浅析轴系校中过程中的几个关注点

吴道娟，张云军

(1.沪东中华造船(集团)有限公司，上海 200135；2.长江南京航道局，江苏 南京 210011)



浅析轴系校中过程中的几个关注点

吴道娟1，张云军2

(1.沪东中华造船(集团)有限公司，上海 200135；2.长江南京航道局，江苏 南京 210011)

为确保轴系的长期安全运转，保证船舶的安全营运，提出轴系校中过程中的几个关注点。介绍了轴系校中过程中拉线照光、艉轴承安装、复照光、法兰端面的位移和曲折测量以及顶升测力试验工艺流程，重点论述了在轴系校中工艺编制过程中的各个环节中的注意事项，包括前期送审资料的准备以及环境的影响。

轴系校中;拉线照光；法兰位移曲折;顶升测力试验

0 引言

1 拉线照光工艺

1.1 环境情况

为了确保船舶在进行拉线照光时的状态与实际航行时的状态相一致，所以在轴系校中开始前必须首先确认环境情况。

(1)船舶艉部的船体结构、主机基座、中间轴承基座是否完工(包括电焊、火工作业、油漆、机加工等)。

(2)船舶艉部的重型设施设备是否安装完毕。

(3)由于温度对船体整体变形的影响，所以要求室外阳光不是很强烈。

如果上述所有情况与相关退审文件的要求相符，可判定环境情况良好，可以进行拉线照光试验。

1.2 预照光

学校每年会有20多项大大小小的学生活动，每项活动都经过精心设计，例如，春季远足，最远徒步20千米看家乡美景；初一年级诚信宣誓仪式，邀请家长和社会诚信典型观礼；初二年级离队入团仪式；18岁成人仪式，邀请法制副校长宣讲《宪法》；初高三年级毕业典礼，毕业生身穿毕业袍，校长以班级为单位签发毕业贺书；迎国庆升旗仪式；青春仪式等。这些活动，对学生影响巨大，留下终生难忘的回忆。通过这些活动，学生获得心灵的成长，人生也会树立更高的目标。

预照光的步骤如下：在环境情况允许的情况下，用19号琴弦或者激光模拟出2条实际上不存在的“线”，就是通常所说的轴系中心线和舵系中心线，然后再检验轴系中心线和舵系中心线的相交度是否能达到规范要求，进而确定主机基座和中间轴轴承基座的高度。

在模拟2条中心线的时候，首先要预设定这2条直线上的几个点，即为靶点。轴系中心线的靶点应该设置在艉管末端、艉管前端、中间轴承、主机前端或者齿轮箱处。舵系中心线的靶点应该设置在舵基座的中心、挂舵臂铸钢件的上下两端。对于靶点位置的检验方法主要有：望光仪、19号琴弦、激光仪。望光仪检验靶点位置示意图如图1所示，图中字母为靶点。望光仪法的基本原理为：在中心线的一端架设望光仪，通过望光仪去检验所有假设的靶点是否在同一条直线上；如果靶点有偏差，那么可以通过调节望光仪的偏心距来记录这个偏差值，在以后的生产过程中根据这个记录值对实际轴系、舵系进行修正。

1.3 镗孔后艉轴管内径尺寸测量

预照光结束后就进行艉轴管的镗孔作业，镗孔结束后要进行精确的内径测量。在测量过程中，应该邀请现场验船师参与，并且详细记录测量数据。内径尺寸测量后，将根据船厂的质量体系文件和艉轴承厂家的设计资料，对艉轴管的椭圆度和直线度进行分析评估。此时的评估很重要，因为在以后艉轴承加工测量过程中，轴承的外径尺寸、轴承标高以及轴承内斜率都将以此为依据。在这个过程中重点关注以下几个方面：

(1)完整记录镗孔后的内径数据，建议“米”字记录。

(2)靶点中心要精确定位(用千分尺)。

(3)艉轴管镗孔的参考中心线要记录保留以备下次复验时用作参考依据。

2 艉轴承的安装

艉轴管内径尺寸合格后，在船厂质量部门、船东、船检的见证下，进行艉轴承的安装。

(1)安装前，要确保艉轴管的清洁，润滑剂已经准备到位。

(2)安装过程中，要对压入量与压力完整记录，并绘制压入力与压入量曲线，曲线图如图2所示。该曲线一般来说是一条比较光顺的曲线，如果在曲线上突然出现拐点，应该立刻停止安装，以免损坏轴承。分析出原因后采取必要的补救措施，或者把轴承与艉轴管拆开重新安装。

