趙曉東

摘 要：船舶軸系是船舶動(dòng)力裝置中重要組成部分之一。其作用是將主機(jī)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(guò)軸系和推力軸承傳遞給船體，進(jìn)而推動(dòng)船舶前進(jìn)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(zhǎng)度長(zhǎng)，對(duì)軸系的制造、校中與安裝有較高的技術(shù)要求，本文通過(guò)理論知識(shí)和船廠的實(shí)踐并選擇實(shí)例對(duì)軸系安裝、校中等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：船舶;軸系鏜孔;安裝;校中

0引言

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

1 實(shí)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(shù)等。

該船軸系的布置如下（如圖1）：本船采用雙機(jī)雙軸系設(shè)計(jì)，機(jī)艙在船舶中部，發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)曲軸之間用法蘭聯(lián)軸節(jié)連成一體。中間軸有兩個(gè)滑動(dòng)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(zhuǎn)式舵槳。

2 軸系的安裝與校中

在拖輪建造過(guò)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(jìn)行軸系的鏜孔作業(yè)，對(duì)相關(guān)零部件的加工和車(chē)間裝配，然后是在船臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)軸系及附件的安裝和配對(duì)，最后進(jìn)行軸系校中和裝配。

2.1 軸、舵系拉線

進(jìn)行軸、舵系拉線工作的前提是：造船進(jìn)度已經(jīng)推進(jìn)到船體大合攏結(jié)束之后，船體在船臺(tái)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(jié)束，船上所有沖擊性和振動(dòng)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(yàn)及水密實(shí)驗(yàn)合格;施工和質(zhì)檢人員熟悉有關(guān)軸技術(shù)文件和工藝，并準(zhǔn)備好各種施工工具和測(cè)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(guò)的船體橫肋板上開(kāi)拉線孔，根據(jù)拉線中心線開(kāi)孔。在前壁和后壁開(kāi)孔分別設(shè)復(fù)板，船上安裝。

（2）實(shí)船復(fù)核尾軸長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)提供至內(nèi)場(chǎng)確定尾管長(zhǎng)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(jié)合處須經(jīng)預(yù)熱焊接后保溫2小時(shí)，焊后做無(wú)損探傷和水壓試驗(yàn)。

（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(chǎng)支撐，校正并焊接。

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

（5）確定中間軸長(zhǎng)度，沿軸線測(cè)量舵槳中心點(diǎn)至主機(jī)軸端的實(shí)際長(zhǎng)度，根據(jù)軸系布置圖和尾管裝置總圖，計(jì)算出實(shí)際長(zhǎng)度與理論長(zhǎng)度的差值，計(jì)算出中間軸的實(shí)際長(zhǎng)度，經(jīng)檢驗(yàn)員認(rèn)可提供給內(nèi)場(chǎng)加工。

精拉線時(shí)，舵系拉線與軸系拉線同步進(jìn)行，技術(shù)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(yīng)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(guò)對(duì)尾軸、中間推力軸、聯(lián)軸器等各零部件分別進(jìn)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(yīng)檢驗(yàn)合格，并按圖紙及相關(guān)工藝加工到位，檢驗(yàn)合格。最后，按船臺(tái)實(shí)測(cè)提供的數(shù)據(jù)對(duì)中間軸的尺寸進(jìn)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(shí)測(cè)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(zhǎng)其使用壽命，在后期使用中還可以對(duì)磨損的銅套進(jìn)行車(chē)床加工，或局部拆換。對(duì)于尾軸的非工作軸頸處，也需包環(huán)氧樹(shù)脂，以防止海水腐蝕。

研配螺旋槳錐孔，是在車(chē)間將螺旋槳軸架起，以軸尾端的椎體為基準(zhǔn)，研配螺旋槳孔，使二者的結(jié)合面達(dá)到規(guī)范要求，經(jīng)過(guò)反復(fù)研配并檢測(cè)合格后，做好二者之間的標(biāo)記，等待裝船。

2.3 軸系的安裝和配對(duì)

