軸系校中的研究

劉 其,劉 濤

(江蘇新時代造船有限公司,江蘇靖江 214500)

0 引言

軸系校中的目的是為了保證各軸段上內力和各軸承上的負荷均應處在允許范圍之內。校中安裝順序一般有兩種,一種是在尾軸和主機均已安裝完畢,此時的中間軸及軸承須根據尾軸及主機的實際位置進行校正安裝,另一種是在尾軸安裝完畢后,自尾至首逐節校中安裝中間軸及其軸承,主機在中間軸安裝后再進行校正定位。大中型船舶一般采用后者。本文根據多年建造萬噸船的實踐經驗,介紹建造的11.4萬t油船螺旋槳處于 70%浸沒狀態下校中的方法。

1 軸系校中前的準備工作

(1)尾軸及螺旋槳根據軸系布置圖安裝并已交驗結束。

(2)根據本船軸系布置圖及主機安裝圖要求主機及中間軸承已初步定位。

(3)在中間軸距法蘭端面某處安裝臨時支撐。

(4)刮拂中間軸承座上平面的固定墊塊,用平板檢驗接觸點應均勻分布,每 25 mm2不少于 2～4點,固定墊塊上平面按要求加工成傾斜度 1/100。

(5)調整船舶浮態,使螺旋槳處于 70%浸沒狀態下校中。

2 軸系校中程序

(1)根據校中計算書在尾軸的前端法蘭處用千斤頂加50kN外力。通過調整中間軸的臨時支撐和主機高度,利用直尺和塞尺(或指針裝置)測量艉軸和中軸及中軸和主機端連接處各對法蘭的偏移量和曲折度是否達到校中計算書規定的要求。當上述值達到計算書要求時,在艉軸和中軸及中軸和主機端法蘭連接之前必須交船東船檢認可。

(2)軸系交檢以后,用連接螺栓把中間軸法蘭與尾軸法蘭、中間軸法蘭與主機推力軸法蘭連接起來并上緊。

3 校中數據的檢測

3.1 主機曲軸拐檔差的檢查

主機曲軸拐擋差值應該盡可能接近于 0。曲軸與中間軸連接后,測量最后缸的拐擋差值并與主機廠提供的胎架試驗報告進行比較。如有必要,抬高或降低主機直到其拐擋差值與目標值要求一致為止,也可能要抬高或降低中間軸承以優化校中結果。

環氧澆注前應檢查所有缸的拐擋差。為抵消船舶裝載期間船體的變形,在校中期間,對于最后缸應采用特殊的目標值。目標值公差示例:

11.4 萬t油船選用的是7S60MC-C型主機:目標值=+0.5×限制值,公差為±0.3×限制值。正常情況的最大拐擋差值S60MC-C=最后缸目標值0.28 mm×0.5=+0.14mm,公差(目標限制)值0.28 mm×0.3=±0.08 mm,垂直狀態拐擋差目標值為+0.06mm到+0.22mm之間。

3.2 測量主機后兩檔軸承間隙

測量最后兩道主機軸承的頂部間隙。由于該位置很難進入,因此只從前側測量其間隙,該值是可以接受的。與主機廠提供的胎架試驗報告值進行比較,頂部間隙通常要減小0.05 mm。

3.3 檢查主機底座的平面度

采用拉鋼琴絲的方法測量主機底座的平面度時要注意以下幾點:

(1)鋼琴絲兩端距離主機底座平面的距離必須相等,誤差不超過0.02mm。

(2)鋼絲的所受拉力必須準確,可根據主機廠推薦值。

(3)測量的機座的下垂值時,要考慮鋼琴絲的下沉量,二者相加的結果即為主機底座的下垂值。

3.4 用框式水平儀檢查主機扭曲度

用框架水平儀測量主機扭曲通常是在機座上平面或導滑板的凸輪軸側,在最前一缸和最后一缸進行。具體程序為:

(1)在機座上平面或機架導滑板凸輪軸側,與前后方向垂直的橫向位置,測量最前面氣缸的傾斜偏差。

(2)與上相同,測量最后面氣缸的傾斜偏差。

(3)2次測量結果相減即得主機扭曲度。該扭曲度的允許范圍:最大差值0.1mm/1 000mm。

3.5 測量各檔軸承的負荷

3.5.1 測量中間軸承負荷的步驟

(1)將千斤頂安裝在距中間軸承的某位置,本船在距中間軸承中部偏首550mm處。

(2)慢慢頂升中間軸。

(3)連續記錄每次中間軸被頂升量和千斤頂施加的負荷值。

(4)頂舉曲線圖如圖 1所示。圖 1中在坐標系統圖上,以縱坐標作為中間軸被頂升量,橫坐標作為千斤頂施加的負荷值,繪出軸的升高量與千斤頂負荷值的上升關系曲線0ab。

(5)當中間軸受頂上升達到一定數值后(本試驗定為0.5mm)緩慢下降千斤頂上的負荷,依次連續記錄相應的位移和負荷,在圖 1坐標圖上作出下降曲線cd0。

(6)在圖1坐標系統圖中延長ba和cd線段交橫坐標于B、A兩點,并讀出A、B兩點的值PA、PB。

(7)根據下式求取中間軸承的實際負荷R=KA(PA+PB)/2

式中:R為軸承的計算負荷;A為頂升工具活塞面積;K為頂舉系數。

3.5.2 尾管前軸承負荷的檢驗

(1)將千斤頂置于距尾軸的某處,本船設置在尾軸法蘭平面偏船尾710 mm的正下方。

(2)參照3.5.1中方法求出尾管前軸承的負荷并與理論負荷進行比較以辨認值是否超標。

3.5.3 主機后軸承負荷的檢驗

(1)將千斤頂安裝在主機飛輪的正下方。

(2)根據主機廠提供的數據查得,主機后軸承頂舉系數K為1.3,其負荷允許范圍為0～420 kN。

(3)按照測量中間軸承負荷的方法即可求得主機后軸承的實際負荷。

3.5.4 主機后倒數第2檔軸承負荷的檢驗

(1)將千斤頂位于主機后倒數第 2檔軸承的正下方。

(2)根據主機廠家資料查得,主機后倒數第 2檔軸承頂舉系數 K為 0.9,其負荷允許范圍為21～420 kN。

(3)參照3.5.1中測量中間軸承負荷的方法即可求得主機后倒數第 2檔軸的實際負荷。

4 主機環氧樹脂墊塊澆注

如果以上檢測項目均合格,則可澆注主機環氧樹脂墊塊。主機環氧樹脂墊塊澆注結束后,需檢測環氧的硬度,然后才能安裝主機地腳螺栓。環氧澆注結束后,必須重新測量軸系負荷。

5 試航前軸系負荷復核

為確保軸系負荷準確,建議試航前再次對軸系進行復核。

6 結語

軸系校中是一項重要的工作,是測量—調整—測量不斷調整的過程。該項工作的好壞,將直接影響船舶的正常航行,所以應嚴格按照相關的圖紙、軸系計算書、主機廠推薦的方法進行。由于軸系的安裝要求較高,在大型企業該項工作一般由經驗豐富的數名技工共同配合完成,因此對于中小企業可請求主機廠派服務工程師駐廠現場指導完成。

[1] 趙汝斌,鄒春平.船舶動力裝置安裝工藝學[M].北京:國防工業出版社,1995.

[2] 譚仁臣.船舶輔機與軸系[M].黑龍江:哈爾濱工程大學出版社,1996.