試析全回轉舵槳推進裝置軸系的安裝過程

朱燕龍

（安達船舶修造廠，海南 三亞 572018）

0 引言

船舶推進系統主要是把主機輸出的扭矩向螺旋槳進行傳遞，螺旋槳產生的推力向船體進行傳遞，以推動船舶運動。軸系位于主機與螺旋槳之間，起著連接它們的紐帶橋梁作用。軸系安裝質量直接影響到船舶運行過程中的功率損失和船體振動[1]。在船舶軸系安裝過程中應嚴格按要求設計布置，制定合理的軸系安裝工藝確保安裝質量。全回轉舵槳傳動軸系是一種不同于常規軸系的Z型傳動，它是處于不同的軸線上的連接，既包含有水平方向和垂直方向的兩種數值，其安裝的理論基礎是萬向軸折角相等，運動過程中可避免角速度周期性離心力引起的振動。因此全回轉舵槳推進裝置軸系的安裝過程中應制定一套完整且符合船廠實際的安裝工藝，以滿足施工需要。

1 舵槳軸系的安裝的原則思路

全回轉舵槳傳動裝置利用雙主機、雙軸系、尾部受力傳動方式。兩臺主機分別經高彈聯軸節、短軸、萬向軸、中間軸及離合器至舵槳輸入軸。安裝前需要了解總體設計有關圖紙：總布置圖、線型圖、基本結構圖、肋骨線型圖及機艙布置圖、軸系布置總圖等作為軸系安裝的準備工作[2]。

全回轉舵槳傳動軸系是一種不同于常規軸系的Z型傳動軸系，它是處于不同的軸線連接，其中涵蓋了兩類數值，即水平及垂直方向數值，安裝布置傳統軸系的理論就是保證全部萬向軸折角相同，這個要求是萬向軸的基本原理，其主要是避免出現角速度周期性不等而一番的離心振動。安裝找正時，應以固定舵槳離合器軸線為基準，從舵槳到主機進行軸系找正，通過測量已定位法蘭與待定位設備法蘭的鋸齒形值、偏移值和軸向距離，判斷設備位置是否符合設計要求，進而明確調整方向和調整量。曲折值主要用于控制被定位設備的軸線中心線與被定位設備軸線的夾角；偏移值主要用于控制被定位設備軸線中心線與被定位設備軸線的相對位置，包括了水平及垂直偏差；軸向距離主要用于控制被定位設備的軸心線與被定位設備的軸向距離。舵槳軸系的安裝的原則思路是從后往前安裝，先完成初步定位再實施精準安裝。

2 舵槳軸系安裝的條件

在明確安裝思路后，首先確定軸系安裝的基本條件，安裝軸系可在船塢（船臺）或船舶下水后進行，但需具備以下安裝條件：①機艙工作區主甲板上下構件與軸系的焊接，影響船體的強度焊接，并完成了熱工校正；②機艙及軸系附近雙底、油水柜密封試驗已完成并穩定24小時；③順利完成了和軸系有關的全回轉裝置底座、主機底座、中間軸底座焊接；④測量船體基線變化的數據應滿足相關規定要求；⑤確保船內的安靜，并將敲擊與振動等工作停止；⑥若船舶下水后安裝軸系時，應浮在靜止或風浪不大的水面上，避免遭受風浪的嚴重沖擊，船舶應調到最常見的負壓狀態，這樣可以有效減少船體變形誤差，調整船舶使其處于正浮狀態（橫順需低于0.5°，艏艉吃水差小于200mm）。

3 舵槳軸系安裝過程

3.1 初拉線（或激光）校中

①首先需要把舵槳裝置按設計要求安裝于船體，利用舵槳裝置離合器軸心線作為基準，從后往前至主機輸出法蘭中心拉鋼絲繩，折角處中間軸承在軸承底座上可上下、左右調節；②鋼絲繩的選取可采用直徑為0.60mm～1.00mm沒有銹跡、沒有扭曲鋼絲，鋼絲繩自由調節端采用吊重或拉力計；③吊重或拉力計的重量應根據鋼絲繩直徑選取50㎏～75㎏；④使用基準靶調整鋼絲位置，保證鋼絲能在各中間軸承中心點通過；⑤這時，軸系的理論中心線就是拉緊的鋼絲；⑥由基準點開始測量并記錄相關參數，要求軸線長度距離偏差應控制在2mm，軸線左右的偏差應控制在1mm，高度偏差應控制在1mm；⑦充分結合拉線的結果，明確中間軸承座位置，并進行中間軸承座的初步定位調整；⑧充分結合拉線的結果，明確主機的位置，在進行主機座的初步定位調整，主機曲軸中心線船體基線夾角應滿足要求，否則應對軸系中心線進行重新調整；⑨待每一項檢驗都符合滿足要求后，應檢查復核各調整墊板是否滿足設計厚度要求，此時軸系的初步定位安裝結束[3]；⑩采用激光校中時，需在合適的位置設置光源及定位光靶，校中方法不再做介紹。

