全回轉(zhuǎn)Z型軸系的安裝檢驗(yàn)

于志強(qiáng)

(中國船級社秦皇島分社， 河北 秦皇島 066000)

全回轉(zhuǎn)Z型軸系的安裝檢驗(yàn)

于志強(qiáng)

(中國船級社秦皇島分社， 河北 秦皇島 066000)

全回轉(zhuǎn)Z型軸系已廣泛應(yīng)用于工程船舶，其安裝工藝不同于常規(guī)軸系，有其自身的特點(diǎn)，因此本文以4 000 kW拖船Z型軸系安裝為例，詳細(xì)介紹了Z型軸系安裝過程以及質(zhì)量檢驗(yàn)控制要點(diǎn)，希望能對同類型軸系的安裝帶來幫助。

Z型軸系 舵漿裝置 軸系安裝 對心裝置

1 引言

4 000 kW拖船采用雙機(jī)雙槳全回轉(zhuǎn)Z型軸系，主機(jī)為Niigata 8L28HX型船用中速柴油機(jī)，舵槳裝置為Niigata ZP-41型全回轉(zhuǎn)Z型推進(jìn)裝置。

軸系(單側(cè))包括：二根中間軸(長)、兩套萬向聯(lián)軸節(jié)、一根與主機(jī)輸出端相聯(lián)的短軸、一根與艉部萬向聯(lián)軸節(jié)相聯(lián)的短軸、十套中間軸承、一套隔艙密封填料、一套高彈聯(lián)軸節(jié)。舵槳裝置采用井式安裝，輸入軸中心線與水平成3°夾角，主機(jī)為傾斜安裝，曲軸中心線與水平成3°夾角。軸系布置如圖1所示，軸系為折線。

安裝原則：從艉向艏排軸系，即先找正安裝舵槳，然后使用舵槳裝置的對心裝置排軸系，再定位主機(jī)(主機(jī)位置根據(jù)軸系排列情況適當(dāng)調(diào)整)[1]。

2 軸系中心線的測定

軸系中心線的測定采用拉線法。

(1) 拉線條件。主甲板以下主體裝焊基本完工，大型火工矯正工作結(jié)束，機(jī)艙、舵槳艙內(nèi)的各雙層底密性試驗(yàn)結(jié)束，船體中線和基線全面測量并驗(yàn)收[2]。

(2) 基準(zhǔn)點(diǎn)位置選擇。艏基點(diǎn)選在35#肋位，艉基點(diǎn)選在0#肋位，由于該船軸系為傾斜軸系，且軸線為折線，因此實(shí)際拉線時(shí)應(yīng)選擇多個(gè)基點(diǎn)，各基點(diǎn)距中線尺寸均為2 720 mm。

(3) 拉線檢查。通過艏艉基點(diǎn)，拉左右軸系中心線及主機(jī)曲軸中心線(鋼絲d=0.3～0.5mm)，根據(jù)舵槳及軸系布置圖,參考設(shè)備安裝手冊[1]和中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[3]。

① 檢查主機(jī)基座4點(diǎn)：28#，30#，32#，34#肋位，基座面板距主機(jī)曲軸中心線456mm，允差≤±2mm，軸線與水平夾角3°。

③ 根據(jù)舵槳及軸系布置圖，舵槳軸線與主機(jī)曲軸中心線間距應(yīng)滿足19 600±2mm。

④ 檢查各基點(diǎn)距船體中心線距離為2 720±2mm，確保左右舷兩條軸線平行。

圖1 軸系布置圖

3 舵槳裝置的安裝

(1) 法蘭上端面的船上機(jī)加工。

通過圖1可知，舵槳裝置中心距離基線高度為4 700mm，在基線上的投影點(diǎn)距離0#肋位為450mm，根據(jù)軸線上0#肋位向船艏方向450mm處拉鉛垂線，垂線距離基線4 700mm處即為基準(zhǔn)點(diǎn)，通過該基點(diǎn)拉另一道斜線，斜線在平地上500mm高處的調(diào)整儀中穿過，用重鉛錘垂住(鉛錘過輕則斜線撓度就過大)。用調(diào)整儀調(diào)斜線角度，并觀察鉛錘指向。當(dāng)鉛錘與預(yù)先算定并在地上返出的3°夾角重合時(shí)，此斜線則為3°夾角線，也就是法蘭面中心線、舵槳裝置中心線(如圖2所示)。 圖中：L1=(L-L2)×tan3°。該中心線也為鏜桿中心線。

