淺談船舶軸系的安裝與校中

趙曉東

摘 要：船舶軸系是船舶動力裝置中重要組成部分之一。其作用是將主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳;并將螺旋槳產(chǎn)生的推力通過軸系和推力軸承傳遞給船體，進而推動船舶前進或后退。軸系的組成主要包括：推力軸、中間軸、尾軸及各軸承，尾軸管及密封裝置等。海船的軸系重量大，長度長，對軸系的制造、校中與安裝有較高的技術要求，本文通過理論知識和船廠的實踐并選擇實例對軸系安裝、校中等進行分析。

關鍵詞：船舶;軸系鏜孔;安裝;校中

0引言

船舶軸系是船舶推進裝置中的核心組成部分之一。在船舶建造、修理過程中，軸系的安裝、校中極為重要，其質量的好壞將導致船舶推進系統(tǒng)能否正常運行，甚至影響到船舶航行的安全性與可靠性，因此對軸系的安裝、校中尤其重要。

1 實船案例概況

本文以3676KW拖輪為例，概述了船舶軸系的安裝、校中技術等。

該船軸系的布置如下（如圖1）：本船采用雙機雙軸系設計，機艙在船舶中部，發(fā)動機與尾軸之間以中間軸連接。此軸系裝置中，尾軸、中間軸及主機曲軸之間用法蘭聯(lián)軸節(jié)連成一體。中間軸有兩個滑動軸承支撐，尾軸裝于尾軸管中。尾軸管的前端固定在橫艙壁上，尾部固定在船體尾柱孔中。該船采用新瀉ZP全回轉式舵槳。

2 軸系的安裝與校中

在拖輪建造過程中，軸系的安裝工作步驟如下：首先是在造船船體中確定其軸系和舵系的中心線位置（俗稱軸、舵系拉線），然后進行軸系的鏜孔作業(yè)，對相關零部件的加工和車間裝配，然后是在船臺現(xiàn)場對軸系及附件的安裝和配對，最后進行軸系校中和裝配。

2.1 軸、舵系拉線

進行軸、舵系拉線工作的前提是：造船進度已經(jīng)推進到船體大合攏結束之后，船體在船臺上的各支撐良好可靠;在船舶軸、舵系布置區(qū)域內(nèi)，主甲板以下的焊接和矯正工作已結束，船上所有沖擊性和振動性的作業(yè)施工已停止;船體的各輔助拉攀與支撐也已拆除;所有的艙室及油水柜都已經(jīng)經(jīng)焊縫檢驗及水密實驗合格;施工和質檢人員熟悉有關軸技術文件和工藝，并準備好各種施工工具和測量工具。

拉線工作分粗拉線、精拉線兩步。粗拉線的步驟如下：

（1）拉線前，在艉管通過的船體橫肋板上開拉線孔，根據(jù)拉線中心線開孔。在前壁和后壁開孔分別設復板，船上安裝。

（2）實船復核尾軸長度，數(shù)據(jù)提供至內(nèi)場確定尾管長度。按圖紙整體焊接尾管，并精加工至規(guī)定尺寸，環(huán)縫焊結合處須經(jīng)預熱焊接后保溫2小時，焊后做無損探傷和水壓試驗。

（3）將尾管自尾向首穿入，穿裝軸轂至圖紙要求位置，依次安裝后軸轂及支架、中間軸轂及支架，利用找正工具根據(jù)拉線鋼線現(xiàn)場支撐，校正并焊接。

（4）根據(jù)主機及減速齒輪箱安裝圖，依次確定齒輪箱和主機固定墊片位置，經(jīng)交驗合格后方可焊接。

（5）確定中間軸長度，沿軸線測量舵槳中心點至主機軸端的實際長度，根據(jù)軸系布置圖和尾管裝置總圖，計算出實際長度與理論長度的差值，計算出中間軸的實際長度，經(jīng)檢驗員認可提供給內(nèi)場加工。

