长轴系船舶分段式艉管找中的安装工艺

董庆全，闻 涛

(黄海造船有限公司，山东 威海 264309)

长轴系船舶分段式艉管找中的安装工艺

董庆全，闻 涛

(黄海造船有限公司，山东 威海 264309)

针对目前在长轴系船舶上采用油润滑轴承分段式艉管应用案例相对较少的情况，对某公务船轴系在实际生产设计施工过程中艉管形式的选择和艉管找中定位工艺的确定进行研究，并详细介绍艉管找中具体施工工艺及注意事项。采用该工艺建造后,船舶前、中、后轴承同轴度符合标准。

长轴系校中；找中；艉管；照光；拉钢丝

0 引言

受机舱艉部线型、船体稳性及作业需要等各方面因素限制，目前仍有船舶采用中前机舱布置，特别是公务船和工程船以及一些特种船舶。该布置造成推进系统轴系长度过长，中间轴、轴承数量增多，对轴系的安装提出了更高的要求。一些特殊型船舶，因艉轴、艉管长度过长，且轴承需要长期在高速重载工况下运行，使得水润滑轴承无法满足其作业工况需要，仍需采用油润滑轴承，因此，过长的封闭式艉管及过多的支撑轴承对轴系设计施工提出了更高的要求。本文以采用双轴系分段式艉管的某千吨级公务船为例，就其在实际设计安装过程中遇到的重点、难点进行简要分析。

1 轴系基本情况

某千吨级公务船采用双机、双可调桨推进系统。轴系总长约32 700 mm，每套轴系由2根中间轴、1根艉轴组成，其布置简图如图1所示。每根中间轴设有2只中间轴承；推力轴承在减速齿轮箱内部；艉轴穿过前、后艉轴架，进入轴隧并采用法兰液压联轴器与中间轴相连，在前后艉轴架及轴隧处共设3道重力式油润滑艉轴承支撑艉轴。艉轴总长度16 900 mm，安装施工精度和变形量控制要求较高，难度较大。

2 关键工艺的确定

2.1艉管形式的选择

常规的油润滑艉轴承的艉轴长度较短，艉管内仅设前、后艉轴承，因此通常采用整体式艉管。艉管可以在车间进行加工预装，施工环境较好，加工精度高，很容易保证轴承的同轴度。但是该船的艉轴设有3道艉轴承，艉管总长度约13 000 mm，若采用整体式艉管，无论是机械加工还是变形量控制的难度都非常大，也很难找到合适的加工设备，因此选择相对简易的分段式艉管，前、后艉管在艉轴承定位后焊接封闭形成整体式艉管。艉轴艉管结构图见图2。

2.2艉管定位工艺的选择

常规的分段式艉管安装目前采用镗孔工艺，因而镗孔质量的好坏将直接受到镗杆刚度和刀具磨损的影响。考虑到本船轴系过长，若采用镗孔工艺，镗杆长度需要超过13 000 mm，很难保证加工质量，所以采用目前已经相当成熟的环氧树脂的技术工艺，相对于传统的镗孔工艺施工将更加简单快捷。本船艉管选用环氧树脂浇注工艺进行施工时，先浇注定位艉轴承，后分段封焊轴承之间空间，最终形成整体封闭式艉管便于轴承油润滑。

2.3找中工艺的确定

在实际生活中要保证3个以上的点完全共线难度很大，只能确保各点尽可能共线，即使这样保证多点共线的难度仍然将随点数的增加呈几数倍的增长。该船艉轴共设3道轴承，以该船轴线为理论线，船厂需要严格保证3道轴承各自中心线与轴系理论线尽可能重合，同轴度尽可能小。经过分析讨论，认为利用照光法能有效地保证前、中、后3道轴承整体的直线性。但由于激光对周围环境变化过于敏感，对操作人员的操作能力和观察能力要求很高，往往在实际测量过程中并不能很精确地测出每道轴承与轴系中心线的重合度。拉钢丝虽然由于下垂量的关系，不能很好地对3道轴承整体的直线性进行有效测量。拉钢丝测量时，但相对于照光法，更加简单直观便于测量，可对每道轴承与轴系中心线的平行度进行有效的校核，防止各个轴承在任一角度与轴系中心线存在角度偏差。由于钢丝的下垂量受钢丝长度影响较大，为尽可能消除钢丝下垂量的影响，可采用分段拉钢丝配合照光法予以解决。

由于轴系找中的好坏将直接影响轴承负荷的分布及轴系振动和磨损故障的发生，同时该船采用长轴系可调桨，因此为严格保证该船的实际效果，经过综合考虑，本船轴系找中采用照光与分段拉钢丝相结合的方法，舵系仍旧采用传统拉钢丝法，舵系线与轴系线同时找中。

3 轴系找中

为保证达到最佳找中效果，对轴系找中工艺的每一步关键定位安装工序均采用照光法跟拉钢丝法相结合的方法，故本船轴系找中照光与拉钢丝分3次进行：

第1次照光拉线定位船体主要构件，如主机、齿轮箱基座、艉轴架、轴毂、中间轴承基座；

第2次照光拉线定位前、中、后轴承位置并分时段复检轴线；

第3次照光报检船东、船检并浇注定位前、中、后艉轴承。

3.1轴系找中条件

轴系照光工序必须在主船体的焊接工作、舱柜密性试验和主要设备的吊装工作基本结束后进行，艉轴架、轴毂及主机、齿轮箱基座等关键零部件已基本就位，以避免大量焊接工作及新增重量造成的变形影响。同时，选择在晚上或阴雨天进行照光工序,以避免船体因温度变形而影响轴系中心线的准确性。找中时应停止一切产生振动和有干扰作业的活动，以确保结果的准确性。

