艉軸架照光法環氧澆注安裝的工藝

張智輝， 王雪山

(1. 大連遼南船廠, 遼寧 大連 116041； 2. 海軍駐大連地區軍事代表室, 遼寧 大連116041)

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艉軸架照光法環氧澆注安裝的工藝

張智輝1， 王雪山2

(1. 大連遼南船廠, 遼寧 大連 116041； 2. 海軍駐大連地區軍事代表室, 遼寧 大連116041)

介紹某艇長軸系艉軸架采用先進照光法環氧樹脂澆注安裝的新工藝及技術要點，對艉軸架對中定位澆注安裝的精度分析與實踐結果進行論述，通過安裝后復測及航行試驗，驗證艉軸架采用新工藝安裝的應用效果，給出艉軸架對中安裝的總結性建議。

照光/望光法；環氧澆注；艉軸架；安裝

0 引言

船舶軸系運行狀態對船舶正常推進、航行的安全性起著至關重要的作用。對于設有艉軸架的排水量型快艇，艉軸架及海水潤滑軸承的安裝優劣將直接決定艉軸架軸承的受力狀態，從而也決定了軸系運行的好壞。

排水量型快艇的建造基本都由中小型船廠承接，這些船廠的艉軸架安裝和工藝習慣絕大部分都采用傳統的焊裝與船上鏜削加工相結合的方式，精度、質量不高。有極少數船廠采用拉線與環氧澆注相結合的方式，精度、質量大幅提高。本文闡述了一種更新的照光/望光與環氧樹脂澆注相結合的工藝方法，能達到更高精度和質量要求，供船舶軸系艉軸架修造安裝交流、參考。

1 艉軸架布置形式與軸系組成

某艇艉軸架結合主動力4軸4槳布置形式共采用10個艉軸架，內外舷對稱布置，外側單軸系艉軸架采用后、中、前3個艉軸架，內側單軸系艉軸架采用后、前2個艉軸架，如圖1所示，從而保證4套主推進裝置各自獨立運行，每套軸系包括1臺高速柴油主機(功率2 040 kW)，經主齒輪箱通過軸系驅動定距槳。外側軸系如圖2所示。

圖1 艉軸架布置示意圖

圖2 軸系組成

2 艉軸架安裝新工藝優點及可行性論證

艉軸架的傳統焊裝是按照專用工藝，在主船體合龍結束軸系范圍密性試驗完成后進行。安裝時進行軸系拉線找中，采用手動葫蘆起吊，絲杠工裝(圖片)調整艉軸架軸轂使其與軸線平行，并保證軸孔前后端面的加工余量，對中確定無誤后進行點焊固定。開坡口、預熱并在加放預估焊接收縮量的基礎上，將艉軸架與船體結構進行施焊。焊接工程量較大，且費時費力，施工條件也不佳。焊接完畢后，對與艉軸架相連的焊縫進行100%著色探傷檢查，并按要求進行密性試驗，檢查軸孔中心與軸線的偏差。在前述內容合格的基礎上，再進行振動消除焊接殘余應力，并及時處理。一般振動時間為30 min，振動后間隔5天方可進行正式交驗。交驗合格后轉入艉軸架進行粗鏜、精鏜的鏜孔加工。受上船鏜孔設備本身精度影響，會使艉軸架鏜孔加工精度相比車間鏜床上機加工誤差大，且船上施工條件、鏜削的加工速度、吃刀量等對精度都有影響。船上鏜孔的精度達不到Ra1.6μm，圓度0.05mm，圓柱度0.05mm，軸承裝配效果也沒預期的好。

艉軸架通過環氧樹脂澆注這種非剛性安裝，不論從理論還是經驗方面都會降低軸系設備對船體局部振動的影響。

經多年對環氧澆注在船上各部位應用的總結與比較，如果艉軸架采用環氧澆注安裝的新工藝，可以實現：

(1) 艉軸架的機械加工可以利用內場鏜床，既效率高、精度好，又能滿足粗糙度、圓度和圓柱度要求。

(2) 艉軸架環氧樹脂定位后可保證內孔中心與軸系中心線同軸度不大于φ0.10mm，各艉軸架端面與孔中心線垂直度不大于0.05mm。這能嚴格保證同軸度控制在范圍內。

