汪紅兵，金攀峰，王友成，張 偉

（揚(yáng)州大洋造船有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225107）

船舶軸系精確校中工藝工法

汪紅兵，金攀峰，王友成，張 偉

（揚(yáng)州大洋造船有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225107）

分析實(shí)船校中結(jié)果與校中計(jì)算偏差較大的幾點(diǎn)原因，并創(chuàng)造性地提出一套校中方法，以實(shí)現(xiàn)從紙面到實(shí)質(zhì)的合理軸系校中，減少振動(dòng)，延長(zhǎng)軸系使用壽命。

軸系校中；同心度；軸系理論線；偏移； 曲折

0 引言

目前，主流的校中計(jì)算是以軸系負(fù)荷合理分配的2維計(jì)算，其中以DNV的軟件最為普遍[3]。較前衛(wèi)的是將船體結(jié)構(gòu)考慮進(jìn)去的3D有限元計(jì)算，通過(guò)有限元分析船體結(jié)構(gòu)變形的影響，這種計(jì)算除焊接變形無(wú)法預(yù)見(jiàn)外，能處分船體結(jié)構(gòu)在下水后的彈性變形和剛性變形。處于不可預(yù)見(jiàn)的外界原因（船體結(jié)構(gòu)的變形、焊接工藝、船舶吃水狀態(tài)）[5]，2D校中計(jì)算都會(huì)加上一句實(shí)際負(fù)荷在±20%以內(nèi)。校中計(jì)算作為建造施工的依據(jù)，時(shí)常出現(xiàn)實(shí)際測(cè)量結(jié)果在±20%之外的現(xiàn)象，中間軸承的高度反復(fù)調(diào)，主機(jī)高度也是反復(fù)調(diào)等費(fèi)時(shí)費(fèi)力等“吃力不討好的事”。為解決這種難題，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)出一套方案。

合理軸系校中（見(jiàn)圖1）是依據(jù)軸系上各支點(diǎn)軸承所能承受的比壓來(lái)分配負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)的方式是各點(diǎn)軸承偏離理論軸線的高度[1]。

圖1 合理軸系較中示意圖

1 合理軸系校中的簡(jiǎn)單介紹

基于很多人不知道軸系法蘭間的偏移sag和曲折gap的來(lái)源，這里簡(jiǎn)單說(shuō)明一下：

合理軸系校中將整個(gè)軸系在連接狀態(tài)下呈曲線狀態(tài)；在軸系法蘭脫開(kāi)狀態(tài)下，單根軸因其自重，至少需要兩個(gè)個(gè)撐，因支點(diǎn)位置不同，軸的繞度也不同，法蘭因自重呈一定的偏移和曲折，這就是sag和gap。反過(guò)來(lái)講船上在調(diào)節(jié)完所有sag和gap后，中間軸承的位置務(wù)必不要?jiǎng)?，調(diào)節(jié)兩法蘭的同心，要消除法蘭自重的影響，即通過(guò)滾輪支架或吊帶來(lái)調(diào)節(jié)。

2 同心度

同心度的由來(lái)是軸和軸承的同心，具體來(lái)說(shuō)軸和軸承在運(yùn)行起來(lái)需要介質(zhì)來(lái)潤(rùn)滑和冷卻，因此軸承間隙是必須存在的[4]。間隙小了形成不了油膜，不利于潤(rùn)滑；間隙大了，轉(zhuǎn)舵的偏心力會(huì)使軸跳動(dòng)。在安裝時(shí)，由于軸承固定，軸自重向垂，為保證軸承與軸同心，想出了將整個(gè)艉管軸承內(nèi)白合金相對(duì)軸承外鑄鋼件做成上偏心。

為了延長(zhǎng)軸承的使用壽命，偏心斜鏜孔應(yīng)用在艉管軸承上。但是密封還沒(méi)有跟上時(shí)代，多次向密封廠家表達(dá)了自己的觀點(diǎn)：按照密封外套(公的)與艉管同心(STEP精加工保證)，內(nèi)套(公的)與螺旋槳同心(STEP精加工保證)，密封的內(nèi)套壽命將縮短， 直接表現(xiàn)結(jié)果是下沉量上小下大，解決方案是擴(kuò)大STEP之間的間隙，避免密封安裝時(shí)受力[5]。

3 軸系理論線

眾所周知，軸線照光定位艉管后，一旦穿艉軸，吊中間軸進(jìn)機(jī)艙，就失去了軸系理論線(照光線撤走后，軸實(shí)體占據(jù)其位置)，如何找到和標(biāo)記記錄軸系理論線就是本文重點(diǎn)研究對(duì)象。

目前實(shí)船校中的缺點(diǎn)主要為軸系理論線定位偏低、主機(jī)定位偏低與合理軸系校中相背，很多時(shí)候演化成直線校中，其根源如下：

1)沒(méi)有考慮到艉軸和艉管軸承的間隙和斜度，以及軸的繞度，一味地認(rèn)為穿艉軸后，通過(guò)艏密封外套與內(nèi)套的上下左右相等引出來(lái)的線就是理論線。比如某某系列船在后續(xù)船摸索時(shí)適當(dāng)抬高主機(jī)高度而試航狀態(tài)良好。

