摘要：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。因此，尾轴密封装置的可靠运行，对船舶轴系的动力传动有着重要意义。本文针对当前中国海上小型舰艇主流尾轴密封基本结构和润滑方式现状，归纳舰艇尾轴密封装置常见故障和处理措施，为海上舰艇尾轴故障处理提供参考。
关键词：尾轴密封；基本结构；常见故障；处理措施
一 绪论
1.1 背景及研究故障分析的意义
当前我国海上小型舰艇尾轴密封装置在正常航行时会受到多方面因素的影响。首先尾轴密封装置是舰艇与海水充分接触的装置，其零部件会受到海水的腐蚀以及海水中杂质的影响；其次在航行时，舰艇的尾轴密封装置的零部件会因轴承高速转动产生的高温而被破坏其内部构造；然后在舰艇离靠码头时，主机会进行正倒车的转换，舰艇的尾轴密封装置的轴承也会受到轴向以及横向多方向的振动。舰艇尾轴这些工作特点影响着尾轴密封装置的密封性能。
1.2 国内外发展状况
随着各国对海洋权益的越发重视，其尾轴密封装置也随着科技的进步取得了较大的发展。
如德国HDW公司通过不断研究，在二十世纪五十年代研究成功的一种称为辛泼莱克斯唇形密封。首次用油润滑方式代替传统的水润滑方式，减少了磨损及解决的散热的问题。由于该密封装较之前的传统密封装置有了很大的改进及性能上较大的提升，使其在舰艇上得到了普遍的推广使用。分析我国沿海小型船舶普遍存在的尾轴腐蚀的原因，建议防腐蚀措施和操作注意事项。结合性能、特点，针对不同的水域环境、安装使用条件、装置性价比等，分别推荐了不同形式的船舶尾轴管密封装置。
我国在舰艇尾轴密封装置的常见故障诊断的研究相对于欧美等发达国家还存在差距。舰艇尾轴密封装置的常见故障诊断和处理措施的归纳还不够完善，因此很有必要对舰艇尾轴密封装置故障的影响因素进行研究，分析故障机理，总结归纳常见故障的处理措施，为海上舰艇尾轴密封装置的处理提供参考。
二 舰艇尾轴密封装置形式
目前我国的海上舰艇尾轴密封装置主要有三种形式，即油润滑密封装置、水润滑密封装置和空气密封装置。就常用的舰艇尾轴密封装置我们加以分析比较。
2.1 水润滑密封装置
现如今大多数海用舰艇所采用的尾轴密封装置都是水润滑式的密封装置，其中“填料函式密封”是目前使用最多的。该密封装置成本低、构造简单实用，但也有一些无法避免的缺点，具体主要有以下几种：
1.填料函式密封装置由于会对舰艇尾轴造成磨损，从而导致需要定期更换防磨衬套，提高了维修成本；
2.运行时轴承有部分功率损耗，舰艇尾轴的轴承径向跳动的适应性差；
3.该密封装置需要较大的水泄漏量用来保证散热;加上尾轴舱在舰艇的空间狭小，而“填料函式密封”方式需要对密封装置进行必要的调整以及对已磨损的填料(盘根)进行定期的更换，增加了舰艇人员的工作量;
4.海水会加剧尾轴舱的污染以及会对尾轴舱轴承的锈蚀，对海上舰艇的生命力造成影响。
2.1.1 填料函式尾轴密封装置
（1）工作原理
1．使用填料函式密封装置的尾轴只是将其首端进行密封。填料的作用是能够有效地阻止舰艇尾轴轴承内海水中泥沙等杂质随海水流入机舱。填料与尾轴由于预紧力而紧密接触，有效的阻止海水的进入，保证该装置的密封性能。该密封装置的填料主要采用浸油脂的麻、棉或者尼龙绳。
2．为了冷却填料以及冲走积存在填料里的泥砂，该密封装置一般会引入具有压力的舷外水，因此该装置设有进水管。其工作原理是海水经过进水管流入过滤装置，然后进入轴承前部，继而从后部流出。为了达到冲走轴承槽中聚集的杂物的效果，该供水压力应当比舰艇舷外水深的压力大。其供水压力的取值范围一般为0.05-0.1Mpa，供水量的大小则是以能完全冷却轴承运转时产生的摩擦热量为标准。
（2）基本特点
