单艉管轴承船舶轴系安装及校中应用研究

李广余

(中国船级社泰州办事处， 江苏 泰州 225300)

单艉管轴承船舶轴系安装及校中应用研究

李广余

(中国船级社泰州办事处， 江苏 泰州 225300)

船舶轴系作为船舶的关键性设备，其工作的可靠性不仅直接影响船舶的安全、性能和使用寿命，而且对船舶的运行经济效益也有重大影响。在船舶的建造过程中，对轴系的安装及正确合理地校中显得尤为重要。

轴系安装 直线校中 合理校中

1 引言

在推进装置中，从发动机输出法兰到推进器之间以传动轴为主的一整套设备称为轴系，其主要任务是用于连接主机与螺旋桨，将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨所产生的推力通过推力轴承传递给船体，以实现推进船舶的目的。

船舶轴系校中，是按一定要求和方法，把轴系连接成一定状态，使船舶主推进轴系的布置、轴承负荷、轴的附加弯曲应力在规范要求或设备厂技术标准允许范围内的设计和安装过程，从而保证船舶轴系的安全使用。按轴系校中原理，一般分为轴系直线校中、轴系合理校中。目前大型船舶的轴系校中一般采用合理校中法，其实质是按一定的要求和方法，通过支承变位的手段将轴系呈曲线状态敷设，以使各轴承负荷及轴段应力都处于允许范围内或达到最佳分配，以保证轴系与之相连接的机械能持续正常地运转。这种方法设备简单、精度较高，适用于被测量轴承附近易于布置千斤顶，具体的轴承负荷测量在下文中进行阐述。

在进行轴系负荷计算时，取消艉管前轴承，其中间轴承及主机主轴承的负荷分配更为合理。下文将以一艘艉管仅设置后轴承的51 000 dwt散货船为例，分析轴系的安装及轴承负荷测量的过程。

2 艉轴临时前轴承的安装

按照图1的要求把艉轴的临时前轴承(T.B)安放到正确的轴向位置。艉轴的临时前轴承(T.B)的高度必须正确调整，使得艉轴在这个临时前轴承的支点处，轴中心的高度与轴在后轴承支点处的高度相同，可采用光学望远镜或激光的方法来实现。也可采用在艉管镗孔时，把临时前轴承一同镗出的方法。

调整好艉轴的临时前轴承后，可将艉轴安放到艉管轴承内，然后安装艉管前、后密封及螺旋桨等相关部件。

3 中间轴的安装及开口、偏移值(GAP&SAG)测量

当螺旋桨及导流罩等附件在艉轴上安装完毕后，不能保证艉轴与艉轴临时前轴承的底部相接触，根据《轴系校中计算书》的要求，需在艉轴法兰中间加一个3 000 kg向下的力。随即按照图1所示安装中间轴及临时支撑(T.S)。

图1 艉轴临时前轴承和中间轴临时支撑位置示意图

调整中间轴承和临时支撑的高度，直到艉轴法兰与中间轴法兰的SAG1和GAP1的测量值满足表1的要求。然后，调整柴油机机座下的支撑，直到柴油机后法兰与中间轴法兰的SAG2与GAP2满足表2的要求，调整时需注意考虑主机环氧垫块浇注后，环氧1/1 000 mm的收缩量。在实际施工过程中，GAP和SAG的误差应该≤±0.05 mm。

表1 GAP1和SAG1的数值

4 联结轴系

GAP1 & SAG1及GAP2 & SAG2调整好以后，两对法兰就可以进行联结，其联结按如下步骤进行：

表2 GAP2和SAG2的数值

(1) 调整艉轴临时轴承(T.B)的垂直高度，使得中间轴法兰与艉轴法兰的GAP和SAG为零。然后用冷冻法安装连接螺栓，并紧固。

(2) 调整临时支撑(T.S)的垂直高度，使得中间轴法兰与主机法兰的GAP和SAG为零。然后用冷冻法安装连接螺栓，并紧固。

(3) 移去艉轴临时轴承(T.B)和中间轴临时支撑(T.S)和艉轴法兰上3 000 kg的力。

(4) 检查并调整前密封的间隙，使其满足制造厂的要求。

(5) 检查并记录主机各缸的臂距差，确保其满足主机厂商的要求。如其超出规定要求，可以通过移动主机自由端的上下位置进行调整。

5 轴承负荷测量

JACK1的力和相对应的轴位移即可确定轴承的负荷(见图2)，即得到中间轴承负荷。

图2 轴承负荷测量时JACK1位置

(1) 油泵向千斤顶泵油，使轴顶起，记录油泵油压力每升高2 MPa时轴的顶升量及相应的油压强。当轴顶升到一定的程度，顶升位移曲线斜率产生突变时油泵停止泵油。

(2) 油泵缓慢降压，记录油泵油压强每降低2 MPa时轴的下降量及相应的油压力。油泵油压强与轴位移的数据记录如表3所示。

表3 千斤顶油压与轴位移

(3) 作千斤顶油压力与轴垂直位置曲线。按记录的轴上升、下降量及相应的油压强，作出油泵油压强与轴位移曲线，延长曲线中上升与下降曲线的直线段与水平轴相交，交点分别为P1、P2，如图3所示。

(4) 计算所测轴承的实际负荷。

式中：K为轴承顶举系数，从《轴系校中计算书》中查找，此处为0.927；S为千斤顶的活塞面积(mm2)，此处为5 024mm2；P1、P2为千斤顶上升及下降油压力(MPa)，直接从图3中读取，分别为7.35、9.45MPa。

根据上述公式计算后可得出中间轴承的实际负荷为P实际=39.1kN，从《轴系校中计算书》中可以查得中间轴承负荷的计算值为P计算=38.94kN。由此得出，0.8P计算≤P实际≤1.2P计算，满足《钢质海船入级规范》要求。若此处测出的负荷超出规定要求，则需要调整中间轴承或主机垫块的厚度，调整后按上述流程重新进行测量，直至测出的负荷在规定范围之内。

按照主机厂家的要求，一般还需对主机最后3个主轴承负荷进行测量，测量步骤与上述相同。

6 结束语

在船舶进行校中之前，需确认满足如下的校中条件：

(1) 船舶上层建筑、主机、锅炉、发电机以及其他重大设备均已吊装就位。在校中过程中，船上应无重大设备的迁移及压载的变更。

(2) 轴系区域船体的加工及装焊工程应结束。

(3) 船舶区域的温度应稳定并尽可能均匀。

(4) 艉管装置已安装完毕。

(5) 在船舶处于漂浮状态时，考虑采取防止艉轴移动或转动的措施。

(6) 在船舶处于正常的漂浮状态时，螺旋桨的侵水状态应尽量与计算书中描述得相近。

在船舶进行轴承负荷测量时，千斤顶的安放位置应严格按照《轴系校中计算书》进行，其直接影响测量结果的准确性。

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Shafting Installation and Alignment Analysis of Single Stern Tube Bearing Ship

LI Guang-yu

(Taizhou Office, China Classification Society， Taizhou Jiangsu 225300, China)

Ship shafting is the key equipment of the ship, its working reliability not only directly affects the safety of the ship, the performance and service life, but also have a major impact on the economic benefits of the ship. Therefore during the shipbuilding, it is particularly important for shafting installation and rational alignment.

Shafting installation Line alignment Rational alignment

李广余(1983-)，男，工程师。

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