單艉管軸承船舶軸系安裝及校中應(yīng)用研究

李廣余

(中國(guó)船級(jí)社泰州辦事處， 江蘇 泰州 225300)

單艉管軸承船舶軸系安裝及校中應(yīng)用研究

李廣余

(中國(guó)船級(jí)社泰州辦事處， 江蘇 泰州 225300)

船舶軸系作為船舶的關(guān)鍵性設(shè)備，其工作的可靠性不僅直接影響船舶的安全、性能和使用壽命，而且對(duì)船舶的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益也有重大影響。在船舶的建造過(guò)程中，對(duì)軸系的安裝及正確合理地校中顯得尤為重要。

軸系安裝 直線校中 合理校中

1 引言

在推進(jìn)裝置中，從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出法蘭到推進(jìn)器之間以傳動(dòng)軸為主的一整套設(shè)備稱為軸系，其主要任務(wù)是用于連接主機(jī)與螺旋槳，將主機(jī)發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，同時(shí)又將螺旋槳所產(chǎn)生的推力通過(guò)推力軸承傳遞給船體，以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)船舶的目的。

船舶軸系校中，是按一定要求和方法，把軸系連接成一定狀態(tài)，使船舶主推進(jìn)軸系的布置、軸承負(fù)荷、軸的附加彎曲應(yīng)力在規(guī)范要求或設(shè)備廠技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程，從而保證船舶軸系的安全使用。按軸系校中原理，一般分為軸系直線校中、軸系合理校中。目前大型船舶的軸系校中一般采用合理校中法，其實(shí)質(zhì)是按一定的要求和方法，通過(guò)支承變位的手段將軸系呈曲線狀態(tài)敷設(shè)，以使各軸承負(fù)荷及軸段應(yīng)力都處于允許范圍內(nèi)或達(dá)到最佳分配，以保證軸系與之相連接的機(jī)械能持續(xù)正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單、精度較高，適用于被測(cè)量軸承附近易于布置千斤頂，具體的軸承負(fù)荷測(cè)量在下文中進(jìn)行闡述。

在進(jìn)行軸系負(fù)荷計(jì)算時(shí)，取消艉管前軸承，其中間軸承及主機(jī)主軸承的負(fù)荷分配更為合理。下文將以一艘艉管僅設(shè)置后軸承的51 000 dwt散貨船為例，分析軸系的安裝及軸承負(fù)荷測(cè)量的過(guò)程。

2 艉軸臨時(shí)前軸承的安裝

按照?qǐng)D1的要求把艉軸的臨時(shí)前軸承(T.B)安放到正確的軸向位置。艉軸的臨時(shí)前軸承(T.B)的高度必須正確調(diào)整，使得艉軸在這個(gè)臨時(shí)前軸承的支點(diǎn)處，軸中心的高度與軸在后軸承支點(diǎn)處的高度相同，可采用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或激光的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可采用在艉管鏜孔時(shí)，把臨時(shí)前軸承一同鏜出的方法。

調(diào)整好艉軸的臨時(shí)前軸承后，可將艉軸安放到艉管軸承內(nèi)，然后安裝艉管前、后密封及螺旋槳等相關(guān)部件。

3 中間軸的安裝及開(kāi)口、偏移值(GAP&SAG)測(cè)量

當(dāng)螺旋槳及導(dǎo)流罩等附件在艉軸上安裝完畢后，不能保證艉軸與艉軸臨時(shí)前軸承的底部相接觸，根據(jù)《軸系校中計(jì)算書(shū)》的要求，需在艉軸法蘭中間加一個(gè)3 000 kg向下的力。隨即按照?qǐng)D1所示安裝中間軸及臨時(shí)支撐(T.S)。

圖1 艉軸臨時(shí)前軸承和中間軸臨時(shí)支撐位置示意圖

調(diào)整中間軸承和臨時(shí)支撐的高度，直到艉軸法蘭與中間軸法蘭的SAG1和GAP1的測(cè)量值滿足表1的要求。然后，調(diào)整柴油機(jī)機(jī)座下的支撐，直到柴油機(jī)后法蘭與中間軸法蘭的SAG2與GAP2滿足表2的要求，調(diào)整時(shí)需注意考慮主機(jī)環(huán)氧墊塊澆注后，環(huán)氧1/1 000 mm的收縮量。在實(shí)際施工過(guò)程中，GAP和SAG的誤差應(yīng)該≤±0.05 mm。

表1 GAP1和SAG1的數(shù)值

4 聯(lián)結(jié)軸系

GAP1 & SAG1及GAP2 & SAG2調(diào)整好以后，兩對(duì)法蘭就可以進(jìn)行聯(lián)結(jié)，其聯(lián)結(jié)按如下步驟進(jìn)行：