(3) 效率高、工時少，大幅縮短施工周期，可實現全船艉軸架耗時1晚完成澆注，遠大于焊接速度。

(4) 相對傳統的焊裝法，環氧澆注安裝沒有大量的焊接工程，有效避免焊接應力殘存可能導致的后續變形，勞動強度也有所降低。

(5) 節省成本。環氧澆注安裝相比傳統工藝少了大量焊接和上船鏜削工作。

(6) 艉軸架環氧澆注安裝相比焊裝有不可比擬的優點，即出現碰撞等外力引起的船體較大變形時，可以重新找中澆注安裝。

(7) 艉軸架通過環氧樹脂安裝可顯著降低螺旋槳及主機激振源通過軸系產生船體振動的影響。

另外，從現代造船模式的角度分析，追求預舾裝及舾裝率，提高效率降低建造周期，舾裝前移是關鍵。新工藝不僅能保證與艉軸架關聯的船體結構舾裝前移和預舾裝率，還解決了艉軸架傳統焊裝與涂裝的矛盾，保證總裝階段能最大限度地滿足各專業均衡、連續地總裝造船。

綜上所述，環氧澆注安裝艉軸架可行，且精度提高較多，效率也更高。實現照光/望光法環氧樹脂澆注一次精確安裝艉軸架，可使艉軸架安裝精度達到國內外先進水平。

3 艉軸架新工藝對中安裝要點及施工后精度驗證

3.1 艉軸架新工藝對中安裝要點

環氧樹脂澆注前，應清除艉軸架法蘭所在穴腔內的油漆。清理干凈后，用丙酮擦凈穴腔內部及托架法蘭，然后噴涂一度環氧底漆。

以艉管鏜孔報驗合格后的實際軸系中心線為基準，用吊具將艉軸架初放到位。進行找中時，用支頂工裝調整艉軸架對中。支頂工裝的設計應保證剛性，并能夠進行微調。找中工裝如圖3所示。

圖3 艉軸架找中工裝

在艉軸架內設光靶，艏艉各設2個，如圖4所示。通過支頂工裝調整艉軸架，以艉管鏜孔后實際軸線的主光軸為基準，將各艉軸架調整至符合對中要求：艉軸架內孔中心與軸系中心線同軸度不大于φ0.10mm；同一軸系、同一艉軸架孔艏艉偏差應同向；各艉軸架端面與孔中心線垂直度不大于0.05mm；艉軸架軸向定位偏差為±1mm。

圖4 艉軸架內設光靶

3.2 艉軸架照光找中與環氧澆注安裝交驗數據

以右舷外側軸系為例，測量交驗數據如下。

(1) 外側軸系艉軸架照光對中定位數據如表1所示。

表1 艉軸架對中定位數據 mm

(2) 環氧樹脂澆注后，對艉軸架環氧澆注的精度進行了復測，結果表明成形很好，變形小。艉軸架環氧澆注后，照光復測對中數據記錄如表2所示。

表2 艉軸架照光復測對中數據 mm

4 總結

同批次兩條船8根軸系經過系泊試驗階段手動盤車檢查及連續4次的航海試驗驗證，軸系運行順暢，中間軸承工作溫度為51～53℃，狀態良好。實踐證明艉軸架照光法環氧澆注安裝新工藝與傳統建造工藝相比，不但大幅提高機械加工精度，還保證了上船安裝的高精度，同時降低工時成本且縮短建造周期實現軸系建造質量的大幅優化，因此新工藝極具推廣價值。此外，艉軸架采用環氧澆注型安裝，在艉軸架相對軸線失中后的換新修理，提供極大便利條件，且周期和成本也具有一定的優勢。

