主機預(yù)定位流程及案例分析

摘要：本文對主機預(yù)定位流程進行了詳細的介紹，同時對預(yù)定位中出現(xiàn)的典型問題進行了分析并給出了處理方案。

關(guān)鍵詞：主機；預(yù)定位流程；案例分析

1 前言

目前大多數(shù)船廠都采用了主機預(yù)定位工藝，大大縮短了施工周期，但預(yù)定位流程的正確與否將直接影響日后主機的安裝和使用。本文對主機預(yù)定位流程進行了闡述，并對預(yù)定位案例進行了分析。

2 主機預(yù)定位流程及精度控制

2.1 尺寸計算及核對

2.1.1 地腳螺栓尺寸計算及核對

根據(jù)《主機地腳螺栓布置圖》計算出相鄰兩地腳螺栓之間的距離，用鉛筆標注在圖紙上，用于實物核對及螺栓孔預(yù)定位檢查。以某小型船舶所用6S50MC-C型主機為例，主機工作圖中，地腳螺栓的位置是以主機后撐面為基準進行標注的，但實際上主機最后一顆地腳螺栓到后撐面的距離經(jīng)常與圖紙不符。此時需要記錄實際距離，用于確定后機邊線。主機預(yù)定位時以最后一顆地腳螺栓到艉管后端面距離為基準進行定位。

2.1.2 回油孔尺寸計算及核對

根據(jù)《主機回油管安裝圖》和《主機地腳螺栓布置圖》計算出后回油孔孔中到后撐面及兩回油孔之間的距離，分別為1 266 mm及3 200 mm，用于實物檢查及定位時使用，如圖1所示。

實物核對：實物測量上述兩個數(shù)據(jù)，并與理論值核對，若數(shù)據(jù)偏差≤5 mm，按理論數(shù)據(jù)定位。因主機實物回油孔位置與工作圖不符的情況時有發(fā)生，故此環(huán)節(jié)十分必要。

2.1.3 機邊線長度核對

主機側(cè)機邊線長度有時與圖紙不一致，此時按實際長度確定側(cè)機邊線。

2.2 主機預(yù)定位

2.2.1 數(shù)據(jù)交接

望光前會確定艉管后端面鏜削深度c?！吨鳈C地腳螺栓布置圖》標出了最后一顆地腳螺栓到艉柱后端面的距離為14 904 mm。預(yù)定位時，最后一顆地腳螺栓到艉柱后端面（鏜削前）的距離應(yīng)為14 904 + c。

2.2.2 地腳螺栓預(yù)定位

預(yù)定位前，根據(jù)下面公式計算出最后一顆地腳螺栓位置鋼絲的撓度：

y=g · X（L-X）/0.99 · 2 G [1]

式中：y—撓度修正值（m）；

g—鋼絲線單位重量（N/m）；

L—鋼絲兩基準點間的距離（m）；

X—所求撓度到基準點距離（m）；

G—鋼絲拉緊力（N）。

從艉柱后端面拉卷尺到機艙，通過彈簧秤用規(guī)定拉力拉卷尺，卷尺盡量與軸線平行，在高度方向上補償鋼絲的撓度。在鋼絲上確定14 904 + c位置（起始點為0點）做標記。如首制船，可同時采用激光測距儀檢查此標記與艉管后端面的距離，與卷尺確定距離相比較，記錄下偏差值，后續(xù)船可直接補償，如圖2所示。

圖2 軸系望光工藝圖

鋼絲上14 904 + c的位置為圖2中的D點，過D點做鉛垂，投影到輔助角鋼上。圖3中的E點為D在輔助角鋼上的投影點。用鉛錘在前輔助角鋼上投影出輔助點G。用粉線彈出軸系中心線在輔助角鋼上的投影EG。用圓規(guī)分別過點E、G 做垂直于EG的垂線ML、NO。此過程要反復(fù)用圓規(guī)截取法檢查標記點是否有偏移。

圖3 軸系望光工藝圖

根據(jù)《主機地腳螺栓布置圖》以點E，G為圓心，用圓規(guī)在ML和NO上截取1415的距離，交點分別為A、A'、B、B'，打點標記。測量A、A' 點（最后一顆地腳螺栓位置）到FR27的距離與理論值比較，檢查預(yù)定位正確性。

過點A、B、和A'、B'彈粉線，確定主機地腳螺栓中心線。沿確定的主機地腳螺栓中心線拉卷尺，按照《主機地腳螺栓布置圖》尺寸進行定位。定位完畢，要測量前后地腳螺栓對角線的長度，測量值與理論值比較，偏差≤2 mm為合格。

檢查相鄰兩個螺栓孔之間的距離與計算出來的數(shù)據(jù)核對，以確保正確。

注意事項：

（1）投影時要保證鉛錘線與舵線要在軸線同側(cè)。鉛垂線與鋼絲貼住，但不能與鋼絲貼合過緊，導(dǎo)致鋼絲偏移引起定位偏差。

（2）輔助角鋼在主機定位前焊接，焊接前拉粉線做檢查同面度。輔助角鋼表面要與船體機座面在同一平面內(nèi)，偏差不得超過2 mm。

（3）圓規(guī)法做垂直線的過程中輔助線截取的長度要適當(dāng)，否則相交圓弧點會不清晰，影響定位精度。

2.2.3 機邊線確定

根據(jù)實測數(shù)據(jù)確定主機各機邊線，方法同地腳螺栓預(yù)定位相似。

2.2.4 回油孔預(yù)定位

將軸線投影到船體內(nèi)底上，彈出粉線。根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)，以后機邊線為起始點，在地腳螺栓孔中心線確定回油孔所在位置（如圖1中的1266位置），即圖3中的S，R點。過S，R點拉粉線并做投影，投影到船體內(nèi)底中心線上打點標記T，此點為后回油孔在中心線上的位置。過T點做垂直于中線的垂線，根據(jù)圖紙在垂線上確定孔的最終位置。以同樣方法確定前回油孔的位置。定位過程中，回油孔位置偏差≤5 mm為合格。

