主機(jī)、齒輪箱基座總段安裝的精度控制

張林線, 龔 容

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

主機(jī)、齒輪箱基座總段安裝的精度控制

張林線, 龔 容

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司， 上海 200129)

通過對(duì)總段搭載的反變形進(jìn)行控制，對(duì)主機(jī)、齒輪箱基座定位安裝中的前期準(zhǔn)備工作、定位測(cè)量進(jìn)行控制，最終達(dá)到縮短船臺(tái)施工周期、確保軸線安裝精度的目的。

主機(jī)、齒輪箱基座 總段搭載 精度控制

1 前言

艦船的主機(jī)、齒輪箱基座是船舶軸舵系中的三大件之一。由于艦船的軸系比一般船舶的軸系長(zhǎng)，而船體是根據(jù)廠內(nèi)的需要?jiǎng)澐譃槿舾蓚€(gè)分段制造，因此艦船的軸系往往是處于跨越數(shù)個(gè)分段的狀態(tài)。常規(guī)的施工方案是待主船體施工達(dá)到一定的狀態(tài)，通過初照光確定軸系位置之后再進(jìn)行主機(jī)、齒輪箱基座的安裝，這就造成整個(gè)軸系系統(tǒng)施工周期較長(zhǎng)。目前，我公司承建的某系列艦船如果按傳統(tǒng)的工藝方法施工就會(huì)大量占用船臺(tái)周期。在生產(chǎn)時(shí)間緊、任務(wù)急、周期短的情況下，為了能夠改善這種現(xiàn)象，該船被要求實(shí)施總段搭載的新工藝。這也為主機(jī)、齒輪箱基座能夠在總段中的安裝創(chuàng)造了有利條件，然而主機(jī)、齒輪箱基座在總段安裝的方法尚屬首次，這一新工藝的實(shí)施實(shí)際上就是將軸舵系統(tǒng)的工作前移，最終達(dá)到縮短船舶軸舵系施工時(shí)間的目的。由于主機(jī)、齒輪箱基座是屬于軸舵系中的三大件之一，它在總段中安裝精度的好壞將直接影響到主機(jī)墊片和軸的安裝精度，同時(shí)還可能出現(xiàn)主機(jī)、齒輪箱基座結(jié)構(gòu)與船體結(jié)構(gòu)的錯(cuò)位現(xiàn)象。為此，我們將通過對(duì)總段搭載的精度控制來解決基座與船體結(jié)構(gòu)的錯(cuò)位，對(duì)完工總段的測(cè)量調(diào)整來確定主機(jī)、齒輪箱基座的定位要求，對(duì)主機(jī)、齒輪箱基座定位檢測(cè)來確保其安裝精度要求。

2 狀況分析

主機(jī)、齒輪箱是船舶驅(qū)動(dòng)力的核心。一般是處在船體的機(jī)艙區(qū)域，該船主機(jī)、齒輪箱基座是設(shè)置在EZ01總段之中。而EZ01總段是由前后兩個(gè)底部、兩對(duì)舷側(cè)及甲板和橫艙壁等分段組成。尤其是兩個(gè)底部分段的大接縫處于主機(jī)基座的中間(見圖1)。

圖1 主機(jī)、齒輪箱基座定位示意圖

由此可見，分段與分段之間的肋距控制將是主機(jī)、齒輪箱基座總段安裝質(zhì)量保證的前提?？偠沃g的肋距控制不好會(huì)直接造成主機(jī)、齒輪箱基座和船體底部分段的橫向肋板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生錯(cuò)位。另外主機(jī)、齒輪箱基座是兩組相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的組合體，它們之間的尺寸及各自的水平要求也決定了以后軸系的安裝質(zhì)量。

3 精度要求

主機(jī)、齒輪箱基座在全船的軸系中是一部分?；陌惭b不光對(duì)船體結(jié)構(gòu)有要求，且對(duì)軸系中心線也有更高的要求。如果在安裝過程中對(duì)主機(jī)、齒輪箱基座的高度、寬度、前后的尺寸控制不佳會(huì)對(duì)以后的全船軸系的安裝產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。因此設(shè)計(jì)上對(duì)主機(jī)、齒輪箱基座的安裝明確了精度要求(見表1)。

針對(duì)如此高的安裝要求，如何平衡它們之間的關(guān)系，保證主機(jī)、齒輪箱基座在總段的安裝符合精度要求，同時(shí)又能在船臺(tái)總段搭載后最終滿足軸系技術(shù)要求是我們需要攻克的難關(guān)。

