余仁偉

(南京長江油運公司 紫金山船廠，江蘇 儀征 211900)

船舶艉軸軸線定位的3種常用方法及優(yōu)缺點

余仁偉

(南京長江油運公司 紫金山船廠，江蘇 儀征 211900)

文章從節(jié)約船臺時間、控制綜合成本等方面綜合考慮，介紹了選擇合適的船舶艉軸軸線定位方法。船舶艉軸軸線定位的3種常用方法：艉軸軸承座先與艉部分段焊接好，軸承座內(nèi)孔鏜孔，保證軸線；前后艉軸軸承座先通過艉軸管連接成整體，然后現(xiàn)場拉線，特殊燒焊保證軸線；艉軸軸承座先加工，內(nèi)孔大于艉軸承外徑20～25 mm，然后通過澆注環(huán)氧，保證軸線。

船舶；艉軸；軸線定位

船舶軸線精度的保證一直是船舶輪機工程的重中之重，是船舶推進系統(tǒng)中最重要的安裝工作，在造船工作中船舶軸線精度要求達到0.01 mm左右。文章通過3種船型的軸線定位實例，比較3種軸線定位安裝方法的優(yōu)缺點，以便進行判斷與選擇。隨著環(huán)氧技術(shù)的成熟，艉軸軸承座組合件澆注環(huán)氧定位的方法也逐步變成主流。

目前造船中有3種常見的軸線定位安裝方法：第一種，艉軸軸承座先與艉部分段焊接好，軸承座內(nèi)孔鏜孔后，直接安裝艉軸軸承，保證軸線；第二種，前后艉軸軸承座先通過艉軸管連接成整體，光車找同心，然后現(xiàn)場拉線，特殊燒焊保證軸線；第三種，艉軸軸承座先光車內(nèi)孔，使內(nèi)孔大于艉軸承外徑20～25 mm，然后與艉部分段燒焊，最后現(xiàn)場拉線或者照光，定位安裝艉軸軸承，通過澆注環(huán)氧的方法，保證軸線。

1 案例1

我船廠于2009年建造20 000 噸級成品油輪時，使用了第一種軸線定位方法，即軸承座先與艉部分段焊接后，軸承座內(nèi)孔鏜孔，干冰冷卻艉軸軸承，后安裝艉軸軸承，具體工藝如下。

1.1 軸系簡介

該船為單機單軸系原油/成品船，2沖程，軸系主要由主機、中間軸、中間軸承、螺旋槳軸、艉軸管、前后密封裝置和軸系接地裝置等組成。軸系中心線與船體基線平行，距基線高度為2 850 mm。

1.2 軸系拉線

1)由于外艉軸管、主機基座等均已按圖裝焊在船體結(jié)構(gòu)上，故軸系拉線的目的只是檢驗其相對位置的正確性，并為內(nèi)艉軸管的定位找出基準，如有必要作適當?shù)恼{(diào)整。

2)在#-2肋位及#30肋位設(shè)置拉線架，穿上D0.8 mm鋼絲，掛上65 kg掛錘，按船臺標桿用塑料軟管水平尺調(diào)對鋼絲線在#0肋位和#30肋位的高低位置，距基線高度為2 850 mm，用線錘按船臺中心線調(diào)對鋼絲線的左右位置。

3)舵系拉線應(yīng)同步進行。

4)上述拉線必須經(jīng)檢查員、船東和CCS確認。

5)檢查主機基座上平面的高度左右位置，并校對環(huán)氧樹脂的厚度是否在要求的范圍內(nèi)。

6)檢查外艉軸管后端面距#0肋位的距離。

7)檢查外艉軸管前后端面內(nèi)孔中心線的偏差。

8)按船臺舵系拉線檢驗軸系中心線。舵系中心線與軸系中心線的偏差值L,按CSQS標準范圍為≤±4 mm,如有偏差，則應(yīng)適當調(diào)整軸系中心線。

9)軸系中心線的調(diào)整要求：按標準CB/T 4000—2005，舵系中心線與軸系中心線偏差的范圍為≤4 mm；舵系與軸系的垂直度偏差不超過1 mm/m;軸系中心線與船臺中心線偏差的范圍為>4 mm。軸系中心線作調(diào)整的時候，同時也應(yīng)注意主機環(huán)氧樹脂的厚度。