表2 GAP2和SAG2的數(shù)值

(1) 調(diào)整艉軸臨時(shí)軸承(T.B)的垂直高度，使得中間軸法蘭與艉軸法蘭的GAP和SAG為零。然后用冷凍法安裝連接螺栓，并緊固。

(2) 調(diào)整臨時(shí)支撐(T.S)的垂直高度，使得中間軸法蘭與主機(jī)法蘭的GAP和SAG為零。然后用冷凍法安裝連接螺栓，并緊固。

(3) 移去艉軸臨時(shí)軸承(T.B)和中間軸臨時(shí)支撐(T.S)和艉軸法蘭上3 000 kg的力。

(4) 檢查并調(diào)整前密封的間隙，使其滿足制造廠的要求。

(5) 檢查并記錄主機(jī)各缸的臂距差，確保其滿足主機(jī)廠商的要求。如其超出規(guī)定要求，可以通過(guò)移動(dòng)主機(jī)自由端的上下位置進(jìn)行調(diào)整。

5 軸承負(fù)荷測(cè)量

JACK1的力和相對(duì)應(yīng)的軸位移即可確定軸承的負(fù)荷(見(jiàn)圖2)，即得到中間軸承負(fù)荷。

圖2 軸承負(fù)荷測(cè)量時(shí)JACK1位置

(1) 油泵向千斤頂泵油，使軸頂起，記錄油泵油壓力每升高2 MPa時(shí)軸的頂升量及相應(yīng)的油壓強(qiáng)。當(dāng)軸頂升到一定的程度，頂升位移曲線斜率產(chǎn)生突變時(shí)油泵停止泵油。

(2) 油泵緩慢降壓，記錄油泵油壓強(qiáng)每降低2 MPa時(shí)軸的下降量及相應(yīng)的油壓力。油泵油壓強(qiáng)與軸位移的數(shù)據(jù)記錄如表3所示。

表3 千斤頂油壓與軸位移

(3) 作千斤頂油壓力與軸垂直位置曲線。按記錄的軸上升、下降量及相應(yīng)的油壓強(qiáng)，作出油泵油壓強(qiáng)與軸位移曲線，延長(zhǎng)曲線中上升與下降曲線的直線段與水平軸相交，交點(diǎn)分別為P1、P2，如圖3所示。

(4) 計(jì)算所測(cè)軸承的實(shí)際負(fù)荷。

式中：K為軸承頂舉系數(shù)，從《軸系校中計(jì)算書(shū)》中查找，此處為0.927；S為千斤頂?shù)幕钊娣e(mm2)，此處為5 024mm2；P1、P2為千斤頂上升及下降油壓力(MPa)，直接從圖3中讀取，分別為7.35、9.45MPa。

根據(jù)上述公式計(jì)算后可得出中間軸承的實(shí)際負(fù)荷為P實(shí)際=39.1kN，從《軸系校中計(jì)算書(shū)》中可以查得中間軸承負(fù)荷的計(jì)算值為P計(jì)算=38.94kN。由此得出，0.8P計(jì)算≤P實(shí)際≤1.2P計(jì)算，滿足《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》要求。若此處測(cè)出的負(fù)荷超出規(guī)定要求，則需要調(diào)整中間軸承或主機(jī)墊塊的厚度，調(diào)整后按上述流程重新進(jìn)行測(cè)量，直至測(cè)出的負(fù)荷在規(guī)定范圍之內(nèi)。

按照主機(jī)廠家的要求，一般還需對(duì)主機(jī)最后3個(gè)主軸承負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量步驟與上述相同。

6 結(jié)束語(yǔ)

在船舶進(jìn)行校中之前，需確認(rèn)滿足如下的校中條件：

(1) 船舶上層建筑、主機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)以及其他重大設(shè)備均已吊裝就位。在校中過(guò)程中，船上應(yīng)無(wú)重大設(shè)備的遷移及壓載的變更。

(2) 軸系區(qū)域船體的加工及裝焊工程應(yīng)結(jié)束。

(3) 船舶區(qū)域的溫度應(yīng)穩(wěn)定并盡可能均勻。

(4) 艉管裝置已安裝完畢。

(5) 在船舶處于漂浮狀態(tài)時(shí)，考慮采取防止艉軸移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的措施。

(6) 在船舶處于正常的漂浮狀態(tài)時(shí)，螺旋槳的侵水狀態(tài)應(yīng)盡量與計(jì)算書(shū)中描述得相近。

在船舶進(jìn)行軸承負(fù)荷測(cè)量時(shí)，千斤頂?shù)陌卜盼恢脩?yīng)嚴(yán)格按照《軸系校中計(jì)算書(shū)》進(jìn)行，其直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

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Shafting Installation and Alignment Analysis of Single Stern Tube Bearing Ship

LI Guang-yu

(Taizhou Office, China Classification Society， Taizhou Jiangsu 225300, China)

Ship shafting is the key equipment of the ship, its working reliability not only directly affects the safety of the ship, the performance and service life, but also have a major impact on the economic benefits of the ship. Therefore during the shipbuilding, it is particularly important for shafting installation and rational alignment.

Shafting installation Line alignment Rational alignment

李廣余(1983-)，男，工程師。

U664

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