楊磊史超

（廣船國際技術中心）

0 前言

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，船舶設備座架的安裝工藝流程日趨完善，尤其是大型一級設備座架，座架與設備之間的連接狀態(tài)直接影響到設備的運行狀態(tài)。在特種船舶中，因鋼質(zhì)墊片安裝的可控性及后期維護保養(yǎng)的便利性，使其地位一直不可取代。當一級設備使用彈性減震器與鋼質(zhì)墊片配合時，設備的最終安裝狀態(tài)便由彈性減震器的壓縮量決定，而座架墊片的平面度決定彈性減震器的壓縮量，故設備座架墊片的平面度的精度就直接關系到設備的安裝狀態(tài)與周期。

本文以某特種船舶的一臺3000KW主柴油發(fā)電機組為例，介紹了拉線法調(diào)控主柴油發(fā)電機組設備座架的墊片平面度精度，重點講述拉線工裝制作要求，鋼絲線的安裝及撓度修正，鋼質(zhì)墊片的加工數(shù)據(jù)的測量計算以及鋼質(zhì)墊片焊接工藝要求，有效地保證了座架墊片平面度精度要求，實現(xiàn)了整臺座架墊片平面度由1.5mm縮少到現(xiàn)在0.85mm以內(nèi)，使其后期的彈性減震器壓縮量的調(diào)整能一次性完成，直接縮短了主柴油發(fā)電機組的安裝周期。

1 主柴油發(fā)電機組座架墊片平面度的精度要求

主柴油發(fā)電機組的船體座架安裝燒焊完成后，船東、船檢會按照船體的精度要求進行報驗確認，報驗要求如表1所示。

在《柴油發(fā)電機組安裝圖》中平面度的精度要求規(guī)定：每臺主柴油發(fā)電機組安裝墊片應位于同一平面上，其平面度要求為不大于1.5mm。與表1中基座平面度的要求對比，可見安裝圖的墊片平面度精度要高于船體座架本身平面度精度要求。要保證墊片焊接完成后上表面的平面度在安裝圖規(guī)定范圍內(nèi)，必先保證船體座架與墊片下表面充分接觸，故船體座架每塊墊片位置需進行拂磨，然后用外形尺寸與墊片相同且上下表面平整的工裝墊片進行檢驗，墊片與基座間的間隙要求如表1所示：0.05mm塞尺允許插入深度不大于10mm。如圖1所示。

表1 中國造船質(zhì)量標準（GB/T 34000-2016）單位：mm

2 主柴油發(fā)電機座架墊片平面度精度調(diào)控

2.1 拉線工裝的制作要求

圖1 船體座架墊片位置拂磨要求

圖2 拉線工裝示意圖

圖4 墊片位置測量點示意圖

拉線法作為船舶建造過程中的常用方法，以其簡單快捷，通俗易懂備受現(xiàn)場工人推崇，并且工裝材料隨處可見，邊角余料即可，只要焊接牢固，不易變形。在拉線法調(diào)控座架平面度過程中，工裝強度尤為重要，直接關系到最終墊片測量數(shù)據(jù)的精確度。一般采用“門”型工裝，同時加上支撐以保證強度，如圖2所示。

因拉線工裝需確保在鋼絲線受外力拉緊時不會變形或者松動，因此工裝焊接部位必須燒全焊，且焊腳高度不得小于5mm。每臺座架拉線工裝布置需左右對稱，前、中、后各兩個。與此同時，按《柴油發(fā)電機組安裝圖》要求，精確劃出所有墊片位置，如圖3所示。高度方向可用水平管精確定位，確保同臺座架鋼絲線經(jīng)過的每個工裝位置點在同一水平線上。如有斜度要求，可先調(diào)至同一水平線上，然后再在中間和艉部四個工裝水平位置點上根據(jù)斜度比例要求同時上、下平移相同的斜度比例值，保證鋼絲線相對于船體基線的斜度滿足要求。

