同心度測(cè)量?jī)x在船舶檢驗(yàn)中的應(yīng)用

胡長(zhǎng)太，吉森林

(南京金陵船廠有限公司，江蘇南京210015)

0 引言

根據(jù)美國(guó)環(huán)保署VGP(2013)要求，從2013年12月19日起，進(jìn)入美國(guó)水域船長(zhǎng)大于等于24 m(約79 in)的所有商船，在其油水界面均需使用環(huán)保油。對(duì)于艉管密封，若采用油潤(rùn)滑系統(tǒng)，則艉管滑油必須采用環(huán)保油。船舶使用環(huán)保油后，多家船廠出現(xiàn)艉管軸承高溫，甚至軸承燒傷的情況。

業(yè)界對(duì)于軸承高溫原因尚未形成一致意見(jiàn)，軸系設(shè)計(jì)、安裝工藝、校中工藝、精度控制以及油品特性等都有可能造成軸承高溫。本文選取通過(guò)提高艉軸承同心度精度的方法來(lái)避免軸承高溫現(xiàn)象的產(chǎn)生，在分析對(duì)比拉線測(cè)量和激光同心度測(cè)量?jī)x特點(diǎn)后，認(rèn)為選用激光同心度測(cè)量?jī)x可以提高艉軸承同心度精度以避免出現(xiàn)軸承高溫現(xiàn)象。經(jīng)散貨船、集裝箱船、貨滾船使用后驗(yàn)證，均未發(fā)生軸承高溫現(xiàn)象。

1 傳統(tǒng)拉線測(cè)量法

1．1 傳統(tǒng)拉線測(cè)量法的特點(diǎn)

拉線法是艉管同心度傳統(tǒng)的測(cè)量方法，它的優(yōu)點(diǎn)如下:

(1)測(cè)量工裝簡(jiǎn)單，只需提供靶架、靶心、鋼絲、內(nèi)徑千分尺等工具便可測(cè)量。

(2)測(cè)量方法比較直觀、容易理解。

(3)測(cè)量范圍適用各種尺寸的艉管。

(4)測(cè)量精度受鋼絲擾度和人為因素影響較大，因此對(duì)測(cè)量者的操作水平要求較高，同時(shí)還需測(cè)量者通過(guò)計(jì)算公式算出測(cè)量位置鋼絲線的下垂量。

1．2 計(jì)算方法

在測(cè)量時(shí)，豎直方向的同軸度受到下垂量的影響，水平方向的同軸度不受下垂量影響。

(1)豎直方向的同軸度=(上方數(shù)據(jù)－下方數(shù)據(jù))/2－下垂量。

下垂量用A表示，其計(jì)算公式如下:

式中:A為下垂量，mm;K為修正系數(shù)，mm·kg/m;X為測(cè)量點(diǎn)距離零點(diǎn)的距離，m;L為2個(gè)零點(diǎn)的距離，m;G為掛重的質(zhì)量，kg。(2)水平同軸度=(左舷數(shù)據(jù)－右舷數(shù)據(jù))/2。將艉管每個(gè)測(cè)量位置的數(shù)據(jù)填入?yún)R總表內(nèi)，從而得到整個(gè)艉管的同心度情況。

某船艉軸管前、后軸承鏜孔后數(shù)據(jù)測(cè)量示意圖如圖1所示。

1．3 拉線測(cè)量法造成的誤差

(1)鋼絲有繞度，具體的繞度值因鋼絲材質(zhì)、鋼絲直徑、鉛垂力等因素不同而不同。特別是在貨滾船長(zhǎng)軸系測(cè)量過(guò)程中，繞度的誤差更加明顯。

(2)螺旋測(cè)微器的手感因不同的操作人員手感差距較大。

(3)鋼絲必須拉在柴油機(jī)輸出端和鑄鋼件外端的中心，這本身就有誤差，而且也很費(fèi)時(shí)間。

因此，使用拉線測(cè)量方法難免會(huì)出現(xiàn)上述誤差，最終導(dǎo)致一些軸承產(chǎn)生高溫甚至燒損的情況。

2 激光同心度測(cè)量?jī)x的特點(diǎn)

為了避免上述誤差，引進(jìn)了瑞典生產(chǎn)的激光同心度測(cè)量?jī)x。它的特點(diǎn)是:測(cè)量方法比拉線法更簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)操作流程，每個(gè)點(diǎn)只需測(cè)量3個(gè)數(shù)據(jù)就可得出圓心實(shí)際位置;測(cè)量精度高，可達(dá)0．001 mm，且測(cè)量距離最大能達(dá)40 m，并不受繞度和人為因素的影響;測(cè)量結(jié)果不需計(jì)算，直接在顯示器里自動(dòng)生成;數(shù)據(jù)的提取非常容易。

圖1 某船艉軸管前、后軸承鏜孔后數(shù)據(jù)測(cè)量示意圖(單位:mm)

