中圖分類(lèi)號(hào)：U672.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Renewal ProcessofIntermediate ShaftinMV \"Teresa Bellington\" Repair Project

LI Huiqiang （Cosco ShippingHeavyIndustry（Guangdong） Co.，Ltd.，Guangzhou51o730，China）

Abstract： Intermediate shaft renewal in ship repair involves multiple technologies， with flange alignment of new shafts and hydraulic coupling restoration being particularly complex.Taking the intermediate shaft renewal of MV \"Teresa Bellington\" as a case study，this paper addresss solutions for fange alignment and hydraulic coupling repair. The proposed methods ensure proper operation of the renewed intermediate shaft and restore the scored hydraulic coupling to meet quality standards for repeated disassembly/reassembly.

Key words： intermediate shaft renewal; flange alignment; counterbore machining; intermediate bearing commissioning

1 引言

“達(dá)麗莎·貝靈通”是一條希臘散貨船，推進(jìn)軸系包含螺旋槳軸、中間軸和螺旋槳，其中螺旋槳為定距槳，螺旋槳軸與中間軸采用液壓聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接，中間軸法蘭與主機(jī)飛輪端法蘭采用液壓螺栓聯(lián)接，但中間軸法蘭與主機(jī)飛輪端法蘭外徑不一樣。該輪原本進(jìn)我廠是一般的軸系拆檢修理，換前后密封。軸系布置如圖1所示。

對(duì)“達(dá)麗莎·貝靈通”輪進(jìn)行修理，進(jìn)塢前對(duì)中間軸承拆蓋檢查，發(fā)現(xiàn)中間軸頸表面有多條走向不規(guī)則的裂紋。經(jīng)過(guò)對(duì)裂紋初步打磨，發(fā)現(xiàn)大部分裂紋仍然無(wú)法消除。經(jīng)過(guò)超聲波探傷，發(fā)現(xiàn)有的裂紋深度達(dá)14.80mm 。要消除裂紋，中間軸要打磨或加工到軸徑約 Φ410.40mm 。該中間軸的軸徑為 Φ440mm 。根據(jù)BV船級(jí)社的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，軸頸打磨后（或者光車(chē)后）在半徑上消除的數(shù)值只能在 10mm 以?xún)?nèi)，亦即直徑應(yīng)在Φ420mm 以上，而且船級(jí)社明確要求機(jī)加工要在不能對(duì)中間軸進(jìn)行填焊或者用其他填補(bǔ)材料（如貝爾佐納）進(jìn)行修復(fù)的前提下進(jìn)行。

鑒于該缺陷會(huì)嚴(yán)重影響軸系的運(yùn)行安全性和船舶航行安全，船方?jīng)Q定將中間軸換新。這就涉及到聯(lián)軸節(jié)修復(fù)、新中間軸法蘭對(duì)中、重新鉸鏜中間軸螺孔、中間軸承換新調(diào)試等工程。

2 零部件換新準(zhǔn)備

為實(shí)現(xiàn)軸系能在合乎船級(jí)社及造船規(guī)范的前提下安全運(yùn)行的目的，軸系部分零部件必須進(jìn)行更換

經(jīng)檢測(cè)，需要更換的零部件包括：中間軸（1條）、中間軸螺栓（16個(gè)）、中間軸承（1套），訂貨技術(shù)要求如下：

1）新中間軸：在對(duì)中間軸圖紙和舊中間軸進(jìn)行外形尺寸上的復(fù)核后，用中間軸的加工圖紙訂造，原圖紙上法蘭螺孔尺寸為 Φ73mm ，需要將其改為 Φ72 mm ，以預(yù)留新軸螺孔重新鉸鏜加工的余量;

2）新中間軸螺栓：按照原圖紙尺寸和材質(zhì)要求，用 40#Cr 鍛鋼鍛造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和應(yīng)力試驗(yàn)合格后才交付使用。但新中間軸螺栓粗加工的外徑尺寸應(yīng)在 Φ75mm 以上，以備鏜孔后的進(jìn)一步精加工；

3）修復(fù)的中間軸承：按原圖紙上的尺寸重新澆鑄中間軸承白合金軸瓦，粗加工至 Φ439mm 后，檢查確保合金層沒(méi)有離底、沙孔等缺陷，再精加工內(nèi)孔至Φ440.45±0.01mm ，然后待安裝調(diào)試。

