侯顯斌

　　摘　要：介紹某船SMB型尾軸密封裝置的特點，分析了SMB型尾軸密封裝置漏水的原因，對SM型尾軸密封裝置與SMB型尾軸密封裝置的性能特點進行比較，根據船的工作水域環(huán)境、安裝使用條件，提出用SM型尾軸密封裝置代替SMB型尾軸密封裝置的改進措施。實船應用結果表明：使用SM型尾軸密封裝置工況穩(wěn)定，未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，可延長上排周期，節(jié)約修船費用，提高經濟效益。

　　關鍵詞：船；尾軸；密封裝置；漏水；原因；對策

　　1.引言

　　船舶尾軸密封裝置，根據潤滑形式可分為兩種，一種是“水潤滑密封裝置”，另一種是“油潤滑密封裝置”；根據密封機理也可分為兩種，一種是“徑向密封”，另二種是“端面密封”。文章針對某部門多條使用SMB型尾軸密封裝置的同類型船都存在漏水現(xiàn)象進行調查分析，總結出該類密封裝置漏水的原因，對SMB型和SM型尾軸密封裝置進行比較，得出這兩種密封裝置的優(yōu)缺點，并結合該類型船的工作環(huán)境和結構特點，提出在后續(xù)建造的該類型船上更換尾軸密封裝置的改進措施，即用SM型尾軸密封裝置替代SMB型尾軸密封裝置。通過實船應用表明，SM型水潤滑尾軸密封裝置運行穩(wěn)定、密封性能好、上排周期延長。

　　2.分析SMB型尾軸密封裝置的結構特點和工作原理

　　2.1SMB型尾軸密封裝置的結構

　　船用SMB型尾軸密封裝置是一種水潤滑密封裝置（見圖1），密封裝置用水進行潤滑。這種裝置的基本結構由運動件和固定件組成，主要分為三大部分，氣管、水管、氣胎是部分，屬于固定件；靜環(huán)總成是第二部分，也是固定件，靜環(huán)、密封座和氣胎等幾個部件組成靜環(huán)總成；動環(huán)總成是第三部分，屬于運動件，動環(huán)座、動環(huán)和夾環(huán)以及襯套等幾個部分組成動環(huán)總成。其中靜環(huán)不轉動，而動環(huán)總成隨尾軸同步轉動。

　　2.2分析SMB型尾軸密封裝置的工作原理

　　SMB型水潤滑尾軸密封裝置是尾軸與安裝在其上面的動環(huán)一起轉動，靜環(huán)端面與運動的動環(huán)接觸，運轉時在接觸表面形成潤滑水膜，潤滑水膜不但有潤滑作用，還有密封作用，壓緊彈簧緊壓動環(huán)使動環(huán)與靜磨環(huán)面緊密接觸實現(xiàn)密封。船舶停止、尾軸不運轉時，動環(huán)和靜環(huán)面緊緊貼在一起實現(xiàn)密封。夾緊彈簧使動環(huán)座可在軸套上做軸向自由滑動，夾緊彈簧使動環(huán)和靜環(huán)緊貼在一起，并在兩者的接觸面形成一定的比壓。動環(huán)座具有軸向自由滑動的能力，可以補償軸系動運轉中產生的軸系竄動。當密封圈靜環(huán)與動環(huán)間由于磨損量過大導致密封不起作用時，尾軸被通入壓縮空氣的氣胎抱緊實現(xiàn)應急密封，此時可在船不進塢的情況下對尾軸密封裝置進行應急修理、臨時檢查和調整。

　　3.某船尾軸密封裝置漏水的原因分析

　　某船建成后使用不久出現(xiàn)尾軸密封裝置漏水現(xiàn)象，通過調節(jié)螺釘調節(jié)動環(huán)的彈簧預緊力進行應急處理，但漏水量依然較大。船舶上排后發(fā)現(xiàn)情況如下：

　?。?）密封裝置靜環(huán)與動環(huán)的接觸面嚴重磨損。

　　（2）水垢和泥沙等垃圾顆粒進入動環(huán)座，動環(huán)座被卡住失去彈性補償作用。

　　經分析，該船尾軸密封裝置漏水的主要原因有：

　?。?）靜環(huán)與動環(huán)接觸處是面接觸，接觸處所承受的比壓較小，冷卻不好，耐高溫能力比較差，尤其是船的工作水域特殊，大部分時間在錨地、航道、港區(qū)航行，這些水域的水比較淺，泥沙垃圾等顆粒容易進入密封裝置的摩擦面加快密封面的磨損，從而造成泄露。

　?。?）船有時在港區(qū)停泊時間比較長，主機停機，軸系停轉，動環(huán)座與襯套配合面之間聚集了不少水垢、泥沙和垃圾顆粒，軸系運轉時這些顆粒不但增加密封裝置摩擦表面的摩擦阻力，還容易使動環(huán)座被卡住，造成動環(huán)座的彈性補償作用消失，密封裝置的密封作用失效，導致尾軸漏水。

