長軸系船舶分段式艉管找中的安裝工藝

董慶全，聞 濤

(黃海造船有限公司，山東 威海 264309)

長軸系船舶分段式艉管找中的安裝工藝

董慶全，聞 濤

(黃海造船有限公司，山東 威海 264309)

針對目前在長軸系船舶上采用油潤滑軸承分段式艉管應(yīng)用案例相對較少的情況，對某公務(wù)船軸系在實際生產(chǎn)設(shè)計施工過程中艉管形式的選擇和艉管找中定位工藝的確定進行研究，并詳細介紹艉管找中具體施工工藝及注意事項。采用該工藝建造后,船舶前、中、后軸承同軸度符合標準。

長軸系校中；找中；艉管；照光；拉鋼絲

0 引言

受機艙艉部線型、船體穩(wěn)性及作業(yè)需要等各方面因素限制，目前仍有船舶采用中前機艙布置，特別是公務(wù)船和工程船以及一些特種船舶。該布置造成推進系統(tǒng)軸系長度過長，中間軸、軸承數(shù)量增多，對軸系的安裝提出了更高的要求。一些特殊型船舶，因艉軸、艉管長度過長，且軸承需要長期在高速重載工況下運行，使得水潤滑軸承無法滿足其作業(yè)工況需要，仍需采用油潤滑軸承，因此，過長的封閉式艉管及過多的支撐軸承對軸系設(shè)計施工提出了更高的要求。本文以采用雙軸系分段式艉管的某千噸級公務(wù)船為例，就其在實際設(shè)計安裝過程中遇到的重點、難點進行簡要分析。

1 軸系基本情況

某千噸級公務(wù)船采用雙機、雙可調(diào)槳推進系統(tǒng)。軸系總長約32 700 mm，每套軸系由2根中間軸、1根艉軸組成，其布置簡圖如圖1所示。每根中間軸設(shè)有2只中間軸承；推力軸承在減速齒輪箱內(nèi)部；艉軸穿過前、后艉軸架，進入軸隧并采用法蘭液壓聯(lián)軸器與中間軸相連，在前后艉軸架及軸隧處共設(shè)3道重力式油潤滑艉軸承支撐艉軸。艉軸總長度16 900 mm，安裝施工精度和變形量控制要求較高，難度較大。

2 關(guān)鍵工藝的確定

2.1艉管形式的選擇

常規(guī)的油潤滑艉軸承的艉軸長度較短，艉管內(nèi)僅設(shè)前、后艉軸承，因此通常采用整體式艉管。艉管可以在車間進行加工預(yù)裝，施工環(huán)境較好，加工精度高，很容易保證軸承的同軸度。但是該船的艉軸設(shè)有3道艉軸承，艉管總長度約13 000 mm，若采用整體式艉管，無論是機械加工還是變形量控制的難度都非常大，也很難找到合適的加工設(shè)備，因此選擇相對簡易的分段式艉管，前、后艉管在艉軸承定位后焊接封閉形成整體式艉管。艉軸艉管結(jié)構(gòu)圖見圖2。

2.2艉管定位工藝的選擇

常規(guī)的分段式艉管安裝目前采用鏜孔工藝，因而鏜孔質(zhì)量的好壞將直接受到鏜桿剛度和刀具磨損的影響?？紤]到本船軸系過長，若采用鏜孔工藝，鏜桿長度需要超過13 000 mm，很難保證加工質(zhì)量，所以采用目前已經(jīng)相當(dāng)成熟的環(huán)氧樹脂的技術(shù)工藝，相對于傳統(tǒng)的鏜孔工藝施工將更加簡單快捷。本船艉管選用環(huán)氧樹脂澆注工藝進行施工時，先澆注定位艉軸承，后分段封焊軸承之間空間，最終形成整體封閉式艉管便于軸承油潤滑。

