董慶全，聞 濤

(黃海造船有限公司，山東 威海 264309)

長(zhǎng)軸系船舶分段式艉管找中的安裝工藝

董慶全，聞 濤

(黃海造船有限公司，山東 威海 264309)

針對(duì)目前在長(zhǎng)軸系船舶上采用油潤(rùn)滑軸承分段式艉管應(yīng)用案例相對(duì)較少的情況，對(duì)某公務(wù)船軸系在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)施工過程中艉管形式的選擇和艉管找中定位工藝的確定進(jìn)行研究，并詳細(xì)介紹艉管找中具體施工工藝及注意事項(xiàng)。采用該工藝建造后,船舶前、中、后軸承同軸度符合標(biāo)準(zhǔn)。

長(zhǎng)軸系校中；找中；艉管；照光；拉鋼絲

0 引言

受機(jī)艙艉部線型、船體穩(wěn)性及作業(yè)需要等各方面因素限制，目前仍有船舶采用中前機(jī)艙布置，特別是公務(wù)船和工程船以及一些特種船舶。該布置造成推進(jìn)系統(tǒng)軸系長(zhǎng)度過長(zhǎng)，中間軸、軸承數(shù)量增多，對(duì)軸系的安裝提出了更高的要求。一些特殊型船舶，因艉軸、艉管長(zhǎng)度過長(zhǎng)，且軸承需要長(zhǎng)期在高速重載工況下運(yùn)行，使得水潤(rùn)滑軸承無法滿足其作業(yè)工況需要，仍需采用油潤(rùn)滑軸承，因此，過長(zhǎng)的封閉式艉管及過多的支撐軸承對(duì)軸系設(shè)計(jì)施工提出了更高的要求。本文以采用雙軸系分段式艉管的某千噸級(jí)公務(wù)船為例，就其在實(shí)際設(shè)計(jì)安裝過程中遇到的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1 軸系基本情況

某千噸級(jí)公務(wù)船采用雙機(jī)、雙可調(diào)槳推進(jìn)系統(tǒng)。軸系總長(zhǎng)約32 700 mm，每套軸系由2根中間軸、1根艉軸組成，其布置簡(jiǎn)圖如圖1所示。每根中間軸設(shè)有2只中間軸承；推力軸承在減速齒輪箱內(nèi)部；艉軸穿過前、后艉軸架，進(jìn)入軸隧并采用法蘭液壓聯(lián)軸器與中間軸相連，在前后艉軸架及軸隧處共設(shè)3道重力式油潤(rùn)滑艉軸承支撐艉軸。艉軸總長(zhǎng)度16 900 mm，安裝施工精度和變形量控制要求較高，難度較大。

2 關(guān)鍵工藝的確定

2.1艉管形式的選擇

常規(guī)的油潤(rùn)滑艉軸承的艉軸長(zhǎng)度較短，艉管內(nèi)僅設(shè)前、后艉軸承，因此通常采用整體式艉管。艉管可以在車間進(jìn)行加工預(yù)裝，施工環(huán)境較好，加工精度高，很容易保證軸承的同軸度。但是該船的艉軸設(shè)有3道艉軸承，艉管總長(zhǎng)度約13 000 mm，若采用整體式艉管，無論是機(jī)械加工還是變形量控制的難度都非常大，也很難找到合適的加工設(shè)備，因此選擇相對(duì)簡(jiǎn)易的分段式艉管，前、后艉管在艉軸承定位后焊接封閉形成整體式艉管。艉軸艉管結(jié)構(gòu)圖見圖2。

2.2艉管定位工藝的選擇

常規(guī)的分段式艉管安裝目前采用鏜孔工藝，因而鏜孔質(zhì)量的好壞將直接受到鏜桿剛度和刀具磨損的影響?？紤]到本船軸系過長(zhǎng)，若采用鏜孔工藝，鏜桿長(zhǎng)度需要超過13 000 mm，很難保證加工質(zhì)量，所以采用目前已經(jīng)相當(dāng)成熟的環(huán)氧樹脂的技術(shù)工藝，相對(duì)于傳統(tǒng)的鏜孔工藝施工將更加簡(jiǎn)單快捷。本船艉管選用環(huán)氧樹脂澆注工藝進(jìn)行施工時(shí)，先澆注定位艉軸承，后分段封焊軸承之間空間，最終形成整體封閉式艉管便于軸承油潤(rùn)滑。