　　據調查，某部門采用SMB型尾軸密封裝置的船在密封裝置使用壽命期內大部分都存在漏水現(xiàn)象，故該部門計劃在后續(xù)建造同類型船時選用替代產品。

　　4.介紹SM型水潤滑尾軸密封裝置結構特點和工作原理

　　4.1SM型尾軸密封裝置的結構

　　SM型水潤滑尾軸密封裝置為開放式的密封裝置，所謂開放式的密封裝置就是尾軸管的尾部不設密封裝置，只設有首部密封裝置，裝置直接與舷外水相通。這種尾軸密封裝置的基本結構包括三個部分（見圖2），部分是裝置總成（包括本體氣胎），是基本部件；第二部分是水氣管路，屬于輔助管系；第三部分是密封總成，主要作用是實現(xiàn)密封，密封總成包括端蓋、襯套、夾環(huán)、密封圈、彈簧共5個部件。

　　4.2介紹SM型水潤滑尾軸密封裝置的工作原理

　　SM型水潤滑尾軸密封裝置包括軸向密封和徑向密封，軸向密封是在尾軸的軸向實現(xiàn)密封，防止尾軸管內的水沿著軸向一直進入船體內，軸向密封是通過密封圈3緊套在軸套5上來實現(xiàn)；徑向密封是在尾軸直徑方向實現(xiàn)密封，目的是防止尾軸管內的水一直沿徑向進入船體內，徑向密封通過1號密封圈與端蓋4的緊密接觸。當船舶尾軸運轉時，密封圈3的底部和側面唇形邊分別實現(xiàn)軸向和徑向密封。從水管來的壓力水的作用是冷卻、潤滑、清潔尾軸承。密封圈有兩道，當?shù)烂芊猸h(huán)唇邊磨損過大使密封失效時，可以很方便的讓2號備用密封圈投入使用，只需把氣胎充氣膨脹后將尾軸抱緊實現(xiàn)密封，然后剪掉道密封環(huán)。

　　5.兩種尾軸密封裝置的性能比較

　　5.1SMB型尾軸密封裝置的性能特點分析

　　通過前面的分析可知SMB型尾軸密封裝置具有以下性能特點。

　?。?）密封環(huán)密封效果好。由于壓緊彈簧的作用，密封裝置密封圈緊密接觸，可以實現(xiàn)良好的密封。

　?。?）密封件可軸向自由滑動，具有補償軸向變形的能力。該密封裝置動環(huán)座可做軸向自由滑動，所以裝置補償軸向變形的能力強。該類型密封裝置的適用范圍為：轉速較高，軸向串動≤±3mm。

　　（3）密封裝置的動環(huán)密封圈易磨損，有效使用壽命較短。

　?。?）動環(huán)座容易被泥沙等垃圾卡住，造成密封失效出現(xiàn)漏水。

　　5.2SM型尾軸密封裝置性能特點分析

　　通過前面的分析可知SM型尾軸密封裝置具有以下性能特點。

　　（1）節(jié)能環(huán)保，經濟實惠。尾軸密封裝置用水作為潤滑和冷卻劑，水不會污染水域環(huán)境，而且水獲取方便，直接由海水泵提供，無需成本。

　?。?）摩擦環(huán)帶窄，密封效果好。SM型尾軸密封裝置之所以具有摩擦環(huán)帶窄，密封效果好的特點，是因為尾軸運轉時工作密封圈跟隨尾軸一起轉動，每道工作密封圈的兩道唇口都與靜磨環(huán)緊密接觸。

　　（3）壽命較長，維修費用較低。該密封裝置由主密封和輔助密封組成，正常情況下，主密封起作用，主密封由密封圈端面密封實現(xiàn)；應急情況下，輔助密封投入使用，輔助密封由氣胎密封實現(xiàn)。出現(xiàn)緊急情況時，即當主密封道密封圈磨損漏水后，只需把輔助密封的氣胎充氣抱緊尾軸進行密封，把主密封中失效的道密封圈剪掉，把主密封中備用的第二道密封圈投入使用，等第二道密封圈磨損失效后，船舶才進塢上排更換密封圈。因此能夠延長船舶上排周期，節(jié)省船舶維修費用。

　?。?）潤滑效果差，磨損嚴重。SM型尾軸密封裝置用水作為潤滑劑，水雖然具有廉價方便的優(yōu)點，但水的粘度比較小，潤滑效果不是很好。舷外水與尾軸后端直接相通，帶有一定比例的泥沙等垃圾的水進入尾軸管，會使軸與軸承間的磨損加劇。