表1 主機(jī)基座、齒輪箱基座安裝精度

4 實(shí)施過程

4.1 總段搭載的精度控制

機(jī)艙區(qū)域的分段實(shí)行總段搭載工藝方法，為主機(jī)、齒輪箱基座能夠在總段安裝提供了基礎(chǔ)。因此，總段搭載精度的好壞將直接影響到主機(jī)、齒輪箱基座的安裝精度。前文已分析，由于主機(jī)、齒輪箱基座在機(jī)艙區(qū)域內(nèi)的安裝位置跨越兩個(gè)底部分段，因此控制兩個(gè)底部分段之間的肋距是總段搭載中應(yīng)該重點(diǎn)注意的區(qū)域。在兩個(gè)底部分段搭載時(shí)，如果分段之間的肋距或大或小或有超差都會(huì)引起主機(jī)基座與底部分段的肋板產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象(見圖2)。故而在確定兩分段之間的余量時(shí)一定要向理論肋距靠攏，且滿足精度要求。

圖2 主機(jī)基座與底部分段肋板錯(cuò)位示意圖

其次，總段是由底部、舷側(cè)、甲板、橫艙壁等若干個(gè)分段組合而成。針對(duì)底部分段在搭載焊接后會(huì)產(chǎn)生上翹變形的問題，我們采用在總段搭載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加放反變形工藝方法來進(jìn)行控制。同時(shí)在底部分段裝焊結(jié)束后對(duì)分段的中心線作必要的修正，為總段完工后安裝主機(jī)、齒輪箱基座做好充分的準(zhǔn)備。

4.2 主機(jī)、齒輪箱基座定位精度控制

4.2.1 主機(jī)、齒輪箱基座安裝前期準(zhǔn)備工作

(1) 勘劃主機(jī)、齒輪箱基座安裝對(duì)合檢驗(yàn)線。主機(jī)、齒輪箱基座安裝不但對(duì)軸系中心線有要求，且主機(jī)、齒輪箱基座與底部分段的結(jié)構(gòu)也要求對(duì)筋。所以在EB01、EB02內(nèi)底板上勘劃出縱橫向結(jié)構(gòu)的對(duì)合檢驗(yàn)線，并做好標(biāo)記。此對(duì)合線是主機(jī)、齒輪箱基座入位后檢測(cè)定位位置正確與否的依據(jù)。

(2) 完工總段狀態(tài)測(cè)量。分段在搭載過程中會(huì)出現(xiàn)變形和產(chǎn)生誤差，為消除這些問題必須對(duì)完工總段進(jìn)行狀態(tài)測(cè)量?；惭b前應(yīng)連續(xù)三天對(duì)船體基線撓曲進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)還應(yīng)對(duì)總段水平度、中心線偏差進(jìn)行測(cè)量(見表2)。特別是對(duì)基線的測(cè)量應(yīng)做評(píng)估或調(diào)整確認(rèn)。

表2 總段狀態(tài)測(cè)量表(平臺(tái)階段)

(3) 主機(jī)、齒輪箱基座各定位基準(zhǔn)線的標(biāo)定。在齒輪箱基座面板上標(biāo)記出齒輪箱輸出軸中心線、齒輪箱輸入軸中心線。在主機(jī)基座面板上標(biāo)記出肋位線、主機(jī)中心線。依據(jù)輪機(jī)專業(yè)的相關(guān)要求拉出主機(jī)、齒輪箱基座定位鋼絲線(主機(jī)中心線、齒輪箱輸入、輸出軸中心線)。

4.2.2 主機(jī)基座、齒輪箱基座安裝定位

(1) 齒輪箱基座定位。齒輪箱基座在整個(gè)軸系系統(tǒng)中是近于起點(diǎn)(交點(diǎn))。因此，對(duì)于主機(jī)、齒輪箱兩組基座中應(yīng)先將齒輪箱基座進(jìn)行定位安裝。在齒輪箱基座吊到位后，可進(jìn)行初步調(diào)整基座位置，使肋位線、輸出軸中心線與定位基準(zhǔn)線基本吻合。同時(shí)采用了以下方法來確?；陌惭b精度。

① 調(diào)整基座前后位置：對(duì)準(zhǔn)基座FR93+250肋位線和船體FR93+250肋位線。同時(shí)測(cè)量FR98壁到基座FR93+250肋位處距離(每側(cè)基座應(yīng)測(cè)內(nèi)外兩點(diǎn))。

② 調(diào)整基座左右位置：使基座齒輪箱輸入軸中心線對(duì)準(zhǔn)2 250 mm鋼絲線，齒輪箱輸入軸中心線對(duì)準(zhǔn)1 500 mm鋼絲線。

③ 調(diào)整基座前后水平：調(diào)整基座高低位置，使基座面板與鋼絲線處于平行狀態(tài)，對(duì)基座實(shí)施定位焊。

④ 切割余量，定位基座：根據(jù)基座面板上表面至鋼絲線的實(shí)測(cè)尺寸(理論尺寸936 mm)，計(jì)算出余量值。在基座下端劃出余量線，切割余量。復(fù)測(cè)各基準(zhǔn)線，固定基座。