精拉線時，舵系拉線與軸系拉線同步進行，技術要求相同。該船舵系與軸系在#0距基線1800毫米相交并互相垂直，軸系與舵系的中心線相交度應不大于2毫米，兩線垂直度不大于0.5毫米。

2.2 軸系零件的加工

整船的軸系加工，是通過對尾軸、中間推力軸、聯(lián)軸器等各零部件分別進行精確加工，然后用鉸配螺栓把各部件連接組裝而完成的。

所有軸系鑄件在加工前均應檢驗合格，并按圖紙及相關工藝加工到位，檢驗合格。最后，按船臺實測提供的數(shù)據(jù)對中間軸的尺寸進行加工，兩端法蘭分別與液壓聯(lián)軸器和齒輪箱輸出法蘭同鉸螺孔，并按照實測數(shù)據(jù)配置鉸孔螺栓。

通常在尾軸工作軸頸處采用紅裝工藝，將銅套安裝在尾軸軸頸上，這不僅可以防止海水腐蝕尾軸，延長其使用壽命，在后期使用中還可以對磨損的銅套進行車床加工，或局部拆換。對于尾軸的非工作軸頸處，也需包環(huán)氧樹脂，以防止海水腐蝕。

研配螺旋槳錐孔，是在車間將螺旋槳軸架起，以軸尾端的椎體為基準，研配螺旋槳孔，使二者的結合面達到規(guī)范要求，經(jīng)過反復研配并檢測合格后，做好二者之間的標記，等待裝船。

2.3 軸系的安裝和配對

2.3.1尾軸管及其附件的安裝

主機安裝完成后，根據(jù)主機的位置找出軸系中心線，用激光光靶找出導流罩的中心，從而確定軸系中心線，據(jù)此中心線安裝導流罩。

尾軸管裝船前，檢查清理確保內(nèi)部的干凈光滑。在尾軸管吊裝到達安裝位置時，在其前端裝上前密封，在法蘭上安裝墊片，并涂抹密封膠，再將尾軸管用手拉葫蘆調平之后進行安裝到位，安裝螺栓只是用來預緊定位，切記不可過緊。

尾管裝置中設有油潤滑（或水潤滑）的尾軸密封裝置。本船安裝的是油潤滑的金屬環(huán)式密封裝置，其首部密封的作用是封油，使其不漏入船內(nèi)，尾部密封則擔負著封水和封油的雙重任務。此密封裝置的制造及安裝精度較高，待尾軸安裝完畢后，須進行油壓試驗，泵油壓力為軸系中心線至船舶重載水線間距離的1.5倍水壓（一般不大于0.1MPa），保持壓力五分鐘不應有滑油滲漏。

2.3.2軸系及其附件的安裝

將軸系的各分段及附件運至船臺現(xiàn)場安裝，首先將軸轂內(nèi)的雜質等清吹干凈。先逐一安裝軸承座，再采取冷裝法安裝軸承，裝好軸承壓蓋。從尾端向首端穿裝尾軸，軸承與軸徑接觸部分涂油以減少摩擦。

尾軸穿好后，安裝前密封裝置。再安裝中間軸及尾軸的各液壓聯(lián)軸器及防護罩。

2.3.3軸系的配對

所謂軸系配對，就是指將軸系的各軸段置于同一直線上，檢測并矯正其同軸度符合要求，然后鉸鏜法蘭上的螺栓孔，并配置相應的螺栓、固緊等一系列工作的總稱。這項工作的關鍵，就是對法蘭螺栓孔的鉆鉸和螺栓的配置，以及軸的對接工藝。

軸的對接和配對工藝流程為：

（1）在兩軸法蘭連接處裝入臨時螺栓，用塞尺檢查法蘭結合面及兩法蘭外圓平齊度，兩組數(shù)值均在允許范圍內(nèi)，則認為兩法蘭基本同心。

（2）在法蘭結合處和一條軸的中間位置分別安裝百分表，轉動軸系以檢查兩軸的法蘭結合處偏移量（即曲折值）是否在允許范圍內(nèi)，則認為兩軸同軸度符合要求。如曲折值超標，則必須刮削法蘭面來消除曲折，并重新裝配檢測。