3 零部件換新施工

3.1中間軸螺栓的換新

1）前提

該中間軸前法蘭連接螺栓為液壓螺栓，在新中間軸制造過(guò)程中要對(duì)法蘭螺孔預(yù)留預(yù)安裝過(guò)程中與主機(jī)飛輪端法蘭舊螺孔重新鏜孔的尺寸，但在實(shí)際操作中，在不換新螺栓的前提下，常用鏜孔機(jī)根本無(wú)法滿(mǎn)足按原飛輪端螺孔尺寸去鏜新中間軸螺孔且令其精確度保證在 0.01mm 以?xún)?nèi)的要求；如果要在裝配過(guò)程中對(duì)飛輪螺孔和新中間軸法蘭螺孔一同進(jìn)行鏜孔，則可以滿(mǎn)足要求，但與此同時(shí)全部液壓螺栓的漲緊套必須換新，而且這種高強(qiáng)度和彈性材料制成的漲緊套短時(shí)間內(nèi)很難找到，于是在取得船東和船船級(jí)社的同意下，將原液壓螺栓改為常規(guī)緊配螺栓，在預(yù)裝新中間軸后同時(shí)配對(duì)主機(jī)法蘭端螺孔進(jìn)行鏜孔。

2）中間軸軸線(xiàn)對(duì)中

在鏜孔之前，需要對(duì)新中間軸與主機(jī)飛輪進(jìn)行對(duì)中調(diào)整。新中間軸必須與舊短軸中心線(xiàn)保持在船級(jí)社規(guī)范要求 0.10mm 的偏差內(nèi)?？紤]中間軸前端與飛輪短軸亦為液壓螺栓聯(lián)接，有拆裝損壞風(fēng)險(xiǎn)，決定在船上就地對(duì)中鏜螺孔。由于中間軸前端短軸法蘭（外徑Φ850mm ）與新中間軸軸法蘭（外徑 Φ730mm ）連接處外徑不一樣，無(wú)法單純借助直角平面尺進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)中，于是該對(duì)中的環(huán)節(jié)成為保證中軸安裝的正確性的關(guān)鍵，而且涉及到借助連接的另一法蘭進(jìn)行同時(shí)調(diào)節(jié)，難度較大，也是整項(xiàng)塢修工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

結(jié)合船級(jí)社要求，在與船方和廠方充分溝通后，采用如下工藝：

（1）先用4個(gè)新制直徑為 Φ71.50mm 的螺栓將兩法蘭連接（原法蘭上有8個(gè)螺孔，對(duì)隔間的4個(gè)螺孔進(jìn)行連接，連接后兩法蘭間圓周不可塞進(jìn) 0.05mm 塞尺，但并不完全打緊，憑經(jīng)驗(yàn)預(yù)留調(diào)整力度，同時(shí)用深度尺測(cè)量新中間軸法蘭與舊短軸法蘭外圓在四個(gè)徑向上的偏差，控制在 5mm 以?xún)?nèi)，并盡可能保證兩法蘭的同心度，減少后續(xù)調(diào)整量及調(diào)整難度；

（2）在新中間軸后端采用換新中間軸承支承（將新軸承放在軸承架上再墊上原墊片即可，無(wú)需進(jìn)行調(diào)整），同時(shí)在主機(jī)飛輪短軸法蘭外緣和新中間軸法蘭外緣上放置調(diào)整用百分表各一個(gè)，進(jìn)行精確微調(diào)：以每個(gè)螺孔為測(cè)量基點(diǎn)，盤(pán)車(chē)一圈測(cè)量8個(gè)點(diǎn)，同時(shí)記錄兩個(gè)百分表的讀數(shù)。測(cè)量法蘭平面偏離值百分表放置位置如圖2所示；

（3）測(cè)量發(fā)現(xiàn)飛輪百分表的跳動(dòng)量在 0.06mm 之內(nèi)，而新中間軸超過(guò) 0.60mm ，測(cè)量數(shù)據(jù)表明飛輪對(duì)中準(zhǔn)確，需要對(duì)新的中間軸進(jìn)行調(diào)整，以便于飛輪對(duì)中。對(duì)照飛輪與新中間軸法蘭相同基點(diǎn)的跳動(dòng)找出兩法蘭最大偏差位置，以每個(gè)舊短軸法蘭測(cè)量基點(diǎn)的跳動(dòng)為基準(zhǔn)，將新中間軸法蘭跳動(dòng)最大凸出處轉(zhuǎn)到最下方，在新中間軸法蘭最下方用液壓千斤頂向上頂壓輔助調(diào)整，并借助輕微敲擊千斤頂上銅墊對(duì)新中間軸法蘭發(fā)生微小移動(dòng)，使得與主機(jī)飛輪短軸法蘭的對(duì)中發(fā)生微小改變，達(dá)到調(diào)整的目的；

