民用船舶舵系軸系修理工藝分析

劉京進(jìn)

中船澄西船舶修造有限公司 江蘇江陰 214433

1 概述

船舶軸系、舵系兩實(shí)際中心線與設(shè)計中心線的相符性，雖然不會直接影響營運(yùn)安全，但將直接影響船舶航行速度及耗油率，即營運(yùn)成本，特別是在國際油價高漲的今天，從節(jié)能的角度講就顯得尤為重要。由于民營船廠與船東之間的船舶買賣合同一般對航速沒有很嚴(yán)格的約定（如獎罰條款），所以造船廠對船舶軸系、舵系中心線定位及軸、舵系安裝工作做得不細(xì)致。船廠技術(shù)人員應(yīng)該重視這項(xiàng)工作，這對提高市場競爭力有好處，驗(yàn)船師也應(yīng)加以關(guān)注[1]。

在理論方面，如何確定船舶軸系、舵系中心線，已有很多專業(yè)書籍作了比較詳盡的論述，但是這些論述的前提要保證船臺沉陷、船體變形在允許范圍內(nèi)。目前“ZC”的檢驗(yàn)對象大部分為各方面正在逐步完善中的民營船廠，這些船廠在硬件設(shè)施及軟件配置等方面還存在某些缺陷是不爭的事實(shí)，船臺沉陷及船體變形、安裝過程誤差等造成軸、舵系實(shí)際中心線與其設(shè)計中心線存在較大偏差。

船舶軸系及舵系中心線定位的檢查、檢驗(yàn)分兩步：一是根據(jù)設(shè)計要求確定其中心線；二是檢驗(yàn)軸系、舵系安裝過程及安裝后的實(shí)際中心線與所確定的中心線之間的偏離情況。

2 民用船舶舵系軸系故障分析

2.1 舵系常見故障并分析其產(chǎn)生的原因

船舶的舵系在采用過程之中，會造成各種故障。例如轉(zhuǎn)舵阻力減小，轉(zhuǎn)舵時間縮短。舵系旋轉(zhuǎn)時振蕩激烈，或是船舶航行時舵系振蕩。舵系故障，難以采用等。

研究原因，船舶于穩(wěn)定航行時，舵系于一刻不停的工作。如果船舶碰到風(fēng)浪時，借以維持航向，舵葉會忍受源自各個方向的波浪的沖擊，沖擊力會隨著舵葉、舵桿傳送到舵系的各個部件，造成磨損。

假如舵系的軸承已破損，間隙少于極限值，反而得絕不到立即替換再次采用，會使破損激化，直到磨穿軸承，毀壞軸承孔本體[2]。

2.2 軸系常見故障并分析其產(chǎn)生的原因

船舶軸系在正常航行過程中，可能由于潤滑不良、微小異物入侵等原因，發(fā)生一系列的嚴(yán)重故障。這些故障大都發(fā)生在主機(jī)、尾軸、傳輸軸承等部位，如圖1所示。通常情況下，船舶軸系故障表現(xiàn)形式，可分為機(jī)電設(shè)備故障、磨損類故障、表面損傷類故障3種。其中，機(jī)電設(shè)備故障多由電氣設(shè)備的老化引起，可以通過傳感器的測量，或者辨認(rèn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)聲音的方式獲得。磨損類故障是由于部分船舶軸系零件表面受損，使其振動波形、振幅發(fā)生改變，可通過測量設(shè)備能量的方式獲得。表面損傷類故障大都發(fā)生于軸系高速運(yùn)行過程中，可根據(jù)周期性脈沖信號的產(chǎn)生頻率，判斷是否發(fā)生表面損傷類故障，見圖1。

3 民用船舶舵系軸系修理工藝分析

3.1 民用船舶舵系維修工藝

（1）切割處理法。即直接將舵系結(jié)構(gòu)，從舵銷母版板處卸載下來，并松開舵銷螺母，運(yùn)用千斤頂直接對舵銷進(jìn)行擠壓，其操作順序，應(yīng)按照從舵葉向著錐孔中心的平移的方法進(jìn)行。這種外力擠壓法，可在一定程度上，解決舵系結(jié)構(gòu)變形問題，是較可靠的舵系后期修理工藝。同時，舵系修理工藝實(shí)施時，也應(yīng)考慮到超差軸承問題，此時為了確保舵系能夠取得良好的沖壓處理效果，可先檢查船舶舵系軸承孔、孔表面的磨損情況，并按照上、中、下三個位置，測量舵系的內(nèi)徑數(shù)值，確保傳播舵系處理時，船舶結(jié)構(gòu)的初步維修內(nèi)徑數(shù)值合理調(diào)節(jié)[3]。

圖1 船舶軸系易發(fā)故障位置圖

（2）舵桿和舵銷護(hù)套維修工藝。常見的舵系主要采用低碳鍛鋼制造，而舵銷套材料則多是不銹鋼制造，實(shí)際應(yīng)用期間，很容易出現(xiàn)護(hù)套與舵系磨損問題。若兩者磨損始終處于不均衡狀態(tài)，可通過直接更換護(hù)套的方法解決問題。但為了節(jié)約舵系維修材料，若傳播舵系護(hù)套的車薄是設(shè)計厚度的90%，可直接更換外部護(hù)套結(jié)構(gòu)。若其厚度超出了90%，則應(yīng)重新選擇舵系護(hù)套結(jié)構(gòu)。

