孫世芳

(浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 舟山 316021)

新型船舶軸系安裝設(shè)備開發(fā)

孫世芳

(浙江國際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 舟山 316021)

針對目前造船企業(yè)在船舶軸系安裝過程中耗時(shí)耗工的問題，開發(fā)出一套船舶軸系安裝專用設(shè)備。通過實(shí)船軸系安裝試驗(yàn)表明，利用該套安裝設(shè)備及采用與之相應(yīng)的安裝工藝可有效地縮短軸系安裝周期，降低勞動強(qiáng)度，從而提高船企的經(jīng)濟(jì)效率。

船舶軸系 安裝設(shè)備 安裝工藝

1 項(xiàng)目背景

船舶軸系的安裝在船舶建造過程中占有重要地位[1]，而其安裝離不開特定的安裝設(shè)備?，F(xiàn)階段我國船舶企業(yè)對船舶動力裝置設(shè)備的安裝根據(jù)安裝設(shè)備的不同采用不同的安裝方法[2,3]：主機(jī)安裝采用龍門吊車直接吊裝到船舶機(jī)艙，然后在船體形變穩(wěn)定后再做細(xì)微調(diào)整；其余設(shè)備的安裝則由龍門吊車吊裝到機(jī)艙后再利用起吊葫蘆安裝到位。軸系的整個(gè)安裝過程可以分為兩個(gè)階段：粗安裝和精確定位(如圖1所示)。粗安裝過程主要是將軸系安裝到相應(yīng)位置，然后再借用起吊葫蘆和液壓裝置的幫助人工精確定位。經(jīng)過對國內(nèi)多家船舶企業(yè)的調(diào)研和國外相關(guān)資料的整理發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段大部分船舶企業(yè)將兩個(gè)過程合二為一，即在粗安裝過程就采用人工吊裝定位，造成了整個(gè)安裝移位速度慢，耗時(shí)耗力，不利于船舶建造周期的縮短。

圖1 軸系吊裝

國內(nèi)船舶企業(yè)對軸系的安裝工藝較為傳統(tǒng)[4]，煙臺來福士、江蘇熔盛、舟山揚(yáng)帆集團(tuán)等船舶企業(yè)主要利用船塢起重設(shè)備加手拉葫蘆用人工方法將這些設(shè)備移動到位，然后人工精確定位，該方法工作效率低，且由于需要人工輔助，在安裝過程中易出事故。這種安裝工藝涉及到的安裝設(shè)備較少，技術(shù)含量低，所需人工勞動強(qiáng)度大。國外包括日本、韓國在內(nèi)的船企主要采用船塢起重設(shè)備配上卷揚(yáng)機(jī)通過人工移動到位的安裝方法，這樣的安裝工藝工作效率低，對安裝人員技術(shù)水平要求極高，所涉及到的安裝設(shè)備技術(shù)含量也較低。

船舶軸系安裝設(shè)備及安裝工藝發(fā)展滯后，造成我國造船企業(yè)船舶建造周期較長，在國際競爭中缺乏優(yōu)勢。為提高造船技術(shù)含量，縮短船舶建造周期，從而提高勞動效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率，開發(fā)新型的安裝設(shè)備及適應(yīng)新設(shè)備的安裝工藝便具有現(xiàn)實(shí)意義。圖1為軸系吊裝。

2 軸系安裝新工藝

針對軸系的安裝現(xiàn)狀，擬采用框架式的安裝方式，即設(shè)計(jì)出軸系安裝車，包括移動裝置(含夾持裝置)，結(jié)構(gòu)框架，導(dǎo)軌，支撐裝置。當(dāng)動力軸由龍門吊車吊至機(jī)艙后直接放置到安裝車上，然后龍門吊車就可以省去，有安裝車直接將軸系輸送到位。以尾軸為例(尾軸有部分軸伸出船體外，相對中間軸安裝更加復(fù)雜)進(jìn)行說明，當(dāng)尾軸(尾軸在安裝前會安裝一滑移導(dǎo)軌，目的是利于尾軸伸出機(jī)艙外，由滑移導(dǎo)軌起到支撐力的作用，卸去前滑移裝置，使尾軸繼續(xù)移動)由龍門吊車放置在安裝平臺上(見圖2)，安裝平臺上的夾持裝置固定尾軸(分前后兩部分)后沿導(dǎo)軌移動(見圖3)，當(dāng)尾軸一部分伸出機(jī)艙外，前置安裝平臺裝置移去后由支撐滑塊支撐尾軸一端重力(見圖4)，此時(shí)尾軸的支撐點(diǎn)就成為后移動裝置和機(jī)艙外的支撐滑塊，然后尾軸繼續(xù)在安裝車移動裝置的驅(qū)動下繼續(xù)移位，直接安裝到位(見圖5)。最后再用兩個(gè)起吊葫蘆分別吊掛尾軸的兩端，這樣安裝車就可以移去，尾軸簡單定位如圖6所示，尾軸的精確定位再由人工慢慢調(diào)整。