該特種船舶布置三臺主柴油發(fā)電機，故相對應有三臺相同座架，每臺座架的工裝位置需相同，以方便拉鋼絲線時撓度的計算以及測量數(shù)據(jù)類比檢驗。

2.2 鋼絲線的安裝及撓度修正

2.2.1 鋼絲線的拉線位置確定

拉線位置是由墊片測量數(shù)據(jù)的位置決定，必須保證鋼絲線經(jīng)過每塊墊片四個角測量位置一致。因此每個座架每邊需拉設兩條鋼絲線，兩邊對稱，共四條鋼絲線。所有鋼絲線在前中后工裝位置的高度要求相同，可用水平管檢查修正。拉線工裝與鋼絲線接觸點可開一個半徑約等于鋼絲線半徑的半圓形凹槽，以防止鋼絲線在工裝位置處受到輕微外力而滾動，致使測量數(shù)據(jù)不精確，如圖2所示。每塊墊片的測量位置，根據(jù)墊片加工要求及量具的測量移動范圍，一般設在四個角位置，距離邊緣各10mm點處最佳(如圖4所示)，做好標記，并保證每條鋼絲線通過每塊墊片兩個測量點的正上方。

2.2.2 鋼絲線拉設要求

鋼絲線的長度由前后兩個拉線工裝間的距離決定，主柴油發(fā)電機座架長約7000mm，前后工裝間距為6805mm，故6.805m的鋼絲線自重導致了鋼絲線的撓度的產(chǎn)生，因此，鋼絲線的直徑的選取直接關系到鋼絲線的拉緊力及撓度的修正值，如表2所示。

從表2可知，以直徑0.8mm的鋼絲線為例，對應的拉緊力在539.4～637.5N之間。不足539.4N，鋼絲線拉不緊，測量數(shù)據(jù)會不準確；而大于637.5N，則鋼絲線可能會被拉斷，因此，一般取中間整數(shù)值600N以方便彈簧秤讀數(shù)調(diào)整。在鋼絲線拉設過程中，一端綁定，另一端取適當長度之后，連接好彈簧秤及花籃螺栓，逐漸收緊花籃螺栓，同時看彈簧秤讀數(shù)，直到讀數(shù)到達600N為止，鋼絲線拉緊完成。如圖5所示。

2.2.3 鋼絲線撓度值計算

在測量每塊墊片的測量點與鋼絲線間的距離前，首先要計算相應測量點位置的撓度值，如圖5中ⅰ、ⅱ、ⅲ等位置。按以下計算公式：

y—撓度修正值（m）

g—鋼絲線單位重量（N/m）

L—鋼絲線兩基準點間的距離（m）

X—鋼絲線撓度測量點到基準點間的距離（m）

G—鋼絲線拉緊力（N）

圖3 拉線工裝布置圖

表2 鋼絲線直徑、重量與拉緊力對照表

圖5 鋼絲線拉設示意圖

因每臺座架工裝位置一樣，即基準點一樣，每條鋼絲線的直徑一樣，拉緊力也一樣，故相應測量點位置的撓度值也一樣，而一臺座架的鋼絲線前后段相對于中間位置工裝對稱，因此計算一條鋼絲線的一半測量點撓度即可，如表3。

3 鋼制墊片加工數(shù)據(jù)測量與計算

因加工鋼質(zhì)墊片的要求，每塊墊片四個測量點的數(shù)據(jù)必須保證對角相加相等。一般使用內(nèi)徑千分尺測量，精度可達到0.01mm。平面度是代表整個座架的面，每臺座架拉設四條鋼絲線形成了一個虛擬面，消除鋼絲線撓度后，這個面可看成是設備底座的下平面，且該平面能在垂直方向上上下平移（故只要符合測量工具的長度要求，工裝高度理論上可為任意值），該高度即為墊片的大致高度，因此，墊片就是為了彌補虛擬面到船體座架上平面間的凹凸不平，故需要測量出整臺座架的所有墊片測量點的數(shù)據(jù)（需加入每個測量點對應的鋼絲線撓度值），然后計算出平均值數(shù)據(jù)，以平均值數(shù)據(jù)為基準點，計算出各個測量點相對于基準點的變化量數(shù)據(jù)，然后根據(jù)安裝圖墊片厚度為20mm的要求，將平均值數(shù)據(jù)定為20mm，則每塊墊片四個角的厚度加工數(shù)據(jù)即為墊片厚度值加上其相對應的變化量，如表4所示。從表1可知，鋼質(zhì)墊片厚度要求需大于等于12mm，在《主柴油發(fā)電機組墊片圖》中給出的墊片毛坯厚度為40mm，故墊片加工數(shù)據(jù)必須在12mm～40mm之間。表4中墊片加工數(shù)據(jù)的最小值為17.32mm，最大值為23.67mm，在要求范圍之中。

