激光測量儀在船舶軸系鏜孔工藝中的應(yīng)用

林飛 朱家濤

摘 要：船舶軸系前后軸承座鏜孔工藝，一直是船舶建造中的重點和難點?？紤]到鏜桿因為自重會產(chǎn)生撓度，以往都是先在車間采用鋼絲加內(nèi)卡鉗來測量計算鏜桿撓度，然后依據(jù)車間測量數(shù)據(jù)進行鏜桿固定，這種受限于鋼線撓度計算精度和內(nèi)卡鉗測量精度的工藝，已經(jīng)難以滿足技術(shù)要求。本文介紹將激光測量儀應(yīng)用于鏜桿撓度測量和精鏜前鏜桿調(diào)整，制訂新的鏜桿撓度測量和鏜桿船上校直調(diào)整工藝，以滿足日益提高的前后軸承同心度技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：激光測量儀；尾軸管；鏜桿；同軸度。

中圖分類號：U671.99 文獻標識碼：A

Abstract： Boring technology of ship stern tube bearing seat is not only the key point of ship building， but also a difficult point to ensure the concentricity of front and after bearing seat of stern tube. Usually， boring rod produces bending because of its weight， in the past， the bending data of boring rod is measured and calculated by piano wire in the workshop， and the boring rod is adjusted to the measure data after inserting the boring rod into stern tube. But， because of the high temperature phenomenon of ship stern tube bearing many times， this technology is limited by the accuracy of piano wire bending calculation and accuracy of caliper measured by the worker， its hard to meet the technical requirements. This paper introduces a new technology by a laser measuring instrument to obtain the more and more high concentricity.

Key words： Laser measuring instrument； Stern tube； Boring rod； Concentricity

1 前言

當前伴隨著各種節(jié)能型綠色船舶的設(shè)計，對尾管軸承同心度提出了更高的要求。影響各軸承同心度的主要因素有兩個：一是軸承內(nèi)外圓的同心度程度。由于軸承內(nèi)外圓的加工都是在車床上加工的，其精度相對可控；另一個是各軸承座鏜孔后的同心度程度。由于軸承座鏜孔都是在船上采用可拆式鏜孔系統(tǒng)進行鏜孔，其精度較難控制，故一直是船舶建造中的難點之一。因此，各船級社對于鏜孔后的各軸承座同心度日益重視，均要求對鏜孔后的前后軸承孔進行激光同心度測量，這在以往并不是必要項目，其重視程度可見一斑。

2 船舶軸系鏜孔工序

以我司建造的某VLOC船為例，該船為尾機型單機單槳船舶，尾管軸承分別為前軸承和后軸承，尾管長度超過7 m，采用10 m長鏜桿加工，工藝流程如下：

（1）依據(jù)尾管長度和前后軸承座的長度，合理策劃鏜桿及附件布置圖；

（2）依據(jù)鏜桿及附件布置圖，在車間按琴鋼絲撓度修正工藝測量計算鏜桿撓度；

（3）拉線望光結(jié)束后，依據(jù)鏜桿及附件布置圖在船上安裝鏜桿及其附件，并按照上述所測撓度值對鏜桿進行反變形調(diào)整和固定；

（4）將前后軸承座進行粗鏜和半精鏜；

（5）精鏜前，對鏜桿再次進行撓度反變形檢查、調(diào)整和固定；

（6）精鏜軸承座前后內(nèi)孔、尾管前后端面加工；

（7）拆出鏜桿；

（8）用激光測量儀測量尾管前后軸承座同心度、鏜孔內(nèi)徑尺寸、各加工尺寸及粗糙度等。

由上述工藝流程可見，軸承座同心度的關(guān)鍵控制點有兩個：一是在車間對鏜桿實際撓度值的測量；二是在船上依據(jù)車間測量結(jié)果對鏜桿精度進行實際調(diào)整精度。

3 鏜桿琴鋼絲撓度修正及船上調(diào)整工藝

3.1 琴鋼絲撓度修正工藝

（1）如圖1所示，模擬船上位置布置好鏜桿及其附屬部件，拉0.6 mm的琴鋼絲線、掛重30 kg；

（2）調(diào)整鋼絲高度支架，使鏜桿兩端h0高度相等；

（3）測量h1和h4的值，確保h1和h4相差值<0.04mm；

（4）測量h2和h3的值，確保h2和h3相差值≤0.05 mm；

（5）各測量點的琴鋼絲撓度修正值按下式計算：

3.2 鏜桿船上調(diào)整工藝

（1）依據(jù)鏜桿及附件布置圖，將鏜桿在船上布置好；

（2）調(diào)整前后端支撐軸承，使得在前后尾管端面處鏜桿與拉線望光確定的檢查圓同心；

（3）在鏜排的兩個中間支撐軸承的上方和左右方向各架一塊百分表，整體抬高鏜排保證中間支撐軸承處左右兩個百分表的數(shù)值變化一樣，且上方百分表變化量為車間測量所得的鏜桿中間支撐軸承處撓度值a（n），然后鎖緊中間支撐軸承的頂絲；

