解析船舶轴系定位中心线测定及工装设计

王静雯 方磊

1. 江南造船（集团）有限责任公司 上海 201913；

2. 上海中船三井造船柴油机有限公司 上海 201306

引言

轴系安装作为船舶工业设计制造的关键构成部分，影响着船舶总体设计以及建设水平。定位孔作为轴心安装期间的重要一环，在很大程度上影响着轴系安装的最终成效。所以，相关的工作人员务必要强化对定位孔设施安装设计工作的探索力度，明晰定位孔的装配标准、安装形式以及安装注意事项，由此提升定位孔装置安装的精准程度以及质量水平，提升小型船舶机械设施的总体制造水准。船舶轴系定位工程要求的设施工装多且烦琐，同时都属于非标产品。伴随我国信息技术水平不断提升，开始步入互联网时代，在设计小型船舶机械轴系安装定位孔设施期间，通常需要依托于计算机技术予以辅助执行，接着再利用计算机软件对机械设施安装定位予以操作，如此一来就可以弥补传统人力控制出现的不足点，降低人为因素所引发的偏差，提升设施安装的精准程度，确保定位孔设施设计的科学性。利用在线检测非磁性材料的检测频率进一步评判自动拟合情况，协助相关的工作人员迅速、精准地完成定位孔方位的设计以及安装工作，为将来小型船舶机械设施的应用以及建造奠定重要基础。基于此，笔者将进一步阐述船舶轴系定位中用光学仪器法测定中心线工艺及该项所需要的工装设计措施。

1 小型船舶机械轴系设计研究概述及设计原理

1.1 设计概述

小型船舶机械轴系即轴承、轴以及其他构建的总体称呼，轴系在船舶机械体系内，发挥着转矩传输、支持零件以及辅助运作的效用。船舶机械设施内的轴系通常包括主轴轴系以及传动轴系部分，其中，主轴在构件之中属于执行方，在很大程度上影响着机械设施功能的发挥和设备运作。所以，较之于传动轴，其对主轴设计以及装配精准程度的标准较高，在设计小型机械设备轴系的过程中，通常会把轴系安置在水线下端，这就导致一些轴系要长期在水体内进行运作，其运作环境的条件不佳，极易产生氧化的问题，不仅如此，在工作期间，也常常会遭到船体装载以及变形等因素的不良影响，其受力状态不均衡，从而缩减轴系的应用周期。所以，在设计轴系期间，相关的工作人员务必要对小型船舶机械设施的应用环境以及应用标准予以细分化，明晰影响轴系顺利应用的多方面因素，同时采取针对性的措施予以防范，确保轴系装置能够顺利运作。不仅如此，要求小型船舶机械设施的轴系结构契合有关行业的相关标准，其抗震属性较强，尽量降低机械轴系对船体变形的影响程度，从而需要保证设备拥有较佳的密封效果[1]。

1.2 设计原理

伴随我国技术水平不断提升，诸多新型化的材料以及设施被运用至小型船舶机械设施之中。现如今，小型船舶机械轴系会采取轻量的碳纤维复合非磁性材料，该材料能够减小小型船舶机械设备的重量，提升机械设备的灵活程度，延续它的投入运作周期。不过，在采用碳纤维复合材料期间，超声波定位常常会给材料的性能带来诸多不利的影响。所以，相关的工作人员需要采取磁场定位手段完成小型船舶机械轴系安装定位孔的连接以及安装工作，通过埋孔连接定位系统的设计及应用，如此一来，可以大幅度地提升小型船舶机械轴系定位孔加工的精准程度以及品质水平，防止定位孔方位偏离引发的不良问题，小型船舶机械设备定位孔设计和应用的成效。一般状况下，相关的工作人员需要把船舶机械轴系的安装结构划分成内侧以及外侧，定位孔的装配环节一般就是在内侧工件上进行。在对接定位期间，要求相关的工作人员在内侧工件的埋孔中装配一定的柱型永磁体，然后再利用磁性传感器对外侧工件外表层的磁场强度予以核查。除此之外，相关的工作人员还能够相应地通过检测频率的变化值评估小型船舶机械轴系安装定位孔的实际方位，最终提升定位孔设计方位的精准程度以及合理程度。

2 船舶轴系定位中心线测定

2.1 用光学法建立轴系理论中心线

轴系理论中心是在船舶设计过程中所确定的轴系中心线，是船舶设计与安装的基准，能够为船舶的主机安装、轴承安装、轴系安装提供中心线标准，确保轴系安装不偏离中心线位置。在船舶设计过程中，通常采用光学法建立轴系理论中心线[2]，轴系布置图如图1所示。

