船舶軸系精確校中工藝工法

汪紅兵，金攀峰，王友成，張 偉

（揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107）

船舶軸系精確校中工藝工法

汪紅兵，金攀峰，王友成，張 偉

（揚州大洋造船有限公司，江蘇 揚州 225107）

分析實船校中結果與校中計算偏差較大的幾點原因，并創造性地提出一套校中方法，以實現從紙面到實質的合理軸系校中，減少振動，延長軸系使用壽命。

軸系校中；同心度；軸系理論線；偏移； 曲折

0 引言

目前，主流的校中計算是以軸系負荷合理分配的2維計算，其中以DNV的軟件最為普遍[3]。較前衛的是將船體結構考慮進去的3D有限元計算，通過有限元分析船體結構變形的影響，這種計算除焊接變形無法預見外，能處分船體結構在下水后的彈性變形和剛性變形。處于不可預見的外界原因（船體結構的變形、焊接工藝、船舶吃水狀態）[5]，2D校中計算都會加上一句實際負荷在±20%以內。校中計算作為建造施工的依據，時常出現實際測量結果在±20%之外的現象，中間軸承的高度反復調，主機高度也是反復調等費時費力等“吃力不討好的事”。為解決這種難題，結合實際工作經驗，歸納總結出一套方案。

合理軸系校中（見圖1）是依據軸系上各支點軸承所能承受的比壓來分配負荷，實現的方式是各點軸承偏離理論軸線的高度[1]。

圖1 合理軸系較中示意圖

1 合理軸系校中的簡單介紹

基于很多人不知道軸系法蘭間的偏移sag和曲折gap的來源，這里簡單說明一下：

合理軸系校中將整個軸系在連接狀態下呈曲線狀態；在軸系法蘭脫開狀態下，單根軸因其自重，至少需要兩個個撐，因支點位置不同，軸的繞度也不同，法蘭因自重呈一定的偏移和曲折，這就是sag和gap。反過來講船上在調節完所有sag和gap后，中間軸承的位置務必不要動，調節兩法蘭的同心，要消除法蘭自重的影響，即通過滾輪支架或吊帶來調節。

2 同心度

同心度的由來是軸和軸承的同心，具體來說軸和軸承在運行起來需要介質來潤滑和冷卻，因此軸承間隙是必須存在的[4]。間隙小了形成不了油膜，不利于潤滑；間隙大了，轉舵的偏心力會使軸跳動。在安裝時，由于軸承固定，軸自重向垂，為保證軸承與軸同心，想出了將整個艉管軸承內白合金相對軸承外鑄鋼件做成上偏心。

為了延長軸承的使用壽命，偏心斜鏜孔應用在艉管軸承上。但是密封還沒有跟上時代，多次向密封廠家表達了自己的觀點：按照密封外套(公的)與艉管同心(STEP精加工保證)，內套(公的)與螺旋槳同心(STEP精加工保證)，密封的內套壽命將縮短， 直接表現結果是下沉量上小下大，解決方案是擴大STEP之間的間隙，避免密封安裝時受力[5]。

3 軸系理論線

眾所周知，軸線照光定位艉管后，一旦穿艉軸，吊中間軸進機艙，就失去了軸系理論線(照光線撤走后，軸實體占據其位置)，如何找到和標記記錄軸系理論線就是本文重點研究對象。

目前實船校中的缺點主要為軸系理論線定位偏低、主機定位偏低與合理軸系校中相背，很多時候演化成直線校中，其根源如下：

1)沒有考慮到艉軸和艉管軸承的間隙和斜度，以及軸的繞度，一味地認為穿艉軸后，通過艏密封外套與內套的上下左右相等引出來的線就是理論線。比如某某系列船在后續船摸索時適當抬高主機高度而試航狀態良好。

