某船軸系安裝系列質(zhì)量問題的處理與啟示

(某部駐廣州地區(qū)第二代表室 廣東 廣州 511462)

船舶軸系是從主機輸出端法蘭起至艉軸為止，連接主機和螺旋槳，是船舶動力裝置中的重要組成部分，承擔(dān)著將主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，再將螺旋槳產(chǎn)生的軸向推力傳遞給船體實現(xiàn)推船航行的目的。船舶軸系(圖1)主要包括艉軸、中間軸、推力軸、軸承、密封裝置及其他附件等，結(jié)構(gòu)雖然較為簡單，但作用重大，維護管理好軸系，對于保證船舶的安全航行至關(guān)重要。

某船軸系安裝過程中，先后出現(xiàn)中間軸承調(diào)整不符合工藝要求、齒輪箱定位偏差導(dǎo)致地腳螺栓與基座結(jié)構(gòu)干涉、齒輪箱緊配螺栓孔鉸孔直徑超差、隔艙密封裝置安裝面垂直度超差等系列質(zhì)量問題。問題發(fā)生后，駐廠監(jiān)造積極發(fā)揮主導(dǎo)作用，組織船廠、設(shè)計所、設(shè)備廠等相關(guān)單位進行了細(xì)致研究和專題論證，確保了問題歸零和軸系安裝質(zhì)量。

圖1 船舶軸系

一、問題描述

(一)中間軸承調(diào)整不符合工藝要求問題

駐廠監(jiān)造在對該船軸系安裝情況進行巡檢時發(fā)現(xiàn)，左軸系的三個中間軸承已臨時固定好，準(zhǔn)備進行軸承稱重摸底，但在查閱中間軸承與中間軸之間間隙的測量數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，中間軸與中間軸承本體前后兩端的出口間隙超出安裝要求(要求≤0.10mm，實際最大值達(dá)0.25mm)。通過質(zhì)詢施工人員和工藝主管，發(fā)現(xiàn)他們在進行中間軸承調(diào)整時，只關(guān)注了中間軸與軸承軸瓦之間的間隙，未按中間軸承的安裝要求首先調(diào)整中間軸與軸承本體前后兩端的出口間隙。由于該軸承為滑動式球面軸承，若該間隙超差，直接會影響到軸承自適應(yīng)能力的發(fā)揮，進而導(dǎo)致軸瓦的過快磨損。

(二)齒輪箱定位偏差導(dǎo)致地腳螺栓與基座結(jié)構(gòu)干涉問題

船廠在該船軸系安裝和軸承負(fù)荷滿足要求后進行齒輪箱定位，但在定位時只考慮到齒輪箱機座后端面與固定墊片的相對位置，而忽略了軸系粗拉線時用于齒輪箱定位的第一排螺栓孔的中心與齒輪箱基座上固定墊片的中心是否重合，在此情況下安排施工人員鉆松配螺栓孔，而當(dāng)進行齒輪箱緊配螺栓孔鉆孔時發(fā)現(xiàn)，齒輪箱部分螺栓與基座腹板距離偏近(其中右齒輪箱5顆螺栓與基座腹板干涉嚴(yán)重)，造成一方面左齒輪箱3顆、右齒輪箱2顆螺栓下螺母與鄰近的基座角焊縫干涉，需將焊縫修磨方能安裝螺母；另一方面右齒輪箱的5顆螺栓下螺母與基座腹板干涉，需將基座腹板及角焊縫修磨方能安裝螺母。

(三)齒輪箱緊配螺栓孔鉸孔直徑超差問題

船廠在對該船2臺齒輪箱共24顆緊配螺栓孔鉸制(由φ52鉆、鉸到φ54)過程中，陸續(xù)出現(xiàn)鉸孔直徑超差問題，其中最大直徑達(dá)57.03mm，超差3.03mm。

車輛段回填面積為31.96萬m2，填方高度約為3.7m，主要工程量有以下幾個部分，A、B組碎石土填料約54萬m3，C組素土填料約58萬m3，地下排水系統(tǒng)施工中天然級配中粗砂填料約21萬m3，車輛段填方共量約133萬m3。需要備選充足的高標(biāo)準(zhǔn)原材填料，從而保證施工的連續(xù)性。