3.2基准点和基准靶定位

两轴线分别在船中线两侧对称布置，距中线的距离为2 300 mm；轴线与基线倾角约为0.262 8°，一端在Fr9处距基线1 650 mm，另一端在Fr60处距基线1 800 mm。艉基准靶位置确定在Fr4，靶芯距中2 300 mm，高度距基线1 636 mm；艏基准靶位于Fr75主机基座前部，靶芯距中2 300 mm，高度距基线1 845 mm。其定位示意图如图3所示。基准靶确定后应牢固固定，使其在找中过程中不得有松动、变形等影响找中精度的现象产生。基准靶的靶芯即基准点的定位应经质检处、船检和船东三方共同认可验收后锁定靶芯位置。艏、艉基准点应与轴系理论中心线重合，偏差应不大于3 mm。

3.3第1次照光拉线(轴系粗找中)

(1)在Fr5后约2 000 mm处搭一平台，将激光经纬仪安放其上(如图3所示)。

(2)打开并调整激光经纬仪，使其十字线与艏艉两基准点的十字线重合，锁定经纬仪。

(3)通过照光定位钢丝靶KI、KII、KIII。

(4)在前、后艉轴架及轴毂内孔两端各放置2只投影靶，各焊接件按照由前向后的顺序依次找正，使投影靶的十字线与经纬仪的十字线重合。

(5)检查照光线与轴系中心线是否一致，如不一致应重新调整照光线。

(6)在中间轴承座基座、齿轮箱基座及主机基座处安放测量支承，用于测量基座的高度及轴系中心线的对称度。

(7)将靶组的靶心换上划线靶芯，在人字架后端面及艉管轴承座的前后端面划上基准圆并打上定位点作标记，以备定位前、中、后轴承用。

(8)钢丝靶KI、KII、KIII穿入钢丝并拉紧，记录各待定位构件与钢丝之间定位数据。

(9)定位焊接主机、齿轮箱基座和前、后艉轴架及前端轴毂。前、后艉轴架焊接前必须用槽钢、角铁等进行加强固定,防止焊接变形过大。焊接时应根据轴系的钢丝线随时检查变形情况,及时进行焊接修正。

(10)用测距仪测量距离，并在主机及齿轮箱基座上划出螺栓孔的位置。

3.4第2次照光拉线(轴系精确找中)

(1)穿入前、中、后轴承，按照上述粗拉线预留标记，先后调整定位后、中、前艉轴承位置。后轴承套法兰与后艉轴架后端面之间环氧浇注理论厚度为25 mm，前艉轴承法兰与前艉轴毂前端面之间环氧浇注理论厚度为20 mm。

(2)打开激光经纬仪，再次校核其与轴系理论中心线是否重合，并校核各主要定位安装尺寸是否在允差范围内，若超出允差可对理论轴线进行微量调整。

(3)在各艉轴承两端装上定心法兰及投影靶靶芯，按照由后向前的顺序依次校验其与艏、艉部基准靶的同轴度，通过调整顶丝调整定位各艉轴承。

(4)校核前、中、后3道轴承的同轴度，精确定位前、中、后3道轴承，保证其同轴度，同时确保轴承定位后环氧厚度不小于12 mm。

(5)钢丝靶KI、KII、KIII穿入钢丝并拉紧。

(6)用内卡钳测量每道轴承与钢丝的同轴度，如有偏差，做微量调整，确保每道轴承与轴系中心线在水平和垂直方向均不存在扭曲。

(7)定位好后需连续几天每天早上、傍晚、半夜做测量并记录3道轴承的变化情况。

3.5第3次照光(报检)

待3道轴承稳定变化，每天船体温度最低时测量3道轴承同轴度合格后，再次打开激光经纬仪报船东、船检认可，认可后浇注定位各轴承。

4 结语

按以上工艺方法建造后，前、中、后艉轴承同轴度经现场验船师复查，完全符合船舶行业标准要求。穿入艉轴，检查艉轴与轴承安装间隙，也符合技术要求，即间隙均处于上方，左、右间隙基本相等，下方用0.05 mm塞尺无法塞入。通过系泊、航行试验，各项技术指标均达到设计要求。经过近2年的使用观察，本船轴承使用情况良好。但是，轴系找中过程中还应关注以下问题：

(1)照光法与拉钢丝法各有利弊，对于长轴系船舶，轴系找中采用照光法与拉钢丝法相结合可以提高找中准确性。

(2)长轴系船舶一般艉部较长,线型变化较大，最终浇注定位前对主要部件进行分时段连续观测,对记录的数据进行分析整理,摸清其变化规律和变化范围以及变化的趋势等，以保证最佳的找中效果。

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U661.91+1

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2017-05-11

董庆全(1978—)，男，工程师，从事船舶工程设计工作。