歐海真　楊勝?gòu)?qiáng)

摘 要：船舶軸系設(shè)計(jì)的理論中心線是指導(dǎo)軸系敷設(shè)的理論依據(jù)，然而船舶在建造、航行過程中會(huì)因?yàn)橥饨缁蛉藶橐蛩貙?dǎo)致船舶軸系的實(shí)際中心線與理論中心線發(fā)生較大偏離，通常我們稱這種現(xiàn)象為軸系失中。一旦出現(xiàn)這種軸系失中，將會(huì)導(dǎo)致軸系振動(dòng)加劇，各軸承負(fù)荷改變甚至燒毀，最終使船舶失去動(dòng)力而無(wú)法航行。本文分析了造成船舶軸系失中的原因，并提出了對(duì)失中后的軸系進(jìn)行修復(fù)的方案，從而為船舶的航行安全和船員的生命安全提供有力保障。

關(guān)鍵詞：軸線失中原因；校中敷設(shè)；修理方法

中途分類號(hào)：U664.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 軸系失中的影響因素

船舶軸系的尺寸大、重量大、長(zhǎng)度長(zhǎng)，在自重及支撐的作用下會(huì)產(chǎn)生一定的彎曲變形；同時(shí)，軸系在運(yùn)轉(zhuǎn)情況下不僅承擔(dān)主機(jī)輸出的扭力，而且還受到水流對(duì)螺旋槳的反作用力；此外，還受到船體變形、船舶振動(dòng)、主機(jī)的頻繁動(dòng)車、緊急停車和臺(tái)風(fēng)等惡劣海況的影響。這些因素都將成為軸線失中的影響因素。

2 軸系校中的方法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)軸系的實(shí)際中心線與理論中心線偏差較大時(shí)，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行修復(fù)。船廠在實(shí)際施工過程中，通常是在不同的階段采用不同的校中方法，如圖1所示為新船建造軸系校中流程圖。

2.1 照光法和拉線法的綜合應(yīng)用

（1）照光必須按照主機(jī)飛輪與中間軸法蘭連接面的直徑大小、螺栓孔中心距及螺栓孔直徑做一個(gè)特制的望遠(yuǎn)鏡架子，并按照望遠(yuǎn)鏡的外徑尺寸制作一根長(zhǎng)500 mm的假軸和一個(gè)假軸套；

（2）按尾軸承孔的直徑準(zhǔn)備2組光靶及2種靶心，并準(zhǔn)備準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡1臺(tái)、0.5 mm鋼絲若干米、特制的劃卡1個(gè)、36 V手拉燈2組、磁力百分表2組；

（3）照光前測(cè)量主機(jī)的拐擋差應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；

（4）照光前機(jī)艙內(nèi)的大型設(shè)備必須固定安裝完畢，照光后不得有大型設(shè)備和集中負(fù)荷的遷移，機(jī)艙內(nèi)、尾尖艙、舵承孔及掛舵臂附近的焊接工程必須結(jié)束；

（5）照光時(shí)船應(yīng)在水上處于自由漂浮狀態(tài)，并且壓載水不得少于75%。照光檢測(cè)和交驗(yàn)時(shí)必須在陰雨天，或晚上8點(diǎn)以后到早上6點(diǎn)之前的夜間進(jìn)行，避免陽(yáng)光照射造成船體變形，照光時(shí)工作區(qū)域不得有震動(dòng)和敲擊現(xiàn)象存在。

（6）將望遠(yuǎn)鏡架子安裝在主機(jī)飛輪上，假軸內(nèi)套裝后用頂絲頂在中心，假軸穿入內(nèi)套孔內(nèi)，在假軸的兩端上方支上2組百分表（圖2）；用盤車機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主機(jī)，檢查假軸上的2組百分表，并用架子上8組頂絲調(diào)整軸套使假軸與主機(jī)曲軸同心，假軸上的2組百分表最大的跳動(dòng)量不得超過0.015 mm；將假軸從套管中抽出，換上準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，再一次盤車，用2組百分表校驗(yàn)一次望遠(yuǎn)鏡的外徑的跳動(dòng)量，不得超過0.015 mm，之后在尾軸管的前后各支上一組光靶，先對(duì)前端尾軸管進(jìn)行照光，調(diào)整光靶頂絲，使帶有刻度的靶心上的中心點(diǎn)與望遠(yuǎn)鏡中心點(diǎn)重合，此時(shí)靶心上的中心點(diǎn)就是該處軸線的中心點(diǎn)；將帶有刻度的靶心輕輕抽出來(lái)，換上帶有0.5 mm小孔的測(cè)量靶心，用劃卡測(cè)量靶心中心點(diǎn)與尾軸管內(nèi)壁上、下、左、右的距離（圖4），測(cè)量的4個(gè)點(diǎn)應(yīng)互成90°。從測(cè)量的上下和左右差值，就可確定尾軸管前端的軸線偏差值。再將前端靶心抽出，用同樣的方法即可檢測(cè)出尾軸管后端的軸線的偏差。