（4）降低鏜桿前后端面軸承，使前后端面處的鏜桿與檢查圓再次同心，鎖緊前后端支撐軸承；

（5）開始粗鏜、半精鏜；

（6）在精鏜前，重復(fù)上述（2）（3）（4）的過程，完成后方可進行精鏜工作。

4 鏜桿激光撓度修正及船上調(diào)整工藝

4.1 激光撓度修正工藝

（1）在車間按鏜桿及附件布置圖布置好鏜桿及其附屬部件，如圖2所示。

（2）布置好激光發(fā)射器及激光接收器，如圖3所示。

（3）如圖3架設(shè)好激光發(fā)射器，分別在測量點1～6放置激光接收器，測量出各點高度值。以測量點1和6為基準點（設(shè)置零點），激光電腦設(shè)備系統(tǒng)自行運算得出各點撓度值（理論上測量點2和5、測量點3和4的是相等的，若測量值不等則調(diào)整配重環(huán)位置或重量）。依據(jù)測量值a（2）和a（3）的平均值，確定后中間軸承撓度修正值；依據(jù)測量值a（4）和a（5）的平均值，確定前中間軸承的撓度修正值。

上述激光撓度修正工藝所測量得出的鏜桿撓度值僅用于粗鏜和半精鏜前的鏜桿調(diào)整。為進一步提高精度，精鏜前的鏜桿調(diào)整采用下面所介紹的的激光法在船上進行調(diào)整，如圖4所示。

4.2 船上激光調(diào)整工藝

（1）測量多選在太陽下山后進行，船體溫度左右舷基本一致。如圖4所示設(shè)置測量點1～6。其中，測量點6和1分別為尾管前后端面所在位置，測量點2與3距離后中間軸承中心線距離相等，測量點4和5距離前中間軸承中心線距離相等；

（2）測量步驟

① 在尾管后端面往后約100 mm處架設(shè)激光發(fā)射器，在測量點1位置放置激光接收器，依據(jù)激光儀顯示單元上傾角數(shù)據(jù)調(diào)整激光發(fā)射器的角度位置，直至激光發(fā)射器處于鏜桿的正上方；

② 移動接收器的高低位置，使得激光發(fā)射點落在接收器的接收范圍內(nèi)；

③ 將接收器放在測量點6的位置，旋轉(zhuǎn)激光發(fā)射器上遠距離激光偏移旋鈕，直至激光落在接收器的接收范圍內(nèi)；

④ 將激光接收器放在測量點1～6的位置，依據(jù)電腦顯示的傾角數(shù)據(jù)調(diào)整接收器的角度，使得接收器處于鏜桿的正上方；

⑤ 將測量點1和6設(shè)置為參考點（零點），系統(tǒng)計算出測量點2～5的高低偏移值；

⑥ 將激光發(fā)射器水平放置（旋轉(zhuǎn)90°），激光接收器同樣也偏轉(zhuǎn)90°，依上述測量上下偏移的方法測出鏜排中間軸承處鏜桿左右偏移值。

（3）3.2.3依據(jù)電腦得出的中間支撐軸承處鏜桿偏移值，進行中間支撐軸承鏜排調(diào)整，具體步驟如下：

① 在前中間支撐軸承前端（測量點5）和后中間支撐軸承后端（測量點2）的正上方和正右方（或正左方）各架設(shè)一塊百分表；

② 按照上述偏移量調(diào)整中間支撐軸承的頂絲，以達到調(diào)整鏜桿的目的；

③ 四塊百分表均達到調(diào)整量后，再將百分表數(shù)值全部調(diào)整為零；

④ 監(jiān)控四個百分表讀數(shù)仍為零，鎖死中間支撐軸承；

⑤ 拆走全部百分表；

⑥ 由于鏜桿與軸承間有間隙，加之調(diào)整后鏜桿存在扭曲的可能，所以需將鏜桿空轉(zhuǎn)5分鐘后再次測量鏜桿直線度；

⑦ 重復(fù)上述測量與調(diào)整的過程，直至測量得出的鏜桿的直線度數(shù)據(jù)在豎直和水平方向均在0.05 mm內(nèi)，說明鏜桿直線度滿足工藝要求，至此方可進行精鏜孔作業(yè)。

5 結(jié)論

新舊工藝的對比，見表1。

通過在某系列四艘VLOC上使用新的鏜桿激光撓度修正工藝及實船激光調(diào)整工藝，尾管前后軸承座加工后的同心度全部控制在0.09 mm以內(nèi)，與以往工藝對比精度提升了一倍以上，解決了困擾我們多年的軸承同心度精度控制難題。

參考文獻

[1] GB/T 34000-2016 中國造船質(zhì)量標準.

[2] EASY-LASER E950型05-0543 Revision 1.0.

[3] CB/T 3625-94 舵、軸系找中鏜孔質(zhì)量要求.