2.3找中工藝的確定

在實(shí)際生活中要保證3個(gè)以上的點(diǎn)完全共線難度很大，只能確保各點(diǎn)盡可能共線，即使這樣保證多點(diǎn)共線的難度仍然將隨點(diǎn)數(shù)的增加呈幾數(shù)倍的增長(zhǎng)。該船艉軸共設(shè)3道軸承，以該船軸線為理論線，船廠需要嚴(yán)格保證3道軸承各自中心線與軸系理論線盡可能重合，同軸度盡可能小。經(jīng)過分析討論，認(rèn)為利用照光法能有效地保證前、中、后3道軸承整體的直線性。但由于激光對(duì)周圍環(huán)境變化過于敏感，對(duì)操作人員的操作能力和觀察能力要求很高，往往在實(shí)際測(cè)量過程中并不能很精確地測(cè)出每道軸承與軸系中心線的重合度。拉鋼絲雖然由于下垂量的關(guān)系，不能很好地對(duì)3道軸承整體的直線性進(jìn)行有效測(cè)量。拉鋼絲測(cè)量時(shí)，但相對(duì)于照光法，更加簡(jiǎn)單直觀便于測(cè)量，可對(duì)每道軸承與軸系中心線的平行度進(jìn)行有效的校核，防止各個(gè)軸承在任一角度與軸系中心線存在角度偏差。由于鋼絲的下垂量受鋼絲長(zhǎng)度影響較大，為盡可能消除鋼絲下垂量的影響，可采用分段拉鋼絲配合照光法予以解決。

由于軸系找中的好壞將直接影響軸承負(fù)荷的分布及軸系振動(dòng)和磨損故障的發(fā)生，同時(shí)該船采用長(zhǎng)軸系可調(diào)槳，因此為嚴(yán)格保證該船的實(shí)際效果，經(jīng)過綜合考慮，本船軸系找中采用照光與分段拉鋼絲相結(jié)合的方法，舵系仍舊采用傳統(tǒng)拉鋼絲法，舵系線與軸系線同時(shí)找中。

3 軸系找中

為保證達(dá)到最佳找中效果，對(duì)軸系找中工藝的每一步關(guān)鍵定位安裝工序均采用照光法跟拉鋼絲法相結(jié)合的方法，故本船軸系找中照光與拉鋼絲分3次進(jìn)行：

第1次照光拉線定位船體主要構(gòu)件，如主機(jī)、齒輪箱基座、艉軸架、軸轂、中間軸承基座；

第2次照光拉線定位前、中、后軸承位置并分時(shí)段復(fù)檢軸線；

第3次照光報(bào)檢船東、船檢并澆注定位前、中、后艉軸承。

3.1軸系找中條件

軸系照光工序必須在主船體的焊接工作、艙柜密性試驗(yàn)和主要設(shè)備的吊裝工作基本結(jié)束后進(jìn)行，艉軸架、軸轂及主機(jī)、齒輪箱基座等關(guān)鍵零部件已基本就位，以避免大量焊接工作及新增重量造成的變形影響。同時(shí)，選擇在晚上或陰雨天進(jìn)行照光工序,以避免船體因溫度變形而影響軸系中心線的準(zhǔn)確性。找中時(shí)應(yīng)停止一切產(chǎn)生振動(dòng)和有干擾作業(yè)的活動(dòng)，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.2基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)靶定位

兩軸線分別在船中線兩側(cè)對(duì)稱布置，距中線的距離為2 300 mm；軸線與基線傾角約為0.262 8°，一端在Fr9處距基線1 650 mm，另一端在Fr60處距基線1 800 mm。艉基準(zhǔn)靶位置確定在Fr4，靶芯距中2 300 mm，高度距基線1 636 mm；艏基準(zhǔn)靶位于Fr75主機(jī)基座前部，靶芯距中2 300 mm，高度距基線1 845 mm。其定位示意圖如圖3所示?；鶞?zhǔn)靶確定后應(yīng)牢固固定，使其在找中過程中不得有松動(dòng)、變形等影響找中精度的現(xiàn)象產(chǎn)生?；鶞?zhǔn)靶的靶芯即基準(zhǔn)點(diǎn)的定位應(yīng)經(jīng)質(zhì)檢處、船檢和船東三方共同認(rèn)可驗(yàn)收后鎖定靶芯位置。艏、艉基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與軸系理論中心線重合，偏差應(yīng)不大于3 mm。

3.3第1次照光拉線(軸系粗找中)