1.方便拆卸，构造简单。当出现海水泄露过多时，只需加大压盖压力就可以解决；更换填料快捷方便，只需退出压盖。但由于尾轴舱空间狭小，该密封装置需要对磨损的填料进行必要的更换以及定期的检查维修，加大了舰艇人员的劳动量。
2.成本低。填料式尾轴密封装置的轴承大部分由橡胶组成，可以减少污染而且低廉。但其也有以下缺点：
（1）航行时若轴承轴线出现较大跳动而导致轴线偏移时，会影响该装置的密封性
（2）轴承的高温环境会减少橡胶的使用年限，直接影响到轴系的使用。
3.维修成本较高。舰艇一般采用耐腐蚀、精度高的轴，也会采用耐高温、摩擦系数小的密封圈用来避免密封部位的温度太高而引起的一系列故障，增加了舰艇维修成本。
2.1.2 EVK型水润滑密封装置
EVK型水润滑密封装置主要由以下结构特点：
1．.结构简单；.成本低廉；.密封件的更换周期短；
2．其尾轴舱设有抽水泵以便抽出舱内海水，保证使用寿命。
安装该型密封装置要满足两个基本条件:
1.专门配置水源供给系统以保证稳定的外接水源压力。
2.必须要求有较小的尾轴运转过向窜动，其范围在±0.5 mm之间。
2.2油润滑密封装置
2.2.1 舰艇油润滑密封的发展
大多数舰艇在二十世纪五十年代以前均采用磨损快、发热多的盘根做尾轴密封。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其装置的结构由前密封、后密封、润滑油系统三部分组成，为了阻止尾管轴承里的润滑油向外泄漏以及防止海水的浸入，该密封装置设计了三道密封环于舰艇尾部接近螺旋桨的后密封上；而为了防止润滑油泄露流进舰艇的机舱内，在前密封装置上设计了两道密封环。考虑到密封系统万一损坏了，确保油是泄漏至舷外而不是尾管被海水侵入，该密封装置设置了润滑油系统。
2.2.2改进后的辛泼莱克斯尾轴密封
由于科技的发展与现实生活的要求使得船舶迈向高速化和大型化，因此出现了较多起尾轴密封泄漏事件。随着当今对环境的重视程度越来越重视，为了提高船舶尾轴密封的可靠性，要求在其装置橡胶材料，密封型式和构造需要进一步的探索及改进。因此德国在紧凑型辛泼莱克斯的基础上进一步对其进行了拓展。将其密封系统的后密封上也装上循环器，该循环器与前密封的循环器串联合用一个沉淀油箱。沉淀油箱的作用主要是将水与杂质分离。双循环器也能够有效地降低密封处润滑油温度，延长其寿命，并且有益于对环境的保护。
2.2.3无泄漏型尾轴密封装置的研究
随着当前形势对海洋环境保护的关注，国际海事组织在1973年颁布了的《国际防止船舶造成污染公约》，用来限制船舶向舷外泄漏润滑油。经过研究设计，投身于尾轴密封研究的专家研制出了无泄漏式的尾轴密封装置，其最大的改变是能够回收泄露的润滑油。而在这一系列的研究里面，开发人员的观念得到了很大的改变。较先前的密封装置不同的是，新式密封装置中，海水压力大于尾管内的油压，因此除了保证正常运行时不产生滑油外漏，在密封装置损坏的情况下也不会产生润滑油的外泄。
三 主流舰艇尾轴密封装置常见故障
3.1 海用主流舰艇尾轴密封装置的结构及运作原理
当前我国海上舰艇的尾轴密封装置的主流装置属于填料函式密封方式。该密封装置主要由机械密封、皮碗密封、修理密封及填料密封四部分组成。其中机械密封是舰艇正常航行时使用的密封，修理密封、皮带密封是在舰艇在进行保养维修时使用的密封，填料密封是非正常状态下使用的应急密封。
机械密封的主要作用是在舰艇正常航行时，最大限度的防止海水及冷却水进入机舱，保证舰艇尾轴密封装置的密封性，并且能够保障在航行时依旧可以进行填料密封的检查维修。该装置主要由易被海水腐蚀的转动座、磨损较快的浸渍树脂的碳精环、固定夹圈、密封夹圈、弹簧、矩形橡皮环及其它辅助密封零件组成。
皮碗密封装置的主要作用是当舰艇在进行周保养、月检修等日常检修，舰艇不处在航行状态的时候，保证海水中的漂浮物以及海水里的泥沙不能进入舰艇的尾轴密封装置。