2)沒(méi)有預(yù)期到軸系打包廠家提供艏密封為下偏心的。比如某某船廠家為使用便宜的徑向密封代替端面密封來(lái)消除軸的下垂繞度。

3)艏密封是兩哈佛式。這主要基于軸系扭振計(jì)算(TVC)來(lái)局部調(diào)節(jié)的軸徑來(lái)滿足調(diào)節(jié)軸系拐點(diǎn)的需要[2]，如艏密封處軸徑相對(duì)艉軸承處軸徑細(xì)，常規(guī)整體式密封不能用，只能用哈佛式。

4 解決路徑

經(jīng)實(shí)踐研究與探索，并在某船上實(shí)施過(guò)類似的辦法，具體布驟如下：

4.1 船塢或船臺(tái)階段

照光定位艉管的同時(shí)，照光定位螺旋槳軸法蘭后的軸系理論實(shí)體參照A點(diǎn)，并做標(biāo)記和記錄;照光定位中間軸艏法蘭后的軸系理論實(shí)體參照B點(diǎn)，并做標(biāo)記和記錄。以某船為例：

1)依據(jù)校中計(jì)算，在A點(diǎn)(Fr12+600)的地方設(shè)置一龍門(mén)支架（圖 2），調(diào)節(jié)此處光靶，使其與照光線同心，測(cè)量并記錄軸系理論線距離龍門(mén)支架下的距離 A1，左的距離A2，右的距離A3。A1、A2、A3樣表見(jiàn)表1。

表1 記錄表

圖2 龍門(mén)支架

備注：支架僅作為直觀上的實(shí)體參照，照光到達(dá)此點(diǎn)時(shí)記錄其與實(shí)體 標(biāo)記點(diǎn)的距離。

2)在B點(diǎn)(Fr21+5)的地方設(shè)置一龍門(mén)支架，調(diào)節(jié)此處光靶，使其與照光線同心，測(cè)量并記錄軸系理論線距離龍門(mén)支架（圖3）下的距離B1。樣表如表2。

表2 B1距離

圖3 滾輪支架

4.2 船下水

船體變形趨于穩(wěn)定后，先通過(guò)滾輪支架將螺旋漿軸a點(diǎn)調(diào)到與校中計(jì)算sac要求的偏離offset;再經(jīng)過(guò)中間軸的臨時(shí)支撐滾輪支架將b點(diǎn)調(diào)到sac要求的offset;然后保持滾輪架不動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)中間軸承的高度來(lái)滿足sac對(duì)應(yīng)吃水狀態(tài)下中間軸法蘭與螺旋漿軸法蘭的偏移 sag和曲折gap要求;最后通過(guò)調(diào)節(jié)主機(jī)來(lái)滿足sac對(duì)應(yīng)吃水狀態(tài)下的飛輪與中間軸法蘭的sag和gap要求。以某船為例，對(duì)于無(wú)前艉軸承的船舶，優(yōu)先推薦在FR12+600的位置(軸系正上方與船體強(qiáng)結(jié)構(gòu)焊接)，使用滾輪支架來(lái)調(diào)整。螺旋槳軸正確位置，A點(diǎn)軸體軸心與軸系理論線同心，其偏離軸系理論線如表3所示。

表3 A點(diǎn)記錄

通過(guò)調(diào)節(jié)中間軸支撐（圖4）的高度保證B點(diǎn)偏離照光線5.01mm，記錄如表4。

圖4 中間軸支撐

表4 偏離軸系理論線的距離

5 結(jié)語(yǔ)

工藝工法的源頭是基于實(shí)踐的總結(jié)，創(chuàng)新地提出在照光階段設(shè)置軸系理論線實(shí)體參照標(biāo)記龍門(mén)支架；規(guī)避了拉鋼絲繞度影響軸系定位準(zhǔn)確性的問(wèn)題；并在最近的實(shí)際工作中取得顯著成效：即在減少施工實(shí)際工時(shí)的同時(shí)，增加校中的準(zhǔn)確性。

[1] B &W MAN. 校中指導(dǎo)文件 MBD Drawing Documentation for Shaft Alignment Calculation Purposes[Z]. 2005.

[2] 中國(guó)船舶工業(yè)總公司. 輪機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1999.

[3] DNV. 校中理論指導(dǎo)[Z], 2003.

[4] Blohm+Voss Industries Ltd. 軸承密封選型設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].

[5] Wartsila. 軸承密封選型設(shè)計(jì)手冊(cè)[Z].

[6] DOOSAN. 斗山主機(jī) shaft alignment 指導(dǎo)文件[Z].

Renovation Application of Shafting Alignment Process

WANG Hong-bing, JIN Pan-feng, WANG You-cheng, ZHANG Wei
(Dayang Shipbuilding Co., Ltd., Yangzhou 225107, China)

The reasons for the different between shaft alignment calculation and site alignment result are analyzed. One method to reduce the difference is creatively put forward，which is that the site alignment is closed to reason alignment, then the vibration reduces, the prolong service life of the shafting achieves.

shafting alignment calculation (SAC);concentricity;shafting theory line;sag; gap

U61

A

汪紅兵1979-， ，工程師。主要從事輪機(jī)工藝工法研究工作。