（3）嚴(yán)重性腐蝕處理工藝。舵系維修過程中，也存在舵系應(yīng)用期間，固定螺栓松動，造成舵系受到海水侵蝕類問題。該種舵系損壞問題，就不能采取局部零件更換，或者局域性處理方法解決問題。

（4）正常使用舵系的檢查工藝：①待船舶進(jìn)塢之后，測量舵系各軸承間隙，使用塞尺測量，測定時需把軸承兩邊兩側(cè)，前后左右四個位置的間隙均測定出，并且記錄下來。測定時假如軸承位置較低，測量者難以夠到時，通常實(shí)行搭臨時的腳手架，采用專用的修理平臺（船廠制作的專用工具）或是使用高架車展開。②測定舵系下沉量。舵葉下部專設(shè)立了之下沉量測量位置，測定之后和之上一次進(jìn)塢測量數(shù)據(jù)展開比較，可推斷出之上舵承推力軸承的磨損情況[4]。③對于舵葉展開檢查。通常船舶的舵葉均是流線型箱體結(jié)構(gòu)，使用鋼板焊創(chuàng)作，下方是空腔。于舵葉的上下各設(shè)立旋塞一個。于遠(yuǎn)航時舵葉短時間浸于海水之中，海水會沿著舵葉鋼板的焊縫缺陷滲透舵葉之內(nèi)，減少舵葉重量，并且導(dǎo)致外部腐蝕。所以需開啟上面的旋塞展開檢查，假如沒海水滲透，開啟時絕不會有海水流入。假如海水已滲透，開啟時便會有海水流入，便需對于舵葉的焊縫展開檢查。

3.2 民用船舶軸系修理工藝

（1）表層維修。船舶軸系表層維修能夠最直接的解決解決軸系做功緩慢問題。一般來說，若民用船舶軸系的整體做功情況較穩(wěn)定，則進(jìn)行表層維修時，主要采取船舶進(jìn)塢且初步清潔軸系后，直接在軸系處增加潤滑油，并將其螺旋槳局部零件拆除，確保全面進(jìn)行軸系螺旋槳潤滑，即可解決軸系應(yīng)用靈活度不夠的問題。

（2）軸承修理工藝。民用船舶軸系損壞是較常見的問題，結(jié)合民用船舶軸系來看，重新澆筑類修理方法應(yīng)用較廣。即修理人員在確定船舶軸系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用鏜床直接進(jìn)行軸系加工，并在加工中心孔與外部圓心高度0.6倍的間隙內(nèi)，重新進(jìn)行軸系軸承結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)。

（3）軸系負(fù)荷測試維修工藝。船舶維修期間，為了確保船舶維修，與船舶設(shè)計需求相互符合，也可采取軸系修理負(fù)荷測試法，對軸系的實(shí)際維修情況作出判斷。其計算公式為：K=k1（Po+P1）S/2000計算，其中“k1”表示頂舉系數(shù)，“Po”表示上升段壓力，“P1”表示下降段壓力，“S”表示油泵面積，表1為船舶軸系維修的計算參數(shù)表。

表1 船舶軸系維修的計算參數(shù)表

改裝船追加軸系的工藝屬軸系維修的第五類情況。修船企業(yè)承繼船舶改裝工程之中會碰到軸系改裝項(xiàng)目，如全新減少一套軸系等。追加軸系的安裝有所不同在全新船修建，由于全新船修建于船臺或是干船塢展開，船之中與船底基線清楚。因而修船于浮船塢展開，船舶歷經(jīng)長年采用，極大造成了形變，確切形變多少，形變于壽命位置皆不可知，需再次找尋精確的基準(zhǔn)展開定位加裝。具體工程時，應(yīng)依據(jù)具體情況制訂工藝。這里總括講解某物探船全新增助推軸系安裝工藝[5]。

4 結(jié)語

總之，隨著柴油機(jī)成為船舶主要動力裝置后，這一現(xiàn)象大為改觀。因?yàn)椴裼蜋C(jī)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化，船廠在修理柴油機(jī)時，不需要自己制作汽缸套、活塞、活塞環(huán)等部件，由專業(yè)廠家提供標(biāo)準(zhǔn)備件，船廠只負(fù)責(zé)安裝，這樣船廠的輪機(jī)修理工作量大大減少。從上世紀(jì)年代起，一批世界一流設(shè)備制造商如西門子（船舶電氣）、（增壓器）、沙布羅（船舶制冷設(shè)備）等在國內(nèi)成立專業(yè)技術(shù)維修服務(wù)站，對他們自己的產(chǎn)品進(jìn)行專業(yè)維修，許多輪機(jī)工程項(xiàng)目不再需要船廠修理，不再需要進(jìn)廠維修（可以采取航修的方式）。而新世紀(jì)以來，連主機(jī)修理都出現(xiàn)專業(yè)化維修（如瓦錫來）。只有舵、軸系工程，由于必須在船塢內(nèi)進(jìn)行，且需要大型起重設(shè)備，大型機(jī)加工設(shè)備配合，無法實(shí)現(xiàn)專業(yè)化維修，必須進(jìn)船廠維修。因此舵、軸系修理成為船舶企業(yè)最主要的輪機(jī)修理工程。