（4）其往上調(diào)整量為該基點(diǎn)的兩法蘭跳動(dòng)量絕對(duì)值相加的平均值，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)調(diào)整，新中間軸的跳動(dòng)量徑向跳動(dòng)量控制在 0.03mm 之內(nèi)，而飛輪的跳動(dòng)量得益于新軸的軸線(xiàn)吻合，跳動(dòng)量也在 0.04mm 之內(nèi)，而且其跳動(dòng)正反方向一致，說(shuō)明其相對(duì)跳動(dòng)量極少，新中間軸沒(méi)有影響到舊軸中心線(xiàn)的正確性。

3）鏜新螺孔及新螺栓安裝

（1）在上述對(duì)中完成后，即對(duì)剩余的4個(gè)螺孔進(jìn)行重新鏜孔，并按要求保證其表面光潔度和孔的圓柱度等加工要求，其配合間隙為 ±0.01mm ，新制螺栓采用干冰冷凍安裝，并打緊。

（2）把新制的螺栓按照新鏜孔尺寸進(jìn)行對(duì)應(yīng)的加工，新螺栓安裝前再次復(fù)核新中間軸法蘭的跳動(dòng)量，在確保仍然在規(guī)定范圍之內(nèi)再將新螺栓安裝到位，然后將對(duì)中時(shí)的4個(gè)螺栓取出，繼續(xù)銼孔。

（3）當(dāng)所有新螺栓安裝完畢，螺栓換新工程才告完成。

3.2尾軸聯(lián)軸節(jié)的修復(fù)

1）液壓聯(lián)軸節(jié)拆卸

艉軸的液壓聯(lián)軸節(jié)為SKF套筒式，其拆裝的膨脹壓力極限為 250MPa 。拆卸時(shí)推進(jìn)液壓腔先灌滿(mǎn)緩沖液壓油，然后打膨脹壓力，但膨脹壓力上升到 160MPa 時(shí)已無(wú)法再繼續(xù)升高，同時(shí)大小錐度端面漏油，此時(shí)外套只滑出 30mm 左右就停正了。在取得船東同意后在舊中間軸上四個(gè)方向焊止動(dòng)碼，一邊不斷維持最高膨脹壓力，同時(shí)借助4個(gè) 100t 千斤頂推壓聯(lián)軸節(jié)外套大端，加壓至 40MPa ，最終拆卸成功。聯(lián)軸節(jié)如圖3所示。

2）液壓聯(lián)軸節(jié)修復(fù)

聯(lián)軸節(jié)拆下后發(fā)現(xiàn)螺母螺紋損壞、內(nèi)套外表面大小端拉傷和螺紋燒毀、外套內(nèi)表面大小端亦拉傷。

在拆內(nèi)套時(shí)，在套上輔助穩(wěn)定軸打磨加工后，再用干冰冷凍拆出的方案毫無(wú)效果。因此采用邊加溫邊用液壓千斤頂推壓的方式拆卸，加溫時(shí)避免對(duì)燒焊打磨層造成傷害，始終控制溫度在 400°C 以?xún)?nèi)，并避開(kāi)打磨層進(jìn)行直接加熱。拆出后發(fā)現(xiàn)內(nèi)圓有拉傷，其質(zhì)地十分松軟[，自然狀態(tài)下內(nèi)套變形較為嚴(yán)重，其內(nèi)徑橢圓度達(dá)到 0.68mm ，但在車(chē)間與外套套合后橢圓度只在 0.12mm 之內(nèi)，并與連接軸端保持 0.05～0.22mm 的間隙。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)軸節(jié)錐度為1：80，內(nèi)外套錐度對(duì)應(yīng)位的初始過(guò)盈量約為 1.30mm ，這與安裝后外套要求膨脹 0.69mm 在數(shù)值上存在約為兩倍的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

經(jīng)研究，聯(lián)軸節(jié)修復(fù)確定修理方案為：

（1）螺母換新，用45#鍛鋼替代原材質(zhì)；推進(jìn)液壓膠環(huán)換新（購(gòu)進(jìn)口件）。換新螺母按照內(nèi)套重新配車(chē)螺紋，螺母外圓按照 0.50mm 的間隙配合加工，并保證1.6級(jí)光潔度；