圖2 舵槳裝置中心線示意圖

根據(jù)軸系布置圖要求，舵槳裝置法蘭锪平至其中心到基準(zhǔn)點(diǎn)距離790mm為止，舵槳法蘭下表面緊固螺母處需锪平。同時(shí)加工出O型圓槽(密封環(huán)槽)及V型定位槽，如圖3、4所示。

(2) 安裝舵槳裝置前，舵槳座圈內(nèi)部要求油漆涂裝施工完畢。通過上述法蘭圓心在法蘭面四周畫出4個(gè)永久性的標(biāo)記點(diǎn)，圖4中畫X處(圓圈圈出位置)，且在該處安裝定位舵槳裝置止推器，止推器焊接安裝后要確保舵槳法蘭加工面無焊渣或其它材質(zhì)雜物，如果有焊渣或雜物需清理。

圖3 舵槳座法蘭車削加工

圖4 舵槳座

(3) 舵槳裝置采用井式安裝。

通過主甲板Ф4 000mm開孔將舵槳裝置由主甲板上部吊入舵槳艙，直至舵槳裝置與法蘭上端面無間隙貼合。通過舵槳裝置止推器調(diào)整舵槳裝置的對中位置，測量V型槽至舵槳裝置法蘭邊緣距離(如圖4所示)，滿足以下要求，同時(shí)保證舵槳裝置的沖壓標(biāo)志(前、后、左、右)與舵槳法蘭座所做標(biāo)記對正。

E1=E2,F1=F2

對中結(jié)束后加工其中鉸制孔螺栓，隨后檢查輸入端法蘭面距標(biāo)記點(diǎn)的距離，檢查中心線距法蘭上端面的距離，檢查安裝角度的正確性。圖5為在塢內(nèi)的舵槳裝置圖。

圖5 舵槳裝置圖

4 軸系安裝

(1) 軸系安裝條件。

舵槳裝置安裝完畢，主機(jī)按安裝圖要求初定位后，應(yīng)測量舵槳裝置輸入端法蘭距主機(jī)輸出端短軸后法蘭的尺寸及舵槳軸線與主機(jī)曲軸中心線間距離，若尺寸不符合圖紙要求，需對主機(jī)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)將軸系中除萬向軸以外的其它各中間軸按要求聯(lián)接好, 初步放置到所要求的安裝位置。萬向軸處用長度相等的對心裝置代替, 然后調(diào)整各軸承支撐, 便得對心裝置的尖端相互對準(zhǔn), 并按主機(jī)的要求, 校正與主機(jī)相聯(lián)接的軸中心線, 從而找到整個(gè)軸系的理想位置。

(2) 中間軸定位安裝。

上船安裝短軸、中間軸前將對心環(huán)和導(dǎo)環(huán)安裝在中間軸承端部，如圖6所示。導(dǎo)環(huán)作用是將中間軸與軸承隔離開來，防止安裝及運(yùn)輸過程中中間軸碰撞中間軸承。對心環(huán)的作用是將中間軸固定在中間軸承中心處，這樣軸系處于軸承中心線位置，便于軸系校中。

圖6 對心環(huán)和導(dǎo)環(huán)

進(jìn)行中間軸的定位，軸系中間軸承已由舵槳廠家事先安裝于中間軸上，可不進(jìn)行調(diào)整。中間軸由機(jī)艙進(jìn)入，并穿過水密壁的開孔。中間軸承如圖7所示，用臨時(shí)頂推裝置按實(shí)際安裝位置臨時(shí)固定。 (3) 對心裝置調(diào)整。

調(diào)整上述臨時(shí)頂推裝置，使中間軸的兩端法蘭、舵槳裝置輸入端的法蘭、短軸尾部一端上軸系調(diào)整工具,即對心裝置位置滿足工藝要求，如圖8、9所示。圖10為實(shí)船測量對心裝置B的長度，表1為核應(yīng)急保障船ZP端對心裝置測量結(jié)果舉例。

圖7 中間軸承安裝典型圖

對心裝置原理是[4]：

① 根據(jù)兩相交直線確定唯一平面的原理, 為保證萬向軸及其輸入、輸出軸在一個(gè)平面內(nèi), 應(yīng)采取對心裝置, 使得萬向軸輸入、輸出軸的中心線相交。