2.3找中工藝的確定

在實際生活中要保證3個以上的點完全共線難度很大，只能確保各點盡可能共線，即使這樣保證多點共線的難度仍然將隨點數(shù)的增加呈幾數(shù)倍的增長。該船艉軸共設(shè)3道軸承，以該船軸線為理論線，船廠需要嚴格保證3道軸承各自中心線與軸系理論線盡可能重合，同軸度盡可能小。經(jīng)過分析討論，認為利用照光法能有效地保證前、中、后3道軸承整體的直線性。但由于激光對周圍環(huán)境變化過于敏感，對操作人員的操作能力和觀察能力要求很高，往往在實際測量過程中并不能很精確地測出每道軸承與軸系中心線的重合度。拉鋼絲雖然由于下垂量的關(guān)系，不能很好地對3道軸承整體的直線性進行有效測量。拉鋼絲測量時，但相對于照光法，更加簡單直觀便于測量，可對每道軸承與軸系中心線的平行度進行有效的校核，防止各個軸承在任一角度與軸系中心線存在角度偏差。由于鋼絲的下垂量受鋼絲長度影響較大，為盡可能消除鋼絲下垂量的影響，可采用分段拉鋼絲配合照光法予以解決。

由于軸系找中的好壞將直接影響軸承負荷的分布及軸系振動和磨損故障的發(fā)生，同時該船采用長軸系可調(diào)槳，因此為嚴格保證該船的實際效果，經(jīng)過綜合考慮，本船軸系找中采用照光與分段拉鋼絲相結(jié)合的方法，舵系仍舊采用傳統(tǒng)拉鋼絲法，舵系線與軸系線同時找中。

3 軸系找中

為保證達到最佳找中效果，對軸系找中工藝的每一步關(guān)鍵定位安裝工序均采用照光法跟拉鋼絲法相結(jié)合的方法，故本船軸系找中照光與拉鋼絲分3次進行：

第1次照光拉線定位船體主要構(gòu)件，如主機、齒輪箱基座、艉軸架、軸轂、中間軸承基座；

第2次照光拉線定位前、中、后軸承位置并分時段復(fù)檢軸線；

第3次照光報檢船東、船檢并澆注定位前、中、后艉軸承。

3.1軸系找中條件

軸系照光工序必須在主船體的焊接工作、艙柜密性試驗和主要設(shè)備的吊裝工作基本結(jié)束后進行，艉軸架、軸轂及主機、齒輪箱基座等關(guān)鍵零部件已基本就位，以避免大量焊接工作及新增重量造成的變形影響。同時，選擇在晚上或陰雨天進行照光工序,以避免船體因溫度變形而影響軸系中心線的準確性。找中時應(yīng)停止一切產(chǎn)生振動和有干擾作業(yè)的活動，以確保結(jié)果的準確性。

3.2基準點和基準靶定位

兩軸線分別在船中線兩側(cè)對稱布置，距中線的距離為2 300 mm；軸線與基線傾角約為0.262 8°，一端在Fr9處距基線1 650 mm，另一端在Fr60處距基線1 800 mm。艉基準靶位置確定在Fr4，靶芯距中2 300 mm，高度距基線1 636 mm；艏基準靶位于Fr75主機基座前部，靶芯距中2 300 mm，高度距基線1 845 mm。其定位示意圖如圖3所示。基準靶確定后應(yīng)牢固固定，使其在找中過程中不得有松動、變形等影響找中精度的現(xiàn)象產(chǎn)生。基準靶的靶芯即基準點的定位應(yīng)經(jīng)質(zhì)檢處、船檢和船東三方共同認可驗收后鎖定靶芯位置。艏、艉基準點應(yīng)與軸系理論中心線重合，偏差應(yīng)不大于3 mm。

3.3第1次照光拉線(軸系粗找中)