（2）內(nèi)外套拉傷痕進(jìn)行焊接、打磨修復(fù)。

3）液壓聯(lián)軸節(jié)修復(fù)后安裝

聯(lián)軸節(jié)修復(fù)后安裝，令新中間軸和艉軸對(duì)半嵌入，先用油泵將所有液壓孔灌滿(mǎn)，并讓液壓油全面潤(rùn)滑接觸錐面，分別用兩臺(tái)大流量風(fēng)動(dòng)油泵進(jìn)行推進(jìn)及膨脹泵壓。先將推進(jìn)泵起壓，然后在所能保持膨脹的最大壓力狀態(tài)下（允許少量泄漏）提升推進(jìn)壓力，最后推進(jìn)到軸頭相距位置為 28.90mm （拆前為 30.0mm ）時(shí)停止，并先卸掉膨脹壓力，復(fù)核外套外圓安裝前、后的直徑，發(fā)現(xiàn)外套膨脹為 0.65mm ，與說(shuō)明書(shū) 0.69mm 存在 0.04mm 的細(xì)微差別，但在其安裝誤差范圍之內(nèi)。在推進(jìn)過(guò)程中，大小端都有油滲漏現(xiàn)象，呈單油線(xiàn)下墜，不算嚴(yán)重，到位時(shí)的推進(jìn)壓力為 18MPa ，膨脹壓力為170MPa ，其推進(jìn)量為 113.40mm ，滿(mǎn)足液壓聯(lián)軸節(jié)說(shuō)明書(shū)相關(guān)技術(shù)要求。

3.3修復(fù)的中間軸承的安裝

1）按原圖紙上的尺寸重新澆鑄中間軸承白合金軸瓦，上下軸瓦離心澆鑄并預(yù)留加工尺寸至 Φ439 mm，檢查澆鑄軸瓦的質(zhì)量沒(méi)有缺陷（如表面疏松、離底等現(xiàn)象），再精加工至配合尺寸至 Φ440.45±0.01 mml2]

2）將精加工后的上下軸瓦在中間軸軸承位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修刮研配，使得在下部約 60^° 范圍內(nèi)接觸面積達(dá)75% 以上，且每 25mm×25mm 區(qū)域內(nèi)具有3-4個(gè)著色點(diǎn)[3]。

3）中間軸軸承負(fù)荷采用由帶壓力表的油泵、4個(gè)路油管和4個(gè)10t液壓油缸進(jìn)行頂舉來(lái)實(shí)現(xiàn)。頂舉時(shí)，各個(gè)軸承將僅受到4個(gè)液壓油頂油缸柱塞向上的頂舉力（約為該軸承所受到的負(fù)荷）。單個(gè)油頂油缸柱塞面積為 14.50cm² 。

查說(shuō)明書(shū)得中間軸承負(fù)荷為 6432kgf ，對(duì)應(yīng)的油泵壓力及實(shí)際值如表1所示。

軸承負(fù)荷差異：（6741-6432） 16432=0.048=4.8% lt;10% 滿(mǎn)足船級(jí)社 ±10% 的要求。

4）在中間軸頸正中頂部安放一個(gè)百分表，當(dāng)油泵油壓為上表時(shí)及時(shí)記錄百分表讀數(shù)并在調(diào)試墊片過(guò)程中注意百分表讀數(shù)和油泵油壓變化。5）測(cè)量各軸承地腳離機(jī)座之間的間隙，根據(jù)其間隙的多少選擇和安裝墊片。6）調(diào)整軸承左右兩邊間隙，使得前后兩側(cè)的間隙基本相同。7）對(duì)稱(chēng)打緊各軸承地腳螺栓。8）檢查各軸承下瓦正底部與軸頸接觸，直到各軸承下瓦與軸頸之間插不進(jìn) 0.05mm 的塞尺為止。9）用塞尺檢查各地腳墊片接觸，達(dá)到 70% 的周長(zhǎng)插不進(jìn) 0.05mm 的塞尺為止。10）用百分表測(cè)量中間軸軸承軸頸位處的跳動(dòng)量，實(shí)測(cè)不超過(guò) 0.05mm ，說(shuō)明軸承安裝質(zhì)量較好。

11）軸系安裝完畢后按規(guī)定往各軸承加油，檢查主機(jī)第6缸開(kāi)檔，試航檢查軸系的運(yùn)作平穩(wěn)性及中間軸承溫度。當(dāng)環(huán)境溫度 t?30?C 時(shí)，中間軸承溫度 t?55^°C ；當(dāng)環(huán)境溫度 tgt;30°C 時(shí)，中間軸承溫度t?60^°C 。

4結(jié)語(yǔ)

在整個(gè)中間軸換新結(jié)束后，進(jìn)行了航行實(shí)驗(yàn)，效果良好。后期對(duì)所更換部件進(jìn)行了短期的跟蹤，也未發(fā)現(xiàn)有運(yùn)轉(zhuǎn)異常的狀態(tài)出現(xiàn)，說(shuō)明該次換新工程是成功的。而該輪中間軸換新為我們積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，特別在軸系中心線(xiàn)的調(diào)整和聯(lián)軸節(jié)的拆裝修復(fù)上，結(jié)合實(shí)踐簡(jiǎn)化并有效方便調(diào)整操作，說(shuō)明工藝是可靠和可行的，具有指導(dǎo)性作用，很大程度上提高了我公司工藝水平。同時(shí)為我公司今后修建同類(lèi)工程提供了強(qiáng)有力的實(shí)踐依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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