（3）對接工作完成后，可進行鉸孔工作。此時，保持全部臨時螺栓上緊狀態(tài)，先拆去其中1至3個臨時螺栓，分步鉸孔作業(yè)[1]。

（4）每一組螺栓、螺孔鉸配完成后，分別進行裝配，換掉臨時螺栓。

2.4 軸系的校中

船舶軸系在運轉中承受著復雜的應力和負荷，為了保證軸系長期安全可靠的運轉，首先是在設計時要保證軸系具有足夠的強度及剛度，其次在軸系安裝時也要保證各軸段合理的位置、狀態(tài)，使軸系各段內(nèi)的應力及各軸承上的負荷均處在合理范圍內(nèi)。除此以外，軸系校中質量的好壞，也起著至關重要的作用。所謂軸系校中，是指按一定的要求和方法，將軸系敷設成某種狀態(tài)，其全部軸承上的負荷及各軸段內(nèi)的應力數(shù)值都處在允許范圍內(nèi)，從而保證軸系安全性和可靠性。

按照原理，可以將軸系校中劃分為三類：（1）按直線校中原理校中：A按法蘭上嚴格規(guī)定的偏中值校中;B按法蘭上計算允許偏中值校中;C用光學儀器校中;D用樣軸校中。（2）按軸承上允許負荷，用測力計校中。（3）按軸承上合理負荷進行校中。

在本船建造過程中，軸系采用直線校中原理進行校中，按法蘭上嚴格規(guī)定的偏中值校中。

軸系校中工作，應在船體密封性試驗及軸系安裝驗收合格后，停止船上敲擊和強烈震動的作業(yè)，停止移動船上的重大設備并均衡壓載，并在無日光直接照射的情況下才能進行。船舶下水前對軸系進行臨時固定，待下水后，使船體在自由漂浮狀態(tài)下，調整船舶為正浮狀態(tài)，使螺旋槳葉不露出水面，拆除軸系設備的臨時固定裝置，脫開主機齒輪箱的所有外接管路的接口，再進行軸系的校中工作。

首先，檢測機艙后壁到液壓聯(lián)軸節(jié)的距離，確認其值應與下水前一致。從船尾向船首依次進行軸系校中：校正液壓聯(lián)軸器法蘭，再校正齒輪箱輸出法蘭與主機飛輪。即以艉軸系為基準校正齒輪箱，再以齒輪為基準校正主機。對于已經(jīng)與液壓聯(lián)軸節(jié)安裝成一體的尾軸自由放置在尾管內(nèi)，會因受重力影響中段下垂，在進行校中時要注意檢查并排除撓度影響。

然后，對于中間軸，在兩端距法蘭端面1/5處設置臨時支撐定位，然后采用直尺法找正[1]，調整中間臨時支撐的位置，使尾軸與中間軸法蘭滿足規(guī)范要求[2]。

最后，對軸系各軸段的聯(lián)軸器和法蘭，以及中間軸承、齒輪箱和主機的安裝底座依次進行安裝固定。

3 結語

近幾年，世界各國的造船技術取得了日新月異的發(fā)展，同時在海船向大型化、無人化方向的發(fā)展過程中，對船舶軸系的制造加工、安裝調試也提出了更高要求，我們在造船工藝改進的道路上還有很長的路要走。在今后的造船實踐和理論研究中，我將繼續(xù)努力進取，不斷改進工藝和嘗試更多研究，為我國造船和海運事業(yè)的發(fā)展出力獻策！

參考文獻

[1] 許寶森.船舶動力裝置與安裝[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 姚壽廣.船舶動力裝置[M].北京：北京國防工業(yè)出版社，2006.