(2) 主機(jī)基座的定位。

主機(jī)、齒輪箱在軸系系統(tǒng)中是兩組相互依存的設(shè)備系統(tǒng)，為此主機(jī)基座與齒輪箱基座的安裝有著密切的關(guān)聯(lián)性。由此在安裝齒輪箱基座時(shí)，同時(shí)還應(yīng)考慮到主機(jī)基座的安裝位置。也就是說，主機(jī)基座除了應(yīng)按照前面齒輪箱基座要求定位外，還要注意主機(jī)基座與船體底部分的結(jié)構(gòu)不能錯(cuò)位。同時(shí)還應(yīng)滿足主機(jī)基座與齒輪箱基座之間的尺寸應(yīng)符合技術(shù)要求。否則會(huì)影響到以后軸系安裝中的調(diào)節(jié)塊精度(見圖3)。

在整個(gè)主機(jī)基座安裝定位中，除了應(yīng)滿足齒輪箱基座的安裝精度要素外，還應(yīng)確保主機(jī)基座的左右基面保持水平。對(duì)主機(jī)、齒輪箱基座在總段定位過程中的各項(xiàng)要素，必須做好焊前和焊后的測(cè)量記錄(見圖4)。

主機(jī)、齒輪箱基座在總段中的安裝不是最終的狀態(tài)，而該總段在船臺(tái)的搭載才是決定主機(jī)、齒輪箱安裝質(zhì)量的決定因素。因此，在總段吊離前應(yīng)對(duì)牽涉主機(jī)、齒輪箱基座的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量記錄。使總段船臺(tái)定位時(shí)應(yīng)保持與平臺(tái)階段的總段狀態(tài)一致性。在總段船臺(tái)定位結(jié)束后應(yīng)對(duì)總段狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)應(yīng)對(duì)基座的水平度進(jìn)行復(fù)測(cè)，如水平度不滿足精度要求，應(yīng)對(duì)總段狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。總段定位結(jié)束后，輪機(jī)專業(yè)根據(jù)船臺(tái)標(biāo)桿基線復(fù)測(cè)鋼絲線。船體專業(yè)根據(jù)輪機(jī)專業(yè)意見，必要時(shí)對(duì)總段狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

圖3 主機(jī)、齒輪箱基座相關(guān)尺寸示意圖

圖4 主機(jī)、齒輪箱基座測(cè)量要素示意圖

5 效果

在實(shí)施主機(jī)、齒輪箱總段安裝的新工藝后，在五條船的實(shí)際操作中，基座軸中心線與船體中心線偏差≤2 mm，基座腹板與軸中心線間距偏差±1 mm，基座面板上表面距軸中心線高度偏差+3 mm，基座橫向水平偏差≤2 mm，前后位置±2 mm。該項(xiàng)目的定位、裝焊報(bào)驗(yàn)一級(jí)品率均達(dá)到了100%。由于改變了傳統(tǒng)的工藝方法，使船臺(tái)軸系安裝周期縮短了約20天，因此，無論是從安裝精度還是從安裝周期來看都取得了比較明顯的效果。

6 結(jié)束語

當(dāng)今世界的造船技術(shù)不斷創(chuàng)新，造船工藝如不及時(shí)改變和提高必然會(huì)給企業(yè)效益帶來很大沖擊，新工藝和技術(shù)在造船領(lǐng)域的實(shí)施是必然的趨勢(shì)。而此文介紹實(shí)施的主機(jī)、齒輪箱基座在總段中的安裝新工藝、新技術(shù)正好順應(yīng)了這一趨勢(shì)的發(fā)展。目前此新工藝已在該系列船中得到了穩(wěn)定的應(yīng)用，同時(shí)也為同類船舶的建造提供了很好的鑒見。

[1] 魏莉潔,何志標(biāo).船舶建造工藝[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2010.

[2] 張關(guān)明.鋼材的水火彎曲與矯正[M].北京：人民出版社,1986.

[3] 黃浩.船體工藝手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,1989.

[4] 高介祜.船體建造精度管理[M].北京：中國(guó)船舶工業(yè)總公司出版,1988.

[5] GJB國(guó)軍標(biāo)準(zhǔn).GJB 3182-98水面艦船船體建造精度要求[S].1998.

[6] 雷世明.焊接方法與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

The Installation Accuracy Control of Base Sections of Main Machine and Gear Box

ZHANG Lin-xian, GONG Rong

(Hudong Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The reverse deformation control of general section carrying is expounded, the prior period preparatory and positioning survey of base sections positioning and installation of main machine and gear box are introduced in this article. The berth period is shortened, the axis installation precision is guaranteed.

The base of main machine and gear box General section carrying Precision control

張林線 (1958-)，男，工程師。

U671

B