② 根據(jù)等腰三角形兩底角相等的原理, 為保證萬向軸的中間軸與主、從動(dòng)軸的軸間角相等, 應(yīng)采取對心裝置, 使得輸入、輸出軸中心線的交點(diǎn)到兩軸法蘭端面的距離相等。

③ 要保證萬向軸的中間軸兩端軸叉在同一平面內(nèi), 主要由萬向軸制造商及在船上安裝萬向軸時(shí)保證。不要輕易拆開萬向軸中間的花鍵部分, 如必須拆開, 則安裝時(shí)應(yīng)注意兩端軸叉的相對方向。

表1 核應(yīng)急保障船ZP端對心裝置測量結(jié)果

圖8 對心裝置布置圖

圖9 對心裝置 圖10 核應(yīng)急保障船對心裝置測量

(4) 高彈聯(lián)軸節(jié)安裝。

將彈性聯(lián)軸節(jié)連接至主機(jī)，調(diào)節(jié)各主機(jī)各頂升螺栓和調(diào)整墊塊，架設(shè)如圖11所示千分表，使短中間軸與聯(lián)軸節(jié)間的叉口和偏移滿足工藝要求，同時(shí)要求主機(jī)各缸曲臂差值滿足要求，以及彈性聯(lián)軸節(jié)與短軸連接后其軸向?qū)χ虚g隙均勻，且在要求范圍內(nèi)。

圖11 高彈聯(lián)軸節(jié)校中

5 主機(jī)及軸系最終定位

復(fù)校中間軸、中間軸承、萬向聯(lián)軸節(jié)和主機(jī)位置符合要求后，研配主機(jī)調(diào)整墊片，鉸制緊配地腳螺栓孔，隨后安裝各地腳螺栓；研配中間軸承調(diào)整墊片，安裝其緊固螺栓；安裝萬向聯(lián)軸節(jié)；拆卸中間軸承對心環(huán)和導(dǎo)環(huán)；最終復(fù)核萬向聯(lián)軸節(jié)安裝，圖12為安裝后的萬向聯(lián)軸節(jié)，表2為復(fù)核萬向聯(lián)軸節(jié)安裝的測量數(shù)據(jù)舉例。

圖12 ZP端萬向聯(lián)軸節(jié)(左舷)

ZP端萬向聯(lián)軸節(jié)(P表示左舷)GEWES4136-97測量點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值誤差值最大值測量結(jié)果A1-Pmm--384.6A2-Pmm--360.7B1-Pmm--384.7B2-Pmm--360.6C1-P965mm±15mm-964α1-Pdegrees(α-P)-(β-P)=±0.5°6.5°3.5°～4°之間(查閱下方表格)β1-Pdegrees(α-P)-(β-P)=±0.5°6.5°3.5°～4°之間(查閱下方表格)萬向聯(lián)軸節(jié)安裝角度對應(yīng)表α1-P&β1-PA1-P&B1-PA2-P&B2-P3.5384.3362.14.0385.9360.4

6 結(jié)論

以上便是4 000 kW拖船軸系安裝過程，從中可以看出全回轉(zhuǎn)拖船的Z型軸系安裝特點(diǎn)。在具體安裝過程中,根據(jù)Z型軸系自身的特點(diǎn), 嚴(yán)格按照安裝說明書要求操作，采用得當(dāng)?shù)陌惭b工具，同時(shí)通過相關(guān)船舶標(biāo)準(zhǔn)檢測安裝質(zhì)量，從而確保整個(gè)軸系的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1] Niigata-ken: Niigata Power Systems Co., Ltd.INSTALLATION MANUAL[S].2011.

[2] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).CB/Z 338-2005 船舶推進(jìn)軸系校中[S].2005.

[3] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).CB/Z 338-2005 中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].2005.

[4] 張言才.艉舵槳裝置全回轉(zhuǎn)拖船艉井的定位安裝與軸系排裝[J].江蘇船舶，2000，2：29-32.

The Installation Inspection of Full-rotating Z Type Shaft

YU Zhi-qiang

(Qinhuangdao branch, CCS, Qinhuangdao Hebei 066000, China)

The Z type shaft has been widely used in the engineering ships. The installation process has its own characteristics which are different from the conventional shaft. So this paper takes the Z type shaft installation of 4 000 kW tug as an example and introduces the Z type shaft installation process and quality inspection in detail. Finally, we hope the reader get the benefit form this paper.

Z type shaft Rudder propeller Shaft installation Alignment tool

于志強(qiáng)(1983-)，男，工程師。

U664

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