2)沒有預期到軸系打包廠家提供艏密封為下偏心的。比如某某船廠家為使用便宜的徑向密封代替端面密封來消除軸的下垂繞度。

3)艏密封是兩哈佛式。這主要基于軸系扭振計算(TVC)來局部調節的軸徑來滿足調節軸系拐點的需要[2]，如艏密封處軸徑相對艉軸承處軸徑細，常規整體式密封不能用，只能用哈佛式。

4 解決路徑

經實踐研究與探索，并在某船上實施過類似的辦法，具體布驟如下：

4.1 船塢或船臺階段

照光定位艉管的同時，照光定位螺旋槳軸法蘭后的軸系理論實體參照A點，并做標記和記錄;照光定位中間軸艏法蘭后的軸系理論實體參照B點，并做標記和記錄。以某船為例：

1)依據校中計算，在A點(Fr12+600)的地方設置一龍門支架（圖 2），調節此處光靶，使其與照光線同心，測量并記錄軸系理論線距離龍門支架下的距離 A1，左的距離A2，右的距離A3。A1、A2、A3樣表見表1。

表1 記錄表

圖2 龍門支架

備注：支架僅作為直觀上的實體參照，照光到達此點時記錄其與實體 標記點的距離。

2)在B點(Fr21+5)的地方設置一龍門支架，調節此處光靶，使其與照光線同心，測量并記錄軸系理論線距離龍門支架（圖3）下的距離B1。樣表如表2。

表2 B1距離

圖3 滾輪支架

4.2 船下水

船體變形趨于穩定后，先通過滾輪支架將螺旋漿軸a點調到與校中計算sac要求的偏離offset;再經過中間軸的臨時支撐滾輪支架將b點調到sac要求的offset;然后保持滾輪架不動，通過調節中間軸承的高度來滿足sac對應吃水狀態下中間軸法蘭與螺旋漿軸法蘭的偏移 sag和曲折gap要求;最后通過調節主機來滿足sac對應吃水狀態下的飛輪與中間軸法蘭的sag和gap要求。以某船為例，對于無前艉軸承的船舶，優先推薦在FR12+600的位置(軸系正上方與船體強結構焊接)，使用滾輪支架來調整。螺旋槳軸正確位置，A點軸體軸心與軸系理論線同心，其偏離軸系理論線如表3所示。

表3 A點記錄

通過調節中間軸支撐（圖4）的高度保證B點偏離照光線5.01mm，記錄如表4。

圖4 中間軸支撐

表4 偏離軸系理論線的距離

5 結語

工藝工法的源頭是基于實踐的總結，創新地提出在照光階段設置軸系理論線實體參照標記龍門支架；規避了拉鋼絲繞度影響軸系定位準確性的問題；并在最近的實際工作中取得顯著成效：即在減少施工實際工時的同時，增加校中的準確性。

[1] B &W MAN. 校中指導文件 MBD Drawing Documentation for Shaft Alignment Calculation Purposes[Z]. 2005.

[2] 中國船舶工業總公司. 輪機設計手冊[M]. 北京: 國防工業出版社, 1999.

[3] DNV. 校中理論指導[Z], 2003.

[4] Blohm+Voss Industries Ltd. 軸承密封選型設計手冊[Z].

[5] Wartsila. 軸承密封選型設計手冊[Z].

[6] DOOSAN. 斗山主機 shaft alignment 指導文件[Z].

Renovation Application of Shafting Alignment Process

WANG Hong-bing, JIN Pan-feng, WANG You-cheng, ZHANG Wei
(Dayang Shipbuilding Co., Ltd., Yangzhou 225107, China)

The reasons for the different between shaft alignment calculation and site alignment result are analyzed. One method to reduce the difference is creatively put forward，which is that the site alignment is closed to reason alignment, then the vibration reduces, the prolong service life of the shafting achieves.

shafting alignment calculation (SAC);concentricity;shafting theory line;sag; gap

U61

A

汪紅兵1979-， ，工程師。主要從事輪機工藝工法研究工作。