（7）對(duì)軸線偏差太大，需要光車尾軸管內(nèi)孔來(lái)解決軸線偏差時(shí)，應(yīng)將光靶移到尾軸管的外面，先在尾軸管的前后端距端面500 mm左右，各焊上一組高度合適的光靶支架，將光靶支上（圖5）。按上述同樣的方法，對(duì)尾軸管前后光靶進(jìn)行照光，將尾軸管前后端的軸線中心在光靶上找出；將帶刻度的靶心抽出，更換兩個(gè)帶0.5 mm小孔的測(cè)量靶心，通過兩個(gè)靶心小孔拉出一條0.5 mm粗的鋼絲線，線頭一端固定在支架上，另一端按鋼絲粗細(xì)掛上重物T，T按表1選取；在尾軸管的前后端面上、下、左、右互成90°，各焊上4組基準(zhǔn)點(diǎn)，按鋼絲線調(diào)整基準(zhǔn)點(diǎn)，使每一端面的4各基準(zhǔn)點(diǎn)與鋼絲的距離相等，誤差不得超過0.05 mm，最后基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)用電焊焊牢。但是在調(diào)整基準(zhǔn)點(diǎn)距離時(shí)，在上、下要考慮鋼絲的下沉量，即鋼絲距上基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)減去下沉量Δ值，鋼絲線距下基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)加上下沉Δ值。鋼絲下沉量計(jì)算公式如下：

（8）照光檢查或拉線做基準(zhǔn)點(diǎn)自檢合格后，交船東和驗(yàn)船師驗(yàn)收。

2.2 平軸法校中軸線偏差要求

（1）用軸系照光或平軸法測(cè)量，軸線總偏差合乎表2規(guī)定者，均為合格；

（2）表2中L計(jì)算為軸系受連接偏中影響后彎曲部分長(zhǎng)度，如圖7所示。在主機(jī)安裝時(shí)，應(yīng)按表2值縮小50%。

①軸系中心允許總偏差，按下列公式計(jì)算：

當(dāng)ψ總 =0時(shí)，δ總=5.2×10-3×L2計(jì)算/d （2）

當(dāng)δ總=0 時(shí) ，ψ總=7.8×10-3×L計(jì)算/d （3）

式中：ψ總—軸系中心線總曲折值，mm/m；

δ總——軸系中心線偏移值，mm；

②根據(jù)L計(jì)算和軸徑，查表2（或者計(jì)算）找出δ總和ψ總，按這二個(gè)數(shù)值，作出ψ總—δ總的座標(biāo)三角形（圖8）。

如測(cè)得軸系總偏差值ψA—δA在陰影部分的交點(diǎn)A處，則ψA—δA為合格。反之，如圖8中B點(diǎn)，雖然ψB和δB單獨(dú)看小于δ總和ψ總，但它們的交點(diǎn)則處在陰影三角形之外，則軸線ψB—δB是不合格的。

③ 如果軸系總偏差按表 2中規(guī)定有所超過，尚可按負(fù)荷法和計(jì)算法來(lái)交驗(yàn)。

3 軸系失中的修理

對(duì)軸線總偏差超差太大時(shí)，經(jīng)驗(yàn)船師同意后，可采取以下方法進(jìn)行修理：

（1）根據(jù)軸線的偏移方向和尺寸，可將尾軸管內(nèi)徑焊補(bǔ)“長(zhǎng)肉”，重新光車尾軸管，糾正軸線的偏差；

（2）如果用軸承內(nèi)徑車偏心來(lái)彌補(bǔ)中心線的偏差時(shí)，光車內(nèi)孔除了考慮軸線的偏差，還要考慮軸線抬高軸承間隙的1/2；

（3）在萬(wàn)不得已時(shí)，還可以移動(dòng)主機(jī)位置來(lái)糾正軸線偏差；

（4）軸系各法蘭校中要求：

① 對(duì)軸系各法蘭校中安裝時(shí)，各法蘭應(yīng)合乎表3規(guī)定；

②中間軸相鄰法蘭的偏移和曲折值，均可參照尾軸和相鄰中間軸法蘭的要求稍許降低，各中間軸法蘭的△與ψ值，基本上是平均分配，但靠近軸系中間部分的法蘭要求尚可相應(yīng)降低些，但△=0時(shí)應(yīng)ψmax≤0.60 mm/m；