(3)轴承安装完成后再次测量轴承的内径，计算出轴承的椭圆度，以此来确认轴承在压入过程中的变形情况，确保轴承安装的正确性。 需要注意的是，在轴承安装前一定要确认轴承的“TOP”位置，因轴承的偏心、斜率均以此为基准进行测量的。

3 复照光工艺

艉轴承斜度的不精确，可能会影响艉轴转动时和艉轴承之间润滑油膜的建立，在轴承上出现高负荷点而损伤艉轴承，引起艉轴承高温报警。更有甚者，艉轴与轴承在航行过程中出现“抱死”情况，从而使艉轴承彻底损坏，船舶必须进行坞修，对船东造成巨大损失。所以在艉轴承安装完工以后，需要进行再次照光，精确测量轴线以及艉轴承的斜度，以此来确定艉轴管及其轴承加工安装是否都在要求的范围之内，这就是所谓的复照光。复照光的工艺流程与预照光基本一致。复照光的测量数据需要和轴系校中计算书中的设计数据进行比对，比对结果应该与退审文件中的计算结果保持一致。

4 法兰端面的位移和曲折的测量

当复照光验收合格以后，船厂会即时安装艉轴和中间轴。在连接艉轴和中间轴之前，还需要对艉轴、中间轴法兰端面的位移、曲折进行测量。目前，由广泛采用的扰性理论计算出的轴系安装弯曲状态，主要是使各轴承上的负荷能合理分配，在此弯曲状态下所造成的附加负荷和轴内弯曲应力都应在允许的范围内。但在轴系校中时，由于浇塑模块的收缩率和气温与水温差值大产生的船体变形，以及主机滑油投油加温产生基座面变形的影响，使得传动轴连接法兰的位移和曲折数据超出了允许范围。而法兰面的位移及其曲折又是轴系校中的重要参考依据，所以在轴系校中计算书中会给出参考数据以及公差范围。因此，为确保此项质量应做到以下几点：

(1)轴系校中计算书已经退审，并且在该计算书中明确可以在干船坞中进行轴系校中。

(2)中间轴的临时支撑位置要精确、牢固，以减小自身重量对法兰位移的影响。

(3)精加工的时候，需要保证轴的法兰面与轴线的垂直度，以及2根轴的同心度。在测量过程中尽可能保证清洁度，不能有细小的颗粒物附着在法兰的表面，进而影响到最终的读数。

(4)法兰端的位移以及曲折必须详实记录，根据轴系校中计算书中给出的数据来审核其是否合格。图3所示的就是轴系在外加力作用下，法兰端产生的位移和曲折的示意图以及必要的数据。

5 顶升测力试验

轴系法兰端的曲折位移验收合格，艉轴、中间轴和主机飞轮用螺栓连接完成后，进行顶升测力试验。试验前，各轴承上的负荷应该合理分配，并且轴系在弯曲状态下所造成的附加负荷和轴内弯曲应力都应在允许的范围内。顶升测力试验对轴系在各轴承位置的受力进行测量，其结果需要进行2次审核。

(1)由船厂、船东和船检进行现场审核。艉轴顶升测力计算图如图4所示。现场使用主机制造商提供的软件程序，把各轴承处的液压装置压力及其偏移量输入图4右侧的表格中，在图4左侧生成压力与偏移量的曲线图，再以此曲线图和理论参考区间比对，如果结果显示“OK”，则表示该轴承处受力在设计允许范围之内，然后依次对所有需要校验的轴承处进行逐一测量。

(2)把现场审核的数据送回主机制造商处再次进行审核。最终以主机制造商审核结果为准。

6 结语

通过对拉线照光、轴承安装、复照光、轴系法兰曲折位移的测量、轴系连接后顶升测力等几个轴系校中的关键点的研究， 针对各个阶段有可能产生的问题进行深入的分析，努力把隐患消除在萌芽状态，从而确保整个轴系的安装质量。在现代造船的过程中，有很多新工艺和新型的测量技术在不断地更新，比如说分段阶段镗孔、成品艉轴管安装、激光定位轴系以取代传统的拉线照光，这些新技术的应用，必将提高轴系校中的质量，确保轴系的安全运转。

[1] 程国瑞.船舶动力装置原理[M]. 北京：人民交通出版社，1995.

[2] 周继良，邹鸿钧.船舶轴系校中原理及其应用[M].北京：人民交通出版社，1985.

2016-08-29

吴道娟(1981—)，女，工程师,主要从事船舶与海洋工程方面的研究；张云军(1974—)，男，高级工程师，负责造船、修船、管理，节能等工作。

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