3 同心度測(cè)量?jī)x在船舶建造時(shí)的應(yīng)用

根據(jù)測(cè)量程序及精度控制要求，特制定測(cè)量實(shí)施流程。實(shí)施流程如圖2所示。

圖2 測(cè)量的實(shí)施流程

3．1 測(cè)量前的要求及準(zhǔn)備

為了確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，首先要避免在溫差變化較大的情況下開展測(cè)量工作，應(yīng)盡量選擇在夜間或陰天進(jìn)行;其次由于此設(shè)備精度達(dá)到0．001 mm，所以還需清潔測(cè)量位置;最后在架設(shè)設(shè)備測(cè)量前還需對(duì)發(fā)射器、接收器、顯示器等測(cè)量附件進(jìn)行檢查。

3．2 測(cè)量表的制作

測(cè)量表的制作相當(dāng)于測(cè)量前的策劃方案，需要根據(jù)軸系布置和設(shè)計(jì)的形式確認(rèn)測(cè)量多少個(gè)點(diǎn)以及每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)距發(fā)射器的距離。

(1)后軸承加工前，以艉軸承的首部和尾部為首尾靶心進(jìn)行測(cè)量。其首、尾靶心的確定見(jiàn)圖3。

圖3 加工前艉軸承首、尾靶心的確定(單位:mm)

(2)后軸承加工完畢且應(yīng)力消除后，再次以艉軸承的首部和尾部為首、尾靶心進(jìn)行測(cè)量。

(3)鏜孔結(jié)束和軸承壓裝后，分別以前艉管座首部為首靶心，后軸承尾部位置為尾靶心進(jìn)行測(cè)量。其同心度測(cè)量如圖4所示。

圖4 鏜孔和軸承壓裝后同心度測(cè)量

3．3 測(cè)量時(shí)的設(shè)備安裝及數(shù)據(jù)采集

(1)測(cè)量時(shí)需要兩人配合，一人操作。首先對(duì)激光發(fā)射器進(jìn)行架設(shè)和調(diào)整;然后將激光發(fā)射器通過(guò)三爪盤吸附在圓外孔上，通過(guò)位移按鈕和角度按鈕將激光大致調(diào)整在圓中心即可，這樣可以保證在測(cè)量每個(gè)孔時(shí)接收器能完全接收到激光。同心度測(cè)量?jī)x的安裝示意圖如圖5所示。

圖5 同心度測(cè)量?jī)x的安裝

(2)測(cè)量時(shí)只需將接收器在每個(gè)測(cè)量位置采集用于確定1個(gè)圓的3個(gè)數(shù)據(jù)，如圖6中的A，B，C 3點(diǎn)，即可得出圓心O位置。依次測(cè)完每個(gè)孔的圓心位置，通常以首尾2個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，即可得出其他點(diǎn)相對(duì)于首尾2個(gè)圓心連成的基準(zhǔn)線偏差值。具體測(cè)量的數(shù)據(jù)和分析如圖7所示。

圖6 每個(gè)測(cè)量位置采集3個(gè)數(shù)據(jù)

圖7中的數(shù)據(jù)可以清晰看出每個(gè)測(cè)量位置的高低方向、左右方向的偏差量和偏差方向。從圖形可以看出軸孔變化趨勢(shì)，同時(shí)顯示出它的直觀性強(qiáng)，消除了傳統(tǒng)內(nèi)徑千分尺的手感誤差。測(cè)量艉管時(shí)，只需把激光調(diào)整為理論中心線(即激光穿過(guò)首基點(diǎn)和尾基點(diǎn))，每個(gè)點(diǎn)測(cè)量的圓心位置即是實(shí)際該軸承孔圓心相對(duì)于理論中心線高低和左右的偏差。

圖7 測(cè)量的數(shù)據(jù)和分析圖

3．4 測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用

測(cè)量完畢后可以自動(dòng)生成報(bào)表，根據(jù)報(bào)表里的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和處理。

(1)根據(jù)測(cè)量艉管前、后軸承位置的同心度結(jié)果，可以完善施工工藝，確保施工精度。

(2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以確定是否需要對(duì)軸承的斜度進(jìn)行補(bǔ)償。

(3)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可以優(yōu)化軸系校中工藝，盡量降低艉管后軸承上的負(fù)荷。

4 結(jié)語(yǔ)

從上文分析可知，避免軸承高溫，必須提高軸系安裝精度。通過(guò)前期的測(cè)量制定出詳細(xì)的工藝以及在安裝過(guò)程中的嚴(yán)格控制精度等工作，最終可使軸系的安裝精度達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，從而避免軸承高溫。在散貨船、集裝箱船及長(zhǎng)軸系的貨滾船等實(shí)船建造時(shí)使用同心度測(cè)量?jī)x監(jiān)控艉軸管同心度4年期間證明，所造的船從未發(fā)生軸承高溫的問(wèn)題，降低了船舶建造企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，更為后期船舶建造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 吳道娟，張?jiān)栖姡疁\析軸系校中過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)［J］．江蘇船舶，2017，34(2):19-21．