滾輪式可調頂升進軸工裝制作與應用

陳化釗　程坤　蔡益

摘 要：本文設計了一種液壓可調式頂升工裝，主要用于解決直徑小并且較長的尾軸進入小直徑尾管時，尾軸由于重力而產生下垂導致末端無法順利進入尾管首部軸承及由此造成的軸承刮花、密封油管撞壞等問題。

關鍵詞：進尾軸；尾管；液壓可調

中圖分類號：U664.21 文獻標識碼：A

Abstract： This paper introduces the design of a hydraulic adjustable shaft jack-up tooling mainly used to jack a long stern shaft of small diameter into a small-diameter stern tube. Without the tooling， the terminal of stern shaft will be sagged by gravity and difficult to enter the bow bearing of the stern tube and the bearing would be scratched or the oil seals would be damaged.

Keywords： Shaft jack-up； Stern tube； Hydraulic and adjustable

1 前言

尾軸安裝是機裝船臺階段重要的工作，順利完成尾軸安裝關系到船舶能否按期下水。進尾軸是一項重要項目，該項目主要是利用吊車及葫蘆，通過人工緩慢將尾軸放進尾軸管。對于大直徑的短尾軸，用這樣的方法放進尾軸管比較容易；對于小直徑的長尾軸，由于重力而使尾軸末端下垂，在進軸時必須想辦法適當抬起尾軸首部，才可以順利將尾軸放到位。

我公司承建的系列公務船，尾軸長十幾米，尾軸徑不到300 mm，相應地尾管內徑尺寸也很小。由于船體結構及施工可行性原因尾管前部上面無法布置人孔，考慮到尾管內部密封油管及電纜管的布置，因此該系列船人孔都設置在下方，從而導致尾管前部上方無法裝焊進軸吊碼。當尾軸吊起時，由于重力原因整個尾軸會產生撓曲變形，在尾軸前端產生一定下沉量。進軸的前段時間可以通過調節尾軸尾部的高度，保證尾軸順利通過前面兩道軸承。穿過這兩端軸承后，軸頭伸入尾管內距離比較長，由于尾部葫蘆的掛點距首軸承比較遠，軸承間隙很小，無法通過尾部葫蘆來調整尾軸前端在尾管內的下沉量，而且尾管前面上方無法掛葫蘆，同時尾軸軸頭在尾管內無法放置支撐，所以如果不設法頂起尾軸前部，就可能造成軸頭碰花、內油管撞壞、尾管前軸承刮傷等損傷，或者根本無法將尾軸放到位。基于這些原因，結合該系列船的實際情況，設計出一套尾軸頂升工裝，順利解決了這些問題。

2 尾軸下沉量的計算及尾管基本結構

2.1 尾軸下沉量的計算

2.2 尾管的基本結構示意圖

從圖3可以看出，在尾軸進軸過程中必須在人孔下方A點和B點對軸進行支撐并微調，才能順利通過前兩道軸承。

從尾管的結構及計算得出的尾軸下沉量，看出尾軸比較容易穿過尾管后面軸承，當接近中間軸承或者最前面的軸承時，軸與軸承間隙只有0.8 mm，此時為了讓尾軸順利穿過軸承，必須頂起尾軸前端并且進行微調，否則就可能撞壞軸承及軸頭。

3 滾輪式頂升工裝的設計及應用

從上面可以看出頂升工裝必須能夠上下移動，同時不能對軸的前后運動造成阻礙，也要考慮人工實施的方便性和效率，為此，我們設計了一套工裝并順利地進行了實船試驗。

3.1 滾輪式頂升工裝的設計

滾輪式可調頂升工裝主要工作原理：

（1）用液壓手搖泵連接工裝上壓力注入口（零件13），當液壓油通進入到液壓缸內腔后， 繼續用液壓手搖泵往內腔泵油，隨著液壓 油增多，液壓油產生的壓力推進液壓缸 內活塞支撐桿（零件10）上移， 滾輪（零件1）對所托的尾軸產生頂舉力克服軸頭重力；（2）觀察軸頭位置，調整到所需的高度，克服軸頭向下產生的撓度， 向下旋緊軸向調節安全螺母（零件8） ，這樣活塞桿承受的力就會作用到液壓缸上端，鎖死周向止動導向螺絲（零件9） ，需要下降時，松開周向止動導向螺絲（零件9）；（3） 輕輕搖動手搖泵活塞支撐桿（零件10）上移， 往上旋轉軸向調節安全螺母（零件8） ，調到下降時所需高度時，液壓手搖泵慢慢泄壓， 當軸向調節安全螺母（零件8）回落到液壓缸 上端時，整個支撐力又落在液壓缸上。

3.2 液壓系統的驗證

根據相關資料，設計了液壓系統的活塞及液壓缸，各部件都完工后.進行了組裝。為了檢驗液壓系統的可靠性，我們進行了液壓試驗，通過試驗確定了液壓系統所能承受的最大壓力為5 MPa，為了保證使用的安全性，要求在3.5 MPa以下進行使用。

3.3 頂升工裝的實船應用

根據現場實際情況，結合液壓系統的頂升最大距離140 mm，我們事先在尾孔人孔下A、B點制作好工裝放置平臺。

（1）尾軸進入尾管后托架后端面到尾管中托架前端面這個過程是用手拉葫蘆進軸。當軸頭快要進入到尾管中托架后端面人孔時，我們將預先設置在尾管中托架人孔處的工裝通過手動液壓泵的調節滾輪的高度，使滾輪剛好可以頂住軸，這樣滾輪就給軸一個向上的支撐力托住軸，繼續調節滾輪高度使軸頭對好軸承位置；（2）通過調整尾部的葫蘆給軸一個軸向力，這樣尾軸慢慢進入軸承，前進的過程中滾輪不斷轉動，給軸起一個導向作用，進入軸承時注意觀察，防止刮花軸承。軸頭進入尾管前面軸承時操作方法類似。

4 結語

滾輪式可調頂升進軸工裝成功應用于公司系列產品，按以前通過頂絲手動調節的傳統方法進雙尾軸需要2天，使用進軸工裝后只需1天就可以完成。本進軸方法安全、簡單，能夠很好解決這種小直徑長尾管的進軸難的問題，克服了尾軸在尾管中的撓曲變形，消除了通過手拉葫蘆進軸過程中觀察軸頭位置的盲區，調整過程簡單，避免了軸頭碰花軸承、軸頭碰壞尾管內電纜管、尾密封油管的危險，大大提高了進軸的安全系數，縮短操作的時間，提高進軸的效率，降低了勞動強度，也節約了勞動力成本。深得現場施工人員和船東好評，非常值得在小內徑尾管、長軸系的進軸過程中推廣應用。

參考文獻

[1] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社，2003.endprint