3 案例分析

在某型船主機預(yù)定位過程中，由于艉管長度的計算錯誤，導(dǎo)致地腳螺栓孔預(yù)定位位置與實際位置前后偏差達10～12 mm。因定居管凸臺與機座螺栓孔單邊間隙為1mm，地腳螺栓無法正常安裝。

圖4 定距管修改

針對這一問題，制定了相應(yīng)的處理方案：

方案1：將螺栓孔磨成橢圓孔來補償偏差，但船體機座板厚為50 mm，位置偏差最大達12 mm，全船螺栓孔數(shù)量為56個；

方案2：將原有的孔用圓鐵填上并燒焊，用磁力鉆重新鉆孔。

以上兩個方案都存在工作量大及施工時間長的缺點。經(jīng)考慮，可嘗試對地腳螺栓的定距管形式進行修改，如圖4所示。但修改方案涉及到MAN BW主機的設(shè)計專利，存在一定的風(fēng)險。經(jīng)初步分析此定距管的凸臺設(shè)計可能為限位加強，如車去凸臺是否會引起嚴重后果，需要進行進一步計算。經(jīng)查閱《螺旋槳液壓連接計算書》，主機額定轉(zhuǎn)速下螺旋槳產(chǎn)生的最大推力F為1 070 KN，此推力先傳遞給主機，通過主機的后撐螺栓和地腳螺栓傳遞給船體，從而推動船舶前進，如圖5所示。

地腳螺栓通過液壓拉伸器預(yù)緊，拉伸器由主機廠家提供。主機廠家推薦的拉力P=150 Mpa，液壓缸活塞面積S=1885 mm2，拉力損失、材料折減等引起的修正系數(shù)K=0.85。因此單個螺栓預(yù)緊力F' =PXSXK=150X1 885 X 0.85 = 240.34 KN。

整個主機采用56顆地腳螺栓安裝，軸系推力與地腳螺栓組軸線垂直，如圖5中B圖所示。螺栓組所能分擔(dān)的橫向載荷（即軸系推力）F”為：

F\"=μF'mZ/kf

式中： Z—螺栓組螺栓個數(shù)，Z=56；

μ—摩擦因數(shù)，μ0.1～0.16，取0.1； m—摩擦面數(shù)量，m=1；

kf：—摩擦因數(shù)不穩(wěn)定引出的可靠性系數(shù)，kf=1.2～1.5，取1.5；

故F\"=0.1X240.34X1X56/1.5 = 897.27 KN

后撐螺栓預(yù)緊方式與地腳螺栓類似，拉力P=165 Mpa，液壓缸活塞面積S=5 640 mm2，拉力損失、材料折減等引起的修正系數(shù)K=0.85。

單個螺栓的預(yù)緊力：

F預(yù)=PXSXK=791 KN

如圖5中A圖所示，軸系推力與2個后撐螺栓軸線平行。由單個后撐螺栓分擔(dān)的軸系推力若小于或等于預(yù)緊力，螺栓不會產(chǎn)生軸向伸長，則主機在最大推力狀態(tài)下絕對不會出現(xiàn)前后移動的情況，取分擔(dān)的軸系推力臨界值791 KN進行校核：

F總=791X2+897.27=2 479.27 KN>>1070 KN。

后撐螺栓的強度校核：

后撐螺栓屈服極限Rm≥560 N/mm2，后撐螺栓最小處直徑，D=50 mm，則單個后撐螺栓允許的最大軸向拉力F為

F拉=1/4 XRmXπD2=1 099 KN>F預(yù)=791 KN

故螺栓不會因為液壓拉伸器的拉伸而產(chǎn)生屈服。

經(jīng)計算分析，后撐螺栓與地腳螺栓預(yù)緊后可承受2479.27 KN的軸系推力，遠大于螺旋槳在主機額定轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的最大推力，主機不會因為螺旋槳最大推力作用而產(chǎn)生相對于船體的前后位移。故車去定距管凸臺不會影響主機正常工作，經(jīng)事實證明，方案正確，簡單有效。

4 結(jié)束語

主機預(yù)定位的實施縮短了施工周期，但也在定位精度上提出了更高的要求。通過以上流程和偏差范圍的控制，既滿足了MAN公司對主機定位偏差小于1mm的要求，也保證了日后主機安裝的正確性及使用性。

參考文獻：

[1] 陸俊岫. 船舶建造質(zhì)量檢驗.哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2011

[2] 陸俊岫. 船舶建造質(zhì)量檢驗.哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2011

[3] 主機工作圖. MAN

[4] 成大先.機械設(shè)計手冊 第2卷.化學(xué)工業(yè)出版社， 2008