(1)在Fr5后約2 000 mm處搭一平臺(tái)，將激光經(jīng)緯儀安放其上(如圖3所示)。

(2)打開并調(diào)整激光經(jīng)緯儀，使其十字線與艏艉兩基準(zhǔn)點(diǎn)的十字線重合，鎖定經(jīng)緯儀。

(3)通過照光定位鋼絲靶KI、KII、KIII。

(4)在前、后艉軸架及軸轂內(nèi)孔兩端各放置2只投影靶，各焊接件按照由前向后的順序依次找正，使投影靶的十字線與經(jīng)緯儀的十字線重合。

(5)檢查照光線與軸系中心線是否一致，如不一致應(yīng)重新調(diào)整照光線。

(6)在中間軸承座基座、齒輪箱基座及主機(jī)基座處安放測(cè)量支承，用于測(cè)量基座的高度及軸系中心線的對(duì)稱度。

(7)將靶組的靶心換上劃線靶芯，在人字架后端面及艉管軸承座的前后端面劃上基準(zhǔn)圓并打上定位點(diǎn)作標(biāo)記，以備定位前、中、后軸承用。

(8)鋼絲靶KI、KII、KIII穿入鋼絲并拉緊，記錄各待定位構(gòu)件與鋼絲之間定位數(shù)據(jù)。

(9)定位焊接主機(jī)、齒輪箱基座和前、后艉軸架及前端軸轂。前、后艉軸架焊接前必須用槽鋼、角鐵等進(jìn)行加強(qiáng)固定,防止焊接變形過大。焊接時(shí)應(yīng)根據(jù)軸系的鋼絲線隨時(shí)檢查變形情況,及時(shí)進(jìn)行焊接修正。

(10)用測(cè)距儀測(cè)量距離，并在主機(jī)及齒輪箱基座上劃出螺栓孔的位置。

3.4第2次照光拉線(軸系精確找中)

(1)穿入前、中、后軸承，按照上述粗拉線預(yù)留標(biāo)記，先后調(diào)整定位后、中、前艉軸承位置。后軸承套法蘭與后艉軸架后端面之間環(huán)氧澆注理論厚度為25 mm，前艉軸承法蘭與前艉軸轂前端面之間環(huán)氧澆注理論厚度為20 mm。

(2)打開激光經(jīng)緯儀，再次校核其與軸系理論中心線是否重合，并校核各主要定位安裝尺寸是否在允差范圍內(nèi)，若超出允差可對(duì)理論軸線進(jìn)行微量調(diào)整。

(3)在各艉軸承兩端裝上定心法蘭及投影靶靶芯，按照由后向前的順序依次校驗(yàn)其與艏、艉部基準(zhǔn)靶的同軸度，通過調(diào)整頂絲調(diào)整定位各艉軸承。

(4)校核前、中、后3道軸承的同軸度，精確定位前、中、后3道軸承，保證其同軸度，同時(shí)確保軸承定位后環(huán)氧厚度不小于12 mm。

(5)鋼絲靶KI、KII、KIII穿入鋼絲并拉緊。

(6)用內(nèi)卡鉗測(cè)量每道軸承與鋼絲的同軸度，如有偏差，做微量調(diào)整，確保每道軸承與軸系中心線在水平和垂直方向均不存在扭曲。

(7)定位好后需連續(xù)幾天每天早上、傍晚、半夜做測(cè)量并記錄3道軸承的變化情況。

3.5第3次照光(報(bào)檢)

待3道軸承穩(wěn)定變化，每天船體溫度最低時(shí)測(cè)量3道軸承同軸度合格后，再次打開激光經(jīng)緯儀報(bào)船東、船檢認(rèn)可，認(rèn)可后澆注定位各軸承。

4 結(jié)語

按以上工藝方法建造后，前、中、后艉軸承同軸度經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)船師復(fù)查，完全符合船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。穿入艉軸，檢查艉軸與軸承安裝間隙，也符合技術(shù)要求，即間隙均處于上方，左、右間隙基本相等，下方用0.05 mm塞尺無法塞入。通過系泊、航行試驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過近2年的使用觀察，本船軸承使用情況良好。但是，軸系找中過程中還應(yīng)關(guān)注以下問題：

(1)照光法與拉鋼絲法各有利弊，對(duì)于長(zhǎng)軸系船舶，軸系找中采用照光法與拉鋼絲法相結(jié)合可以提高找中準(zhǔn)確性。

(2)長(zhǎng)軸系船舶一般艉部較長(zhǎng),線型變化較大，最終澆注定位前對(duì)主要部件進(jìn)行分時(shí)段連續(xù)觀測(cè),對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理,摸清其變化規(guī)律和變化范圍以及變化的趨勢(shì)等，以保證最佳的找中效果。

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U661.91+1

A

2017-05-11

董慶全(1978—)，男，工程師，從事船舶工程設(shè)計(jì)工作。