　　6.某類型船尾軸密封裝置的改進措施

　　通過前面的分析和比較可知，SMB型與SM型尾軸密封裝置都是水潤滑尾軸密封裝置，都是用水作為潤滑劑，都裝有氣胎作為輔助應急密封裝置。除此以外，它們的結構性能也有差異，各有優(yōu)缺點。SM型尾軸密封裝置有兩道密封圈，每一道工作密封圈上有兩道唇口與靜磨環(huán)接觸，每道唇口的摩擦接觸面小，所以摩擦面的環(huán)帶比較窄，密封的效果比較好，而SMB型尾軸密封裝置只有一個密封接觸面，接觸面比較大，所以承受的比壓比較小，不能耐高溫，容易磨損。而且該類型船軸系及船體結構比較特殊，尾軸密封裝置剛好在軸系軸包架的低洼處，如果采用SMB型水潤滑尾軸密封裝置，一旦尾軸密封裝置在運行中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，密封裝置的轉動部件會把低洼處集聚的水攪動起來而導致艙底水四處飛濺。由于該類型船的軸系布置和船體結構較為特殊，有一段軸穿過船體20號到24號實肋板（實肋板上開有穿軸孔），這段軸無法直接水平地從船內吊起。SMB型尾軸密封裝置的特點是密封效果好，但因為受到的彈簧預緊力很大，密封圈的摩擦面也比較大，所以磨損較快，使用壽命較短，特別是船的工作水域特殊，經常在含有大量垃圾顆粒、水質比較臟的錨地、航道、港區(qū)等水域航行，這些水域含有大量的泥沙垃圾等顆粒，這些顆粒成了磨料，加速了密封裝置的磨損。SMB型尾軸密封裝置只有一道密封圈，如果這道密封圈磨損失效了，沒有備用的第二道密封圈，需要直接更換密封圈，所以船必須上排，同時由于軸系含有聯(lián)軸器，聯(lián)軸器需要專業(yè)人士才能拆檢，拆尾軸時需請聯(lián)軸器廠家工程師先拆卸聯(lián)軸器，然后拆卸舵葉和螺旋槳，再抽出螺旋槳，將位于20號到24號實肋板之間的那段中間軸部分通過尾軸管位置拉到機艙外，這樣才能更換整道密封圈。所以該類船安裝SMB型尾軸密封裝置時維修更換密封裝置極不方便。相反，如果安裝SM型尾軸密封裝置，不但可以提高密封性能，而且在道密封圈磨損失效后，只要將氣胎充氣抱緊尾軸即可實現(xiàn)密封，船舶可以不上排，只要減掉已經磨損過大而失效的道密封圈，把備用的第二道密封圈投入使用即可，等兩道密封圈都磨損后，船舶才需上排更換磨損部件，這樣就使上排周期延長，船舶維修費用降低，提高船舶經濟性。

　　由于船大部分時間在港口、航道和錨地附近航行，根據船的工作水域環(huán)境、結構特點，并根據前面的分析，建議在該類型船上使用SM型水潤滑尾軸密封裝置。鑒于此，某部門在后續(xù)建造的同類型船中采用了SM型水潤滑尾軸密封裝置。

　　7.實船應用

　　某船建造時原計劃選用SMB型水潤滑尾軸密封裝置，由于在此前已經建造的同類型船上使用SMB型密封裝置，密封裝置在使用壽命期內都出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，所以，后來改用SM型水潤滑尾軸密封裝置。該船自建成出廠后，通過對SM型尾軸密封裝置進行跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)在整個使用壽命期內運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)異常情況，通過測量尾軸密封處外殼的溫度，運行期間低于65℃，尾軸密封裝置前面密封處沒有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，整個軸系工作情況穩(wěn)定，滿足船舶規(guī)范的要求。目前，某部門已經有8艘該類型船先后安裝SM型水潤滑尾軸密封裝置，都沒有出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

　　8.結束語

　　實船應用證明：該類型船選用SM型水潤滑尾軸密封裝置時工作可靠，穩(wěn)定性好，管理方便，可以推遲上排，減少船舶維修費用，具有較好的經濟性。

　　參考文獻：

　　[1]周旭輝，劉正林，孟祥坤，等.船舶尾軸機械密封面形狀對密封性能的影響[J].交通運輸工程學報，2016（1）：95-102.

　　[2]韓利昆，畢國穩(wěn)，張凱.SM190型艉軸密封裝置漏水故障分析與排除[J].珠江水運，2013（20）：25-26.

　　[3]任剛.內河船舶尾軸管常用密封裝置形式[J].交通科技，2013（2）：158-170.

　　[4]劉焰明.船舶尾軸與機械密封裝置工作狀態(tài)耦合特性研究[D].武漢：武漢理工大學，2003.

來源：《珠江水運》2018年19期