修理密封装置的主要作用与皮碗密封大致相同，只不过检修的范围不一样，修理密封装置的检修范围主要集中在动环与静环。
填料密封装置的主要作用是在上述密封装置都无法取得提供良好的密封条件时，特别是在航行时可以通过压紧尾轴的填料以保证密封性能的提高。一般都是情况比较紧急的时候使用，所以也被称为应急密封。
3.2 该密封装置常见的故障
3.2.1 该密封装置人为因素导致的故障
1.因为舰艇人员的操纵失误而发生碰撞、触礁、搁浅等事故，致使舰艇的外部结构遭到破坏，从而使尾轴的密封装置受到影响，失去其原有的密封性能；
2.海上舰艇在近海进行日常的监管任务时，由于舰艇人员对邻近海域海况不熟悉，在捕捞海域内由于螺旋桨的转动把渔网卷入尾轴的密封装置处，使其遭到破坏；
3.因为舰艇上的人员长时间未对尾轴密封装置上的密封环进行更换而使得密封装置的性能受到影响；
4.在舰艇更换尾轴滑油时，由于更换人员的责任心不强，更换的滑油时参入杂质而导致尾轴密封装置的损坏，从而使得尾轴密封性能受到影响。
3.2.2 该密封装置机械因素导致的故障
1.由于海水的腐蚀，舰艇的漏水量超出正常标准，但漏水情况影响轻微；
2.由于海水的腐蚀，舰艇的漏水量严重超出正常标准，而且其漏水现象表现为喷射式；
3.维修处理的密封零件达不到密封作用的效果；
4.在停航状态时，该舰艇的皮碗及修理密封装置起不到较好的密封性能；
5.尾轴使用时间过长，出现严重发热现象以及填料的作用效果较差；
6.上述几种故障的组合。
四 舰艇常用尾轴密封装置故障的应对措施
4.1 该密封装置常见的人为故障应对措施
1．要求舰艇上的人员时刻保持高度警惕，注意海面是否有异物，同时也需要舵手有着丰富的航行经验。
2．人员需要对尾轴密封装置的密封环进行妥善的保管，一般存放在舰艇的冷库里以防止他们老化，保持其良好的性能。
3．加强舰艇人员的责任心，并且定期对油液的各项性能指标进行分析，观察润滑油的变化；轴封磨损状态部位以及严重程度的判断以及污染物对轴封性能和技术状态的影响。
4.2 该密封装置常见的机械故障应对措施
1． 航行时，应定时由舰艇人员对尾轴密封装置的漏水状态进行密切观察。舰艇检修上排时，检查动环密封面是否有腐蚀现象，如若发现腐蚀立即更换。
2．尽量减小尾轴密封装置的工作压力，并且密切关注填料发热情况和后续漏水情况，同时需控制冷却泄漏水温，冷却水温度一般控制在50℃±5℃。低于45℃时，适当压紧填料以达到减少冷却水量控制水温的效果；若超过55℃时，则需要适当放松填料以增加冷却水量。
3．在航行时无法确认，只能在舰艇上排检修时才能确认的故障，主要检查橡胶密封件是否老化，橡胶密封件内部是否有杂质等。判断橡胶是否老化可以依据其邵氏硬度。邵氏硬度变高则表明橡胶老化，需要更换；杂质较多就仅需要人为的清理，不需要更换。
4．在舰艇上排检修时，拆卸尾轴密封装置才能发现的故障。首先需检查是否有大量泥砂、油污等杂质粘附在尾轴表面；若有则需及时清理；其次还应检查皮碗唇边是否变形、破损以及老化情况。
五 总结
我们需要认识到的是在整个轴系里面，最为重要的部分之一就是尾轴密封装置。尾轴密封装置的可靠运行，对船舶轴系的动力传动有着重要意义。我国当前海上舰艇主流尾轴密封装置也就一两种，有针对性总结分析该密封装置常见的故障影响因素，并针对故障提出了相对应的处理措施，是保证海上航行安全的保障，并能为海上舰艇尾轴装置正常运行以及维修检测提供参考。
论文作者:杜新鹏
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
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