10)測量艉柱軸殼孔、人字架殼孔與所拉軸系的不同軸度，同時計算如果以此中心線鏜孔，能否按圖紙鏜出規(guī)定尺寸的孔。

按調(diào)整后的軸系中心線在外艉軸管前后端面劃出水平和垂直十字線及找中圓，并沖眼，供內(nèi)艉軸管的鏜孔時定位用，劃線時注意鋼絲線撓度的修正。軸系拉線結(jié)束后，即可準備前后艉軸管的鏜孔。

1.3 軸系鏜孔

1)鏜孔專用設(shè)備。鏜孔的設(shè)備由專用的齒輪箱、鏜排、支撐軸承、刀架、刀具等一些輔助設(shè)備組成,專用的齒輪箱運轉(zhuǎn)應(yīng)正常穩(wěn)定、無振動。對鏜排的要求圓度≦0.03 mm、撓度≦0.04 mm、圓柱度≦0.03 mm。軸承擋與支撐軸承的間隙≦0.03 mm[1]。

2)鏜孔程序及要求。

(1)進刀。用手動引刀后少量給進，依次確認無障礙后方可按粗鏜給進。

(2)粗鏜。在鏜排運轉(zhuǎn)穩(wěn)定并無嚴重軋刀的情況下，可按最大切削量給進。

(3)復(fù)查。在粗加工結(jié)束后，必須再校驗鏜排的位置，并測量內(nèi)孔尺寸，核對艉軸管毛坯尺寸控制加工余量。經(jīng)檢驗無誤或調(diào)整位置后，方可進行精加工。

(4)精鏜。粗鏜結(jié)束后核對準確將進行精鏜，要求鏜排運轉(zhuǎn)穩(wěn)定無振動無軋刀，粗糙度達到要求。精鏜工作應(yīng)在夜間或陰雨天進行，以防船體變形。

(5)刮削平面。平面的刮削工作須在內(nèi)孔加工完畢檢驗合格后，才可進行(因加工后檢驗圓線被光掉)。

(6)測量。鏜削結(jié)束檢驗合格后，由檢驗、工藝員測量記錄各被加工內(nèi)孔尺寸、各被加工端面相對尺寸并繪制艉管加工圖。

3)鏜孔的質(zhì)量要求?？椎谋砻娲植诙取A柱度、圓度的公差應(yīng)符合圖紙要求，圓柱度方向應(yīng)與軸承壓入方向一致。鏜削中心與軸孔原定位中心線偏差應(yīng)小于0.10 mm，艉柱軸殼孔人字架軸殼孔以及隔艙壁孔中心應(yīng)同軸，其不同軸度應(yīng)不大于0.10 mm。舵系前、中、后軸承孔應(yīng)同軸，不同軸度不大于0.20 mm?？锥嗣婕庸ず髴?yīng)與孔軸心線垂直，其不垂直度應(yīng)不大于0.15 mm/m。加工表面粗糙度的要求，配合面表面粗糙度為6.3，非配合面表面粗糙度為25。[2]

2 案例2

我船廠于2010年到2011年間先后建造了8艘2 000噸級油化船，采用了第二種軸線定位安裝方法，即前后艉軸軸承座先與艉軸管焊妥，形成一個整體，然后上車床光車找同心圓，接著這個整體件與艉部分段通過特殊燒焊的方法定位安裝，具體工藝如下。

2.1 軸系簡介

該船為雙主機，雙螺旋槳推進，雙軸系左右對稱布置，軸系中心距船體縱中為4 400 mm，軸系中心距基線高1 000 mm；軸系由減速齒輪箱、短軸、艉軸組成；各軸均由35#優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成，艉軸基本直徑170 mm；艉軸長3 702 mm；艉軸通過短軸與齒輪箱連接，短軸長600 mm；螺旋槳軸直徑與艉軸基本直徑相同，螺旋槳軸由前后軸承支撐，軸承采用艉管白合金軸承，軸潤滑采用黑油自然潤滑。

2.2 艉軸軸承座及艉管加工

前艉管、中艉管、后艉管焊接后成為一個艉軸艉管總成，試壓0.2 MPa。[3]