图1 轴系布置图

轴系理论中心线的测量流程如下：

第一，采用标尺调整基准标靶高度，并且锁紧基准标靶；

第二，采用激光经纬仪建立轴系理论中心线，首先将激光经纬仪固定于三脚架上，调整激光经纬仪的水平位置，确保激光经纬仪处于水平；将激光经纬仪的光斑落在基线上，利用光斑测量轴系位置，通过调节确保标靶十字中心位置与光斑重合，调整经纬仪高度，令激光通过基准点的十字中心，所得到的激光即为轴系理论中心线。在确定轴系理论中心线后，以此为依据，定位船舶的其他轴系设备，控制相关设备的左右位置、上下高度等参数，确保轴系设备安装符合船舶需求。

2.2 使用激光经纬仪进行尾轴管的定位

采用激光经纬仪定位尾轴管，确定尾轴管的安装工艺以及安装位置。船舶尾轴管通常由轴承壳体和尾管构成。采用激光经纬仪定位尾轴管并且安装尾轴管的工艺流程如下：

第一，装备光靶，将光靶零件按照图2所示进行装备，将靶心装入靶体后，安装在光靶调整架上，调整靶心的位置，为后续的测量提供条件；

第二，在尾轴管前后轴承位安装光靶，首先在船舶尾管处设置十字线，并且标号确定为轴，在尾轴管前后轴承位上各安装一只光靶，利用角尺检查靶心端面和尾管端面的水平位置，控制尾管轴线的垂直线，调整光靶使之与尾管轴承位孔同轴，其水平偏差控制在0.1mm以内；

第三，安装尾轴管并且调整，将尾轴管装配后整体上船，按照定位明确尾管位置，并且根据轴系理论中心线进行调整，对尾轴管的上下位置以及左右位置进行调整，按照先远后进的方式进行调整，确保其与轴系理论中心线偏差在1mm以内，调整后进行检查，重点检查尾管和支撑套内壁之间的间隙以及中心位置，检查后固定尾轴管。尾轴管安装的方法包括焊接法、环氧树脂粘接法和压入法，通常采用环氧树脂粘接法进行固定，该方法粘接强度高，尾轴管固定性好[3]。

图2 光靶零件及装配示意图

3 船舶主机与轴系安装项目工艺装备设计与应用

为了满足船舶轴系定位测定的需求，按照以下流程进行工艺装备设计和安装：

第一，光靶与调整架的设计，光靶主要包括靶心、靶体构成，将靶心装入靶体内，并且根据光靶的需求设计调整架，调整架应该满足光靶调整的需求，确保光靶靶心的有机玻璃十字架和基准点重合；

第二，尾管和调整支架的设计，根据船舶设计的需求设计加工尾管，同时设计支撑调整尾管的调整支架，通过螺钉调节尾轴管的上下和左右的位置。将工艺装备与电脑相连接，能够准确地识别图像，为位置调整提供参考。

在实际的应用中，接受光靶测量中心点后，由计算机接入激光束中心的测量，并且自动测量中心点的偏差值。屏幕上显示偏差值，为船舶轴系紧缺安装提供依据。相比于传统的轴系中心线测量工艺，采用激光经纬仪进行定位，具有高效、精准的特征。采用这种方式进行定位，能够减少不良对中带来的不良震动，避免产生异常荷载，为船舶的持续运行打下基础。从当前的船舶轴系安装来看，激光经纬仪已经广泛地应用于轴系设备和尾轴管的定位和安装中，具有良好的经济效益和应用前景[4]。

4 结束语

综上所述，小型船舶机械轴系安装定位孔装置的设计从整体上来看能够对定位孔的数据进行精确的记录，并检测柱型永磁体的状态，有效减少定位孔以及轴系安装的环节和复杂程度，提高设备安装质量，减少失误问题，保证船舶航行的安全性和可靠性。小型船舶机械轴系安装定位孔装置的设计直接关系着机械轴系的功能是否能够得到正常稳定的发挥，所以需要加强对机械轴系安装定位孔装置设计工作的研究与重视，开发设计小型船舶的机械轴系并进行实验校验，保证小型船舶电气系统结构的稳定性，提高定位系统的设计水平和应用效果，提升小型船舶机械轴系安装定位孔装置的精准度。