(1)在Fr5后約2 000 mm處搭一平臺，將激光經(jīng)緯儀安放其上(如圖3所示)。

(2)打開并調(diào)整激光經(jīng)緯儀，使其十字線與艏艉兩基準點的十字線重合，鎖定經(jīng)緯儀。

(3)通過照光定位鋼絲靶KI、KII、KIII。

(4)在前、后艉軸架及軸轂內(nèi)孔兩端各放置2只投影靶，各焊接件按照由前向后的順序依次找正，使投影靶的十字線與經(jīng)緯儀的十字線重合。

(5)檢查照光線與軸系中心線是否一致，如不一致應(yīng)重新調(diào)整照光線。

(6)在中間軸承座基座、齒輪箱基座及主機基座處安放測量支承，用于測量基座的高度及軸系中心線的對稱度。

(7)將靶組的靶心換上劃線靶芯，在人字架后端面及艉管軸承座的前后端面劃上基準圓并打上定位點作標記，以備定位前、中、后軸承用。

(8)鋼絲靶KI、KII、KIII穿入鋼絲并拉緊，記錄各待定位構(gòu)件與鋼絲之間定位數(shù)據(jù)。

(9)定位焊接主機、齒輪箱基座和前、后艉軸架及前端軸轂。前、后艉軸架焊接前必須用槽鋼、角鐵等進行加強固定,防止焊接變形過大。焊接時應(yīng)根據(jù)軸系的鋼絲線隨時檢查變形情況,及時進行焊接修正。

(10)用測距儀測量距離，并在主機及齒輪箱基座上劃出螺栓孔的位置。

3.4第2次照光拉線(軸系精確找中)

(1)穿入前、中、后軸承，按照上述粗拉線預(yù)留標記，先后調(diào)整定位后、中、前艉軸承位置。后軸承套法蘭與后艉軸架后端面之間環(huán)氧澆注理論厚度為25 mm，前艉軸承法蘭與前艉軸轂前端面之間環(huán)氧澆注理論厚度為20 mm。

(2)打開激光經(jīng)緯儀，再次校核其與軸系理論中心線是否重合，并校核各主要定位安裝尺寸是否在允差范圍內(nèi)，若超出允差可對理論軸線進行微量調(diào)整。

(3)在各艉軸承兩端裝上定心法蘭及投影靶靶芯，按照由后向前的順序依次校驗其與艏、艉部基準靶的同軸度，通過調(diào)整頂絲調(diào)整定位各艉軸承。

(4)校核前、中、后3道軸承的同軸度，精確定位前、中、后3道軸承，保證其同軸度，同時確保軸承定位后環(huán)氧厚度不小于12 mm。

(5)鋼絲靶KI、KII、KIII穿入鋼絲并拉緊。

(6)用內(nèi)卡鉗測量每道軸承與鋼絲的同軸度，如有偏差，做微量調(diào)整，確保每道軸承與軸系中心線在水平和垂直方向均不存在扭曲。

(7)定位好后需連續(xù)幾天每天早上、傍晚、半夜做測量并記錄3道軸承的變化情況。

3.5第3次照光(報檢)

待3道軸承穩(wěn)定變化，每天船體溫度最低時測量3道軸承同軸度合格后，再次打開激光經(jīng)緯儀報船東、船檢認可，認可后澆注定位各軸承。

4 結(jié)語

按以上工藝方法建造后，前、中、后艉軸承同軸度經(jīng)現(xiàn)場驗船師復(fù)查，完全符合船舶行業(yè)標準要求。穿入艉軸，檢查艉軸與軸承安裝間隙，也符合技術(shù)要求，即間隙均處于上方，左、右間隙基本相等，下方用0.05 mm塞尺無法塞入。通過系泊、航行試驗，各項技術(shù)指標均達到設(shè)計要求。經(jīng)過近2年的使用觀察，本船軸承使用情況良好。但是，軸系找中過程中還應(yīng)關(guān)注以下問題：

(1)照光法與拉鋼絲法各有利弊，對于長軸系船舶，軸系找中采用照光法與拉鋼絲法相結(jié)合可以提高找中準確性。

(2)長軸系船舶一般艉部較長,線型變化較大，最終澆注定位前對主要部件進行分時段連續(xù)觀測,對記錄的數(shù)據(jù)進行分析整理,摸清其變化規(guī)律和變化范圍以及變化的趨勢等，以保證最佳的找中效果。

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U661.91+1

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2017-05-11

董慶全(1978—)，男，工程師，從事船舶工程設(shè)計工作。