艉軸艉管總成的制作：艉軸前軸承殼、中艉管及后軸承殼在平臺上做好托架，找中焊接成一個艉軸管總成。要求前、后艉管的同心度誤差不大于1 mm。

焊接要求：焊前應(yīng)將前艉管、后艉管加溫至120 ℃[4]，焊后用石棉被上下包裹保溫24 h，焊接應(yīng)一次性完成中間不能間斷。焊接時先將焊縫分為8個焊區(qū)有2個焊工對稱間斷燒焊，每焊完一對焊區(qū)進行一次測量，確定下一個焊區(qū)的焊接，中心偏差控制±1 mm。使用二氧化碳保護焊[5]焊接。

根據(jù)圖紙，將艉軸管總成光車內(nèi)孔，并保證總成2個端面的平行度不大于0.5°，前后軸承座同軸度不大于0.15 mm。加工后的前后軸承座內(nèi)孔粗糙度為 3.2，圓度不大于0.03 mm，圓柱度不大于0.03 mm。

艉軸管總成加工完成后，根據(jù)艉軸管總成圖紙加工好前、后艉軸管的腹板，并在總成上定位點焊。

2.3 軸系定位安裝要求

將艉軸管總成安裝進機艙分段。讓艉軸管總成的中心線與軸系拉線的中心線重合。將艉軸串進艉軸管總成用馬板將艉軸管總成定位好后，在艉軸管總成兩端架上百分表，采用對稱焊接的方法減少焊接變形。

將后艉管腹板與#8橫艙壁板焊接，焊接時先將焊縫分為8個焊區(qū)，2個焊工對稱跳焊，每焊完一個焊區(qū)進行一次測量，確定下一個焊區(qū)的焊接，先焊外圈，中心偏差±1 mm，內(nèi)圈暫時不焊接。在#3+350處，焊接前艉管腹板，方法與后艉管腹板焊接相同。

在焊接前后腹板的過程中，不斷檢查艉軸管總成的中心線與軸系的中心線重合度，然后燒焊腹板內(nèi)圈，采用對稱焊接，控制接變形。

3 案例3

我船廠于2011年開始對303箱集裝箱船采用第三種軸線定位安裝方法：先在車間加工好艉軸軸承座，內(nèi)孔尺寸大于艉軸軸承外徑20～25 mm左右，同時環(huán)氧澆注口及透氣口也加工完畢，與艉部分段定位安裝，拉線或者照光，找到軸系中心線，定位艉軸軸承，澆注環(huán)氧，檢查環(huán)氧硬度，軸系定位完畢。與第一種方法主要區(qū)別是艉軸軸承座先在工廠車間加工，不在船臺鏜孔，節(jié)省船臺時間。

3種軸系定位安裝方法優(yōu)缺點見表1。

表1 3種軸系定位安裝方法優(yōu)缺點匯總

通過比較，在船東接受環(huán)氧定位工藝的情況下，優(yōu)先選擇第三種方法，主要優(yōu)點是保證精度的同時能夠節(jié)約船臺時間。

[1] 王昌榮.用普通鏜排加工高精度艉軸管孔的嘗試[J].造船技術(shù)，1986(12)：35-36.

[2]陳可越.船舶設(shè)計實用手冊-輪機分冊[M].北京：中國交通科技出版社，2007.

[3]中國船級社.鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范2006：第3分冊[M].北京：人民交通出版社，2006.

[4]王帆.船用大型鑄鋼件焊接裂紋及修復(fù)工藝研究[J].船舶及海洋工程, 2012(4)：63-66.

[5]鄭志武.艉軸管加工及安裝工藝探討[J].珠江水運,1999(6):45-49.

Considering the shipway to be saved and the cost to be controlled,appropriate ship tail shaft axis positioning method should be selected.The three common methods for axis positioning:stern shaft bearing seat and tail piecewise are welded with internal hole bored to guarantee the axis;before and after stern shatf bearing seat are connected into whole through tail shaft tube with taut-wire alignment in the shipway,special welding is used for guaranteeing axis;stern shaft bearing seat is processed with inner hole bigger than 20～25 mm of stern tube bearing outside diameter,followed by pouring epoxy to ensure axis,which can meet the accuracy requirement and save berth time,achieving higher efficiency.

ship;stern/tail shaft;axis positioning

余仁偉(1981-)，男，江蘇南京人，大學(xué)本科，工程師，主要從事船舶建造與維修工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.06.005

2016-06-24