(四)隔艙密封裝置安裝面垂直度超差問題

駐廠監(jiān)造在對隔艙密封裝置安裝檢驗時發(fā)現(xiàn)，左、右軸系的2套隔艙密封裝置的轉(zhuǎn)接板最大直徑處的垂直度達(dá)0.85mm，超過要求的技術(shù)指標(biāo)0.45mm。設(shè)備廠服務(wù)工程師說這點超差不算什么，完全可以滿足使用要求，但駐廠監(jiān)造通過幾何分析并與設(shè)備廠確認(rèn)，認(rèn)定垂直度超差會對裝置內(nèi)部的密封膜盤受力產(chǎn)生不利影響(由面摩擦變?yōu)榫€摩擦)，因此要求進行整改。

二、原因定位

問題發(fā)生后，駐廠監(jiān)造多次組織召開軸系安裝系列質(zhì)量問題專題會，從技術(shù)、管理兩個層面對上述問題的產(chǎn)生原因、糾正及預(yù)防措施等進行了明確。

(一)中間軸承調(diào)整不符合工藝要求問題

原因之一是軸系對中工藝》對中間軸承的調(diào)整要求未進行量化明確，只是要求按照設(shè)備隨機資料中的具體要求進行施工，對現(xiàn)場施工的指導(dǎo)性較差；二是施工人員和工藝主管對球面中間軸承接觸了解較少，也未對隨機資料中的具體要求進行細(xì)致的消化、理解。

(二)齒輪箱定位偏差導(dǎo)致地腳螺栓與基座結(jié)構(gòu)干涉問題

原因是施工人員和工藝主管對《軸系布置圖》中的齒輪箱定位關(guān)鍵尺寸關(guān)注、理解不夠，《主機、齒輪箱安裝工藝》未對其進行特別說明，施工部門也未針對該關(guān)鍵尺寸制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書，導(dǎo)致施工人員錯誤地以齒輪箱機座后端面相對固定墊片為基準(zhǔn)進行調(diào)整定位，而不是以齒輪箱第一排螺栓孔中心與固定墊塊中心重合為基準(zhǔn)進行定位。

(三)齒輪箱緊配螺栓孔鉸孔直徑超差問題

原因之一是所用的磁力鉆等鉸孔工裝設(shè)備精度差；二是由于基座結(jié)構(gòu)限制，精度高的鉸孔工具(如推刀)派不上用場；三是現(xiàn)場施工環(huán)境惡劣，交叉作業(yè)多，對施工造成一定影響；四是施工人員的技能水平和精益求精的工作態(tài)度與實際要求還有一定差距。

(四)隔艙密封裝置安裝面垂直度超差問題

原因之一是船體合攏、軸系安裝的精度偏差，會導(dǎo)致軸系與隔艙密封裝置所處的橫艙壁之間的角度與理論角度存在一定誤差；二是施工人員和工藝主管對垂直度指標(biāo)關(guān)注度不夠、理解不深，在對隔艙密封裝置的焊接座板進行焊接時，未實時、充分監(jiān)控焊接變形，也會導(dǎo)致上述角度進一步惡化。

通過上述原因分析與定位，從中發(fā)現(xiàn)造成上述質(zhì)量問題的主觀原因有幾點：一是《軸系對中工藝》《主機、齒輪箱安裝工藝》等工藝文件對中間軸承的調(diào)整要求、齒輪箱定位關(guān)鍵尺寸未進行特別明確，設(shè)計室也未對現(xiàn)場施工人員進行深入的工藝交底，施工部門也未針對工藝要求制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書；二是船廠相關(guān)主管對齒輪箱的吊裝工作監(jiān)督不到位；三是船廠對主機、齒輪箱等大型設(shè)備的鉸孔工作重視程度不夠，如施工部門申領(lǐng)的鉸孔工裝設(shè)備遲遲不能到位；四是船廠包括設(shè)備廠有關(guān)人員的質(zhì)量意識和精品意識還不夠強。

三、問題歸零

針對上述問題產(chǎn)生原因，制定如下糾正措施：

(一)關(guān)于中間軸承調(diào)整不符合工藝要求問題

駐廠監(jiān)造與設(shè)計室一道，對《軸系對中工藝》《主機、齒輪箱安裝工藝》進行了補充完善，明確了中間軸承的調(diào)整要求；施工部門編制了《軸系對中及主機、齒輪箱安裝作業(yè)指導(dǎo)書》，明確了主機、齒輪箱吊裝作業(yè)要點，并對施工人員進行了宣貫。主機動車前，通過對中間軸承安裝情況進行復(fù)查，各項數(shù)據(jù)滿足安裝要求。