對于從船艉安裝的軸系，可將該裝置翻轉(zhuǎn)，框架放于船體外，支撐裝置放于船體機(jī)艙，讓軸系從船艉放入框架，然后軸系一端移動到機(jī)艙內(nèi)后放置到支撐移動裝置，繼續(xù)進(jìn)行軸系安裝。整個(gè)軸系安裝裝置的安裝過程如圖2～圖6所示。

圖2 龍門吊車將尾軸吊裝到軸系安裝設(shè)備示意圖

圖3 軸系安裝設(shè)備將尾軸滑動到尾軸管口

圖4 尾軸帽處由支撐滑塊起到支撐滑動的作用

這樣的安裝方式，整個(gè)過程耗時(shí)少，降低了工人的勞動強(qiáng)度，同時(shí)也減少了勞動人員的數(shù)量，達(dá)到省時(shí)省力、縮短安裝工作周期的效果。

圖5 尾軸在兩端支撐點(diǎn)的作用下完成到位安裝

圖6 將尾軸兩端的支撐點(diǎn)拆去后精細(xì)調(diào)整定位安裝

3 新型安裝設(shè)備介紹

圖7 船舶軸系安裝設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

在船舶機(jī)艙中安裝拆分式的軸系安裝框架(根據(jù)船舶的實(shí)際情況確定該框架的高度)，用于承載移動平臺、夾持裝置及所安裝軸系。其上安放移動平臺，驅(qū)動電機(jī)控制該平臺的移動與停止，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。移動平臺上安放夾持裝置，用于軸系的支撐與夾持，通過夾持裝置可實(shí)現(xiàn)軸系的位置微調(diào)(如圖7所示)。用龍門吊車將軸系直接吊裝在該平臺的夾持裝置上，通過夾持裝置的微調(diào)，調(diào)整軸系的垂直高度，在移動平臺驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動下將軸系安放在相應(yīng)的位置，將該套設(shè)備拆除，即完成了軸系的安裝。圖7為船舶軸系安裝設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。

3.1 夾持裝置

此裝置安裝在軸系安裝設(shè)備的工作平臺上，用于支撐、夾持軸系，為軸系的移動提供平臺。裝置包括：旋轉(zhuǎn)手柄、拉移絲杠、支撐圓柱、支撐架、保護(hù)裝置、基座、絲杠固定塊、絲杠拉移塊、支撐墊塊、心軸、移動槽。拉移絲杠的特點(diǎn)在于以絲杠中心，兩側(cè)螺紋方向相反并在此處斷開，當(dāng)絲杠左右旋轉(zhuǎn)時(shí)，與絲杠連接的拉移塊同向或反向移動；絲杠固定塊的特點(diǎn)在于只固定拉移絲杠的軸向位置而不阻礙其轉(zhuǎn)動；支撐墊塊的特點(diǎn)在于拉移絲杠穿過支撐墊塊與其不接觸；移動槽的特點(diǎn)在于使絲杠拉移塊與支撐墊塊在槽內(nèi)運(yùn)動，限制其移動方向。表1為夾持裝置的部件及作用。圖8為夾持裝置結(jié)構(gòu)圖。

表1 夾持裝置的部件及作用

圖8 夾持裝置結(jié)構(gòu)圖

3.2 工作平臺

本裝置安裝在軸系安裝裝置的結(jié)構(gòu)框架上，可以在其上移動，軸系的夾持裝置安裝在該平臺上。該裝置用于運(yùn)送所安裝的軸系。工作平臺包括：安裝平臺、滾輪、支撐架、心軸、驅(qū)動裝置及其控制系統(tǒng)。心軸的特點(diǎn)在于與滾輪、驅(qū)動裝置連接，即支撐滾輪，又將動力電機(jī)的能量傳遞給滾輪，使?jié)L輪運(yùn)動?？刂葡到y(tǒng)的特點(diǎn)在于同時(shí)控制兩部驅(qū)動裝置，使其同步運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。表2為工作平臺的組件名稱及作用。圖9為工作平臺結(jié)構(gòu)圖。

表2 工作平臺的組件名稱及作用

圖9 工作平臺結(jié)構(gòu)圖

3.3 結(jié)構(gòu)框架

軸系安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)為階梯狀(通常情況下機(jī)艙的底艙有一個(gè)深凹型平臺和尾艙平臺)，包括：體結(jié)構(gòu)框架(框架上平面安裝有車用導(dǎo)軌，兩段)、支撐地腳、限位器。

其功能是：(1) 移動小車的安裝平臺，移動小車在該平臺上前后移動；(2) 支撐整套設(shè)備，承受軸系的重量；(3) 可調(diào)整軸系的安裝高低位置，為軸系的準(zhǔn)確移動定位提供調(diào)整作用；(4) 軸系安裝設(shè)備的固定裝置固定該設(shè)備時(shí)穩(wěn)定，拆除該設(shè)備時(shí)對主機(jī)平臺無損傷。表3為結(jié)構(gòu)框架組件名稱及作用。圖10為結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)圖。