船體局部振動方面，由國內權威機構通過航行試驗中主機7種工況對船體結構局部振動結構航行測試結果符合《艦艇船體振動評價基準》的要求。該結果能反應螺旋槳及主機激振源通過軸系產生船體振動的影響情況。與相近焊裝型艉軸架相比振動影響降低很多，明顯改善了艇員的工作及生活條件。

另外，艉軸架的精加工工序移到內場，關聯結構可在總段完成安裝，澆注安裝與艉軸管安裝銜接，這與現代造船模式相匹配。對于完成造船轉模的船企會很便利，對于轉模中的船企，也應積極推廣設計與工藝先行的理念。

艉軸架的照光法環氧澆注安裝要點簡要總結如下。

(1) 施工條件。由于艉軸架安裝精度要求高，從實船基線、軸線監測數據分析看，前半夜仍有不穩定因素，建議后半夜進行艉軸架的找中定位、環氧樹脂澆注安裝固化。

(2) 環氧樹脂澆注盒穴時厚度尺寸極限要求：

① 艉軸架法蘭上部環氧樹脂墊厚度不得低于15 mm；

② 艉軸架側面與盒穴間距不得低于12 mm。

(3) 以艉管鏜孔后實際軸線的主光軸為基準，找中艉軸架。

(4) 螺栓扭緊力矩的確定，應有理論計算書。實船安裝應達到現場驗船師檢驗要求。

(5) 環氧樹脂墊片壓縮量的消除方法。在樹脂澆注前，將對中好的艉軸架，沿徑向按0.01 mm/10 mm的比率整體下移。即按比率計算值調整艉軸架，使其內艏艉光靶十字線中心低于主光軸。

(6) 艉軸架環氧樹脂澆注安裝的同時應澆注樣塊，標準尺寸為10 cm×10 cm×4 cm。試塊硬度檢測應保證巴氏硬度≥35 bar。

(7) 環境溫度。環氧樹脂澆注固化期間，當外界溫度<12 ℃時，應按場地與實船條件，采取適當的加熱、保溫措施。

(8) 環氧樹脂的澆注工作應由具備船級社資質證書的人員完成。

(9) 對不具備照光/望光條件安裝艉軸架的小型船廠可以考慮采用拉線法，對長軸系船型可以考慮采用區間拉線法，僅需注意計入鋼絲下垂量即可。

[1] 國防科學技術工業委員會.中國造船質量標準：CB/T 4000-2005[S/OL].[2005-12-27].http://www.docin.com/p-104011501.html.

[2] 國防科學技術工業委員會.水面艦船主機軸系安裝驗收要求:GJB 1844-93[S/OL].[1993-12-20].http://doc.mbalib.com/view/20167b3b4e8031d9efaafbd64399ec57.html.

[3] 中國船舶工業總公司.船用環氧機座墊片技術條件:CB/T 3514-1992[S].北京：中國標準出版社，1992.

[4] 中國船舶工業總公司.舵、軸系找中鏜孔質量要求:CB/T 3625-1994[S].北京：中國標準出版社，1994.

Stern Shaft Bracket Illuminated Epoxy Resin Casting Method Installation

ZHANG Zhihui1, WANG Xueshan2

(1.Dalian Liaonan Shipyard Technical Centre, Dalian 116041, Liaoning, China；2.PLA Navy Deputy Office of Dalian Area, Dalian 116041, Liaoning, China)

The new installation technology and essential of the long shafting stern shaft bracket of a naval vessel with advanced techniques of illumination epoxy resin casting installation are described. And the analysis precision and practice result are also elucidated. Effect of the new installing techniques by callback after installing and sea trials is validated. Sum-up advice and guidance are provided.

illumination method; epoxy resin casting; stern shaft bracket; installation

張智輝(1973-)，男，工程師，研究方向為船舶工程

1000-3878(2017)02-0042-05

U671

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