(二)關(guān)于齒輪箱地腳螺栓與基座腹板干涉問題

經(jīng)設(shè)計所、船廠、駐廠監(jiān)造等各方協(xié)調(diào)后確定如下方案：一是將與左齒輪箱3顆、右齒輪箱2顆螺栓下螺母干涉的基座角焊縫修磨光順；二是將與右齒輪箱的5顆螺栓下螺母干涉的基座腹板及角焊縫修磨，其中腹板最大修磨深度5mm(原厚度26mm)、高度150mm(原高度1586mm)；三是為了減小右齒輪箱基座腹板修磨深度(使其不超過5mm),將右齒輪箱的5顆緊配螺栓的下端螺母，由六角螺母按最大內(nèi)切圓車削成圓螺母，并將螺母厚度由37.5mm增大為40mm，并通過有限元建模核算其強度是否滿足要求。

船廠委托專業(yè)機構(gòu)對圓螺母方案進行了建模計算，結(jié)果表明螺母強度滿足使用要求。船廠不合格品審理委員會組織召開螺母修改方案評審會，并一致通過了該方案。同時，船廠對基座腹板修磨前后的剖面模數(shù)進行了計算，結(jié)果表明，剖面模數(shù)減小為原來的99.79%，在同樣受力情況下，應(yīng)力增加0.21%，考慮到強度損失不大，并且在鉸制好的孔附近進行結(jié)構(gòu)焊接補強勢必會影響孔的精度，因此暫定不進行結(jié)構(gòu)補強，待試航后對結(jié)構(gòu)焊縫進行探傷后再決定是否補強。

(三)關(guān)于齒輪箱緊配螺栓孔鉸孔直徑超差問題

一是設(shè)計所對鉸孔偏大的緊配螺栓的退刀槽形式進行了修改，船廠委托專業(yè)機構(gòu)進行了有限元建模計算，結(jié)果表明螺栓改大、修改退刀槽形式后，螺栓、螺母強度滿足使用要求；二是為了后續(xù)主機座鉸孔，船廠通過緊急采購磁力鉆、鉸刀等工裝設(shè)備、對施工人員進行技能再培訓(xùn)、施工過程中嚴(yán)格限制附近作業(yè)等措施，保證了主機座鉸孔精度。

(四)關(guān)于隔艙密封裝置安裝面垂直度超差問題

船廠根據(jù)測量的裝置轉(zhuǎn)接板相對中間軸的垂直度，將裝置重新拆解，在內(nèi)場對轉(zhuǎn)接板進行機加工后再重新安裝測量，結(jié)果符合垂直度指標(biāo)要求。

采取上述糾正措施，并通過系泊、航行試驗，主機、齒輪箱、軸系運轉(zhuǎn)正常穩(wěn)定，各項指標(biāo)滿足技術(shù)要求。試航后，對齒輪箱基座腹板及焊縫修磨處進行無損探傷，未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)異常。至此，上述質(zhì)量問題得到了歸零。同時，船廠針對該型船軸系安裝過程中出現(xiàn)的系列質(zhì)量問題，專門成立了軸系安裝專題小組，帶動船廠相關(guān)部門查漏補缺，認(rèn)真梳理各自存在的問題，并將積累的經(jīng)驗、教訓(xùn)運用到船廠其它船的軸系安裝施工過程中，效果明顯。

四、啟示

通過對上述質(zhì)量問題的處理，從中可以得到如下啟示：

(1)駐廠監(jiān)造在審查工藝文件時，要重點關(guān)注工藝的可行性與合理性，確保制定的工藝實用、頂用。同時要加強對關(guān)鍵過程的質(zhì)量控制，不放過任何疑點。

(2)對關(guān)鍵過程的任意一點技術(shù)狀態(tài)更改，都要嚴(yán)格按照規(guī)定、程序進行，并有可靠的數(shù)據(jù)支撐。

(3)對影響關(guān)重件、關(guān)鍵過程、特殊過程質(zhì)量的人、機、料、法、環(huán)等各要素的準(zhǔn)備情況要進行重點監(jiān)控，確保滿足質(zhì)量要求。