表3 墊片測量點對應的鋼絲線撓度值

表4 墊片加工數(shù)據(jù)計算過程

4 鋼質(zhì)墊片的焊接工藝要求

鋼質(zhì)墊片加工回來后，按編號、正反前后方向正確放到座架相應墊片位置，燒焊前再次復查鋼絲線到墊片測量點的高度數(shù)據(jù)。理論上每臺座架墊片上平面的測量數(shù)據(jù)應該一樣，但實際測量值因各種誤差的存在，會有一定的不同。安裝圖中對平面度精度的要求為不大于1.5mm，考慮到墊片燒焊時還會有一定的變形量，為保證后續(xù)主柴油發(fā)電機彈性減震器壓縮量的精度，我們在復查數(shù)據(jù)時將最大值與最小值之差控制在了1mm以內(nèi)，如有超差，則該測量位置墊片重新測量、計算、加工墊片。

復查完成后，墊片開始燒焊：每塊墊片調(diào)整好位置后，四個角先用工裝蝦弓碼固定，然后對角點焊，按對稱方向依次對邊焊接，焊腳高度7mm。

5 效果驗證

所有墊片焊接完成后，對墊片上平面進行色油倒色拂配，色油點均勻覆蓋面積達60%以上，滿足表1標準中的質(zhì)量要求。最后平面度數(shù)據(jù)測量如表5，整臺座架墊片平面度達到了0.85mm，遠遠小于安裝圖要求的1.5mm，順利通過船東、船檢報驗。

表5 墊片平面度測量數(shù)據(jù)

表6 1號主柴油發(fā)電機彈性減震器壓縮量報驗數(shù)據(jù)

隨后，在主柴油發(fā)電機組吊裝后彈性減震器安裝時，按《3000kW柴油發(fā)電機組使用保養(yǎng)維修說明書》要求，彈性減震器安裝完成后需等12～48小時后才能進行壓縮量測量。各減震器未裝入前的高度和允許偏差為235±2mm，減震器在垂向方向工作載荷下，其相應靜變形理論值為18±3.5mm，綜上可得彈性減震器安裝完成后的壓縮量范圍：217±5.5mm。壓縮量不合格就必須重新用千斤頂頂起主柴油發(fā)電機組，采用1mm厚度的機帶調(diào)整墊片進行調(diào)整，調(diào)整一次最少需兩天時間才能測量數(shù)據(jù)。該特種船舶主柴油發(fā)電機組重心向發(fā)電機端（船艏端）偏移約270mm，故船艏端方向的減震器壓縮量會小于船艉方向。為使整臺設備安裝高度在同一水平面上，我們將船艉端方向的十塊墊片（6-10號和16-20號）提前各加了一塊1mm機帶調(diào)整墊片，如表6所示。三臺主柴油發(fā)電機組一次性安裝合格，通過船東、船檢報驗。

6 結束語

一級設備作為船舶重要設備，其座架墊片平面度精度調(diào)控一直是船舶制造過程中的重要監(jiān)控項目，它直接影響到船舶的工作狀態(tài)穩(wěn)定性和安全性。同時平面度調(diào)控過程從工裝制作到數(shù)據(jù)測量再到數(shù)據(jù)處理，環(huán)環(huán)相扣，必須仔細監(jiān)控，隨時復查，容錯率極低。但只要最終精度調(diào)控到位，可大大縮短整臺設備安裝報驗周期。