2.3.1尾軸管及其附件的安裝

主機(jī)安裝完成后，根據(jù)主機(jī)的位置找出軸系中心線，用激光光靶找出導(dǎo)流罩的中心，從而確定軸系中心線，據(jù)此中心線安裝導(dǎo)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(dá)安裝位置時(shí)，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(diào)平之后進(jìn)行安裝到位，安裝螺栓只是用來(lái)預(yù)緊定位，切記不可過(guò)緊。

尾管裝置中設(shè)有油潤(rùn)滑（或水潤(rùn)滑）的尾軸密封裝置。本船安裝的是油潤(rùn)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(dān)負(fù)著封水和封油的雙重任務(wù)。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(jìn)行油壓試驗(yàn)，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(yīng)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(yùn)至船臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)安裝，首先將軸轂內(nèi)的雜質(zhì)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(hù)罩。

2.3.3軸系的配對(duì)

所謂軸系配對(duì)，就是指將軸系的各軸段置于同一直線上，檢測(cè)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(yīng)的螺栓、固緊等一系列工作的總稱。這項(xiàng)工作的關(guān)鍵，就是對(duì)法蘭螺栓孔的鉆鉸和螺栓的配置，以及軸的對(duì)接工藝。

軸的對(duì)接和配對(duì)工藝流程為：

（1）在兩軸法蘭連接處裝入臨時(shí)螺栓，用塞尺檢查法蘭結(jié)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(rèn)為兩法蘭基本同心。

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

（3）對(duì)接工作完成后，可進(jìn)行鉸孔工作。此時(shí)，保持全部臨時(shí)螺栓上緊狀態(tài)，先拆去其中1至3個(gè)臨時(shí)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(jìn)行裝配，換掉臨時(shí)螺栓。

2.4 軸系的校中

船舶軸系在運(yùn)轉(zhuǎn)中承受著復(fù)雜的應(yīng)力和負(fù)荷，為了保證軸系長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，首先是在設(shè)計(jì)時(shí)要保證軸系具有足夠的強(qiáng)度及剛度，其次在軸系安裝時(shí)也要保證各軸段合理的位置、狀態(tài)，使軸系各段內(nèi)的應(yīng)力及各軸承上的負(fù)荷均處在合理范圍內(nèi)。除此以外，軸系校中質(zhì)量的好壞，也起著至關(guān)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(shè)成某種狀態(tài)，其全部軸承上的負(fù)荷及各軸段內(nèi)的應(yīng)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(lèi)：（1）按直線校中原理校中：A按法蘭上嚴(yán)格規(guī)定的偏中值校中;B按法蘭上計(jì)算允許偏中值校中;C用光學(xué)儀器校中;D用樣軸校中。（2）按軸承上允許負(fù)荷，用測(cè)力計(jì)校中。（3）按軸承上合理負(fù)荷進(jìn)行校中。

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

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

首先，檢測(cè)機(jī)艙后壁到液壓聯(lián)軸節(jié)的距離，確認(rèn)其值應(yīng)與下水前一致。從船尾向船首依次進(jìn)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(jī)飛輪。即以艉軸系為基準(zhǔn)校正齒輪箱，再以齒輪為基準(zhǔn)校正主機(jī)。對(duì)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(huì)因受重力影響中段下垂，在進(jìn)行校中時(shí)要注意檢查并排除撓度影響。

然后，對(duì)于中間軸，在兩端距法蘭端面1/5處設(shè)置臨時(shí)支撐定位，然后采用直尺法找正[1]，調(diào)整中間臨時(shí)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(duì)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(jī)的安裝底座依次進(jìn)行安裝固定。

3 結(jié)語(yǔ)

近幾年，世界各國(guó)的造船技術(shù)取得了日新月異的發(fā)展，同時(shí)在海船向大型化、無(wú)人化方向的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)船舶軸系的制造加工、安裝調(diào)試也提出了更高要求，我們?cè)谠齑に嚫倪M(jìn)的道路上還有很長(zhǎng)的路要走。在今后的造船實(shí)踐和理論研究中，我將繼續(xù)努力進(jìn)取，不斷改進(jìn)工藝和嘗試更多研究，為我國(guó)造船和海運(yùn)事業(yè)的發(fā)展出力獻(xiàn)策！

參考文獻(xiàn)

[1] 許寶森.船舶動(dòng)力裝置與安裝[M].北京：人民交通出版社，2007.

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