表3 結(jié)構(gòu)框架組件名稱及作用

圖10 結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)圖

4 基于安裝設(shè)備的軸系安裝過程及運(yùn)行特點(diǎn)

當(dāng)尾軸起吊到位后，需要夾持裝置進(jìn)行工作。通過轉(zhuǎn)動搖臂 ，使絲杠拉桿轉(zhuǎn)動，拉移絲杠在轉(zhuǎn)動過程中拉動絲杠拉移塊同向或反向運(yùn)動，由于絲杠拉移塊與其上的支撐架為一體，因此可改變支撐圓柱的中心距，進(jìn)而可以準(zhǔn)確調(diào)整支撐位置的高低，為其提供升降性。為防止當(dāng)調(diào)整兩支撐圓柱中心距時(shí)出現(xiàn)中心距較近，導(dǎo)致軸系發(fā)生側(cè)移滾動，保護(hù)裝置起到保護(hù)作用，其下有支撐墊塊，將支撐架受力傳遞給移動平臺，防止支撐架受力過大而產(chǎn)生折斷的現(xiàn)象。

當(dāng)夾持裝置將尾軸固定后，操作人員遠(yuǎn)距離操作工作平臺的驅(qū)動電機(jī)，移動工作平臺的位置，將軸系向尾軸管處推進(jìn)，技術(shù)人員在附近可以觀察軸系的移動情況，防止出現(xiàn)軸系滾動側(cè)滑事故的發(fā)生。在安裝過程中，軸系的位置可通過夾持裝置微調(diào)。誤差過大時(shí)，可對結(jié)構(gòu)框架支腳的不同高度進(jìn)行調(diào)整。

通過在船舶企業(yè)的試驗(yàn)檢測，該套設(shè)備具有以下運(yùn)行特點(diǎn)：

(1) 該套設(shè)備與國內(nèi)現(xiàn)有安裝設(shè)備相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可快速將設(shè)備安裝到位。

(2) 據(jù)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在船舶企業(yè)實(shí)際考察，船舶軸系(中間軸、尾軸各一根)安裝到位需要兩個(gè)工時(shí)；采用該套設(shè)備，利用與之相應(yīng)的安裝工藝后，整套軸系的安裝工時(shí)將為一個(gè)工時(shí)，安裝周期縮短一半，進(jìn)而縮短了整個(gè)造船周期。產(chǎn)生了巨額的經(jīng)濟(jì)效益。

(3) 在傳統(tǒng)安裝方法中，整個(gè)軸系安裝過程所需要的人員包括技術(shù)人員、安檢人員、操作工共計(jì)20人。采用該方法后，整個(gè)安裝過程只需要6人(技術(shù)人員2名，安檢人員2名、操作工2名)。以一個(gè)船塢一年建造6條船舶計(jì)算，僅僅在人工上，可為企業(yè)節(jié)省10 000元/年。

5 結(jié)論

本文通過自主創(chuàng)新的方式，研發(fā)船舶軸系所需要的安裝設(shè)備，從而開發(fā)相應(yīng)的安裝工藝，制定相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，使船舶軸系的安裝過程達(dá)到提高技術(shù)含量、縮短安裝周期、降低勞動強(qiáng)度和勞動力的目的。

由于該套設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)成本的關(guān)系，設(shè)計(jì)過程中只是采用了機(jī)械傳動和操作，故科技含量有待提高，可在以后的設(shè)計(jì)過程中采用較為成熟的液壓技術(shù)。液壓技術(shù)將能顯著提高設(shè)備的操作性和技術(shù)含量，顯著降低操作過程中的勞動強(qiáng)度，使操作人員能把精力專注于安裝過程而非操作過程，更可提高安裝效率和降低安裝過程中的危險(xiǎn)性。

作者認(rèn)為軸系的安裝過程分為粗定位和精安裝，本文主要是介紹提高粗定位過程的勞動效率方法，今后可以將精定位作為一個(gè)研究方向。現(xiàn)階段國內(nèi)及國外的船舶行業(yè)在精定位過程中主要采用人工定位，技術(shù)含量有待提高[5,6]，可采用液壓技術(shù)和精確控制技術(shù)，提高安裝精度和生產(chǎn)效率。

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The Equipment Development of Shaft Installation in New Ship

SUN Shi-fang

(Zhejiang International Maritime College, Zhoushan Zhejiang 316021, China)

In view of the time-consuming problem of a ship shafting installation process ship-building enterprises, a set of special equipment for ship shafting installation was developed. Indicated by a real ship shafting installation testing: using the installed equipment and corre-sponding installation technique, it can effectively short the installation period, reduce the labor intensity, improve ship enterprise's economic efficiency.

Ship shaft Installation of equipment Installation process

浙江省教育廳科研項(xiàng)目：船舶軸系安裝工藝研究(編號：Y201226159)。

孫世芳(1980-)，男，碩士。

U664

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