵軸進行二次加工，為了選取合適的過盈量取值使軸承在正常穩定的溫度下運行，分3個階段降低軸承和泵軸裝配過盈量并進行試驗考核。3個階段的裝配過盈量分別為0.030mm、0.020mm、0.010mm，試驗時間均為60min，用測溫計從測溫孔每5min測試一次，試驗結果及對比見表1、表2、表3、表4。
從3個階段試驗結果得出以下結論：①隨著過盈量減小，試驗60min的軸承Z終溫度越低。②過盈量為0.030mm和0.020mm試驗60min后軸承溫度仍是上升趨勢。③過盈量為0.010mm時，在試驗40min后軸承溫度趨于穩定。按過盈量0.010mm實船裝配后，海水泵已累計運行2000h，軸承溫度穩定在50℃左右，運行良好。海水泵軸承溫度過高問題得以解決，并為后續艦船使用維修提供可借鑒的工程經驗。
來源：《中國修船》2016年第005期