3.2 軸系精確安裝

3.2.1 軸承在軸上的安裝

在初步校中完成后需將軸系短軸及中間軸的軸承定位安裝在軸上，安裝前需用塞尺檢查軸承自然狀態下的游隙值，該數值為制造游隙，將軸承套裝在軸的相應位置上，通過整定套及固定螺母將軸承緊固，軸承的緊固程度可通檢查游隙值來判定。

3.2.2 萬向軸的定位

為使安裝后軸線的傾斜角度、主機軸線及各調整墊塊的厚度滿足設計要求，需進行萬向軸的對中調整，這里提供了一種稱為“測量桿”的工具。這種裝置分別有K1、K2、K3、K4等的標準長度，并且測量桿裝置必須能與主機高彈性聯軸器法蘭、舵槳輸入法蘭（或離合器輸入法蘭）同中間軸法蘭連接，每套4個件。測量桿安裝時，需保證長度及位置擺放的正確性，從而便于萬向軸安裝時便于下落至正確位置。

采用“測量桿”檢查調整萬向軸的一般步驟及要求：①俯視方向調整：移動中間軸兩端軸承座使“測量桿”的兩尖對準；②側視方向調整：調整兩端軸承座可調節螺釘，使“測量桿”對準；根據已精確定位的主機、離合器及舵槳的安裝位置、調整“測量桿”長度。重要的是使保證每件萬向軸的長度一致，調整時允差為規定允差的一半；③調整“測量桿”長度至最小，同時可以對中間軸的所有軸承進行調整，但必須保持兩端軸承座位置不變；④使“測量桿”的尖端盡可能靠近并對準。轉動時尖端允差最大為 1mm。在俯視方向中軸線不同軸變最大2mm（包括“測量桿”尖的擺動）。檢查K1到K4的長度，允差滿足規定；⑤轉動各軸，檢查所有4個法蘭的跳動量，X、Y值不超過0.05mm。

3.2.2 固定軸承座

萬向軸定位完成后，進行中間軸承固定墊塊的安裝，固定墊塊為軸承座與座板的高度差值，一般采用整體鋼墊塊，因每一塊固定墊的具體高度和理論高度可能存有誤差，在加工每一塊固定墊片都應該編號，防止安裝出現錯誤，安裝時將墊塊卡緊在基座上面，利用0.1mm的塞尺檢查上部間隙應插不進為合格，上部涂色檢查25mm×25mm，應超過3～4個點，反之則應進行重新驗配，使其滿足要求。焊定墊塊對稱點，然后對稱焊牢。現場對軸承座進行鉸孔，軸承座緊固之后利用0.05mm的塞尺進行檢查，應塞不進，軸承座兩側鉆孔安裝定位銷。清潔檢查軸承，并為其注入軸承指定的潤滑脂[4]。

4 全回轉舵槳推進裝置的主機定位安裝

主機初步定位后，利用已精確定位安裝的短軸，采用百分表對主機定位安裝，完成以下工作：①轉動短軸，詳細測量了主機短軸法蘭和高彈性聯軸器的跳動量，調整了主機頂升螺栓和墊塊，以保證主機輸出法蘭和短軸徑向及軸向跳動量滿足規定要求；②校中調整完成后，可開展主機墊塊的加工制作，墊塊的制作、安裝與中間軸承墊塊相似；③鉸孔安裝主機中全部地腳螺栓，認真參照主機安裝圖紙，均勻緊固地腳螺栓，由中間位置兩側先進行預緊，隨后預緊最前面和最后面螺栓，等完成所有螺栓的預緊工作后，當螺栓依次擰緊到規定的扭矩值時，需將擰緊力矩允許誤差合理控制在±5%。

5 萬向軸安裝

萬向軸安裝前，萬向軸自身法蘭和與之連接的法蘭面均需清洗。即：連接面和定位面必須去除毛刺、灰塵、油漆和油脂。連接法蘭的軸向和徑向跳動公差需在許用范圍值內，否則可能影響萬向軸的正確運行。為確保運行平穩，萬向軸已完成動平衡檢查，附在傳動軸鋼管上或關節處的平衡塊不能去掉，它們對萬向軸的運轉消除振動必不可少。同樣的原因，萬向軸的關節不能互換。安裝萬向軸時，必須注意：確保所刻指示的箭頭位置相同，使得兩個關節位于同一平面內，以達到良好的運動[5]。必須對每一根連接螺栓用扭矩扳手檢查擰緊力矩，至此整個全回轉舵槳推進裝置軸系安裝過程完成。

6 結語

總的來講，在進行全回轉舵槳推進裝置軸系的安裝過程中，應充分結合實際特點進行安裝。舵槳作為操縱靈活且運行非常可靠的船舶推進裝置，良好的安裝可滿足船舶在航行中不會發生振動及異常溫升。