③無(wú)論用何方法校中和交驗(yàn)軸系，在曲軸最后一道拐擋差允許范圍之內(nèi)，推力軸軸心線（電機(jī)軸或齒輪軸）應(yīng)比曲軸軸心低0.05～0.10 mm，且曲軸法蘭與推力軸法蘭的曲折值不大于0.10 mm/m （排除大飛輪重量的影響）；

④當(dāng)軸徑D>400 mm時(shí)，各法蘭的曲折值按表3的75%執(zhí)行；

⑤修理船舶軸系的某項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)略有超過上述規(guī)定值，如果船舶軸系運(yùn)營(yíng)正常（不過熱、不振動(dòng)等），則允許繼續(xù)使用。

（5）軸承負(fù)荷調(diào)整

①參數(shù)

油頂面積：S2=d02×π/4 （cm2），d0為油泵注塞直徑（cm）；

中間軸直徑：d1按圖紙尺寸或?qū)崪y(cè)（cm）；

中間軸承寬度：H按圖紙尺寸實(shí)測(cè)（cm）；

設(shè)計(jì)中間軸承負(fù)荷：F按船方提供資料（kg）；

設(shè)計(jì)中間軸承每 cm2所能承受的負(fù)荷：P0按船方提供資料（kg）；

測(cè)量位置距離：L按船方提供資料（mm）。

②計(jì)算

中間軸承投影面積：S1=d1×H（cm2）；

軸承每平方厘米所承受的負(fù)荷：P0=F/S1（kg）；

軸承負(fù)荷：P0×S1（kg）；

油泵頂升壓力：P1=F/S2（kg/cm2）。

③準(zhǔn)備工作

·大于軸承設(shè)計(jì)負(fù)荷F油頂1個(gè)、相應(yīng)油管一根、大于頂升壓力P1的手動(dòng)油泵1臺(tái)、壓力表一只、百分表一只和磁力表座一套；

·制作高度合適的支架1個(gè)；

·負(fù)荷找正座標(biāo)紙若干；

·機(jī)艙內(nèi)所有能產(chǎn)生震動(dòng)的工作停止；

·按規(guī)定的位置和L距離，將油頂支架上方調(diào)到0位。

④負(fù)荷試驗(yàn)

頂升過程

· 頂升高度按軸承間隙的50%～60%進(jìn)行；

·油泵緩緩泵油，觀察百分表，壓力每升高20 kg記錄一次所對(duì)應(yīng)的百分表升高值，當(dāng)壓力達(dá)到60 kg后，壓力再每提高10 kg記錄一次相對(duì)應(yīng)的高度值（圖10），直到規(guī)定的頂升高度；

回落過程

·當(dāng)頂升到位后，停留5分鐘穩(wěn)定一下，再做回落試驗(yàn)；

·控制泄油閥，按頂升的各壓力點(diǎn)進(jìn)行回落，記錄相對(duì)應(yīng)的百分表下降數(shù)值。

做頂升和回落軌跡圖

·在座標(biāo)紙上，描繪上升和回落軌跡，分別將上升和回落軌跡按直線部分連接起來(lái)，并延長(zhǎng)相交到零位線上的P2和P3點(diǎn)上；

·實(shí)際軸承承受的負(fù)荷壓力值：P1=（P2+P3）/2 （kg/ cm2）

如果測(cè)得壓力P1過高或過低，均應(yīng)用軸承底座墊調(diào)整，P1過高應(yīng)減薄座墊厚度，過低則增加座墊厚度。

⑤交驗(yàn)

頂升和回落合格后，將軸承底座把牢，請(qǐng)船東和驗(yàn)船師到場(chǎng)，作頂升回落負(fù)荷交驗(yàn)；

頂升壓力P1（和負(fù)荷F）允許誤差±10%。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)造成船舶軸系失中的原因以及對(duì)失中后的軸系進(jìn)行修復(fù)的方案進(jìn)行探討，其中一些方法是作者在實(shí)踐過程中心得體會(huì)，各位同行可根據(jù)本廠的實(shí)際情況對(duì)校中過程進(jìn)行改進(jìn)。

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