散貨船尾管單軸承軸系安裝校中過程分析

鄭 偉，劉 瑜 ，張本寶，李 奎

（中船黃埔文沖船舶有限公司技術中心 ，廣州 510715）

1 前言

散貨船尾管前端無軸承支撐的單軸承軸系，相對于設置有前軸承的軸系，具有螺旋槳軸前端不易精確定位、中間軸承布置靠后等特點，增加了軸系安裝校中的難度；為滿足美國VGP 要求而使用可降解生物油、螺旋槳設計槳徑偏大附加彎矩增加、主機降功率使用降低了主機運行轉速等因素，容易引起尾管軸承高溫；若軸系安裝校中結果較計算要求出現較大偏差，出現尾管后軸承高溫的機率就會增加。本文著重對尾管單軸承軸系的安裝校中過程進行分析。

2 尾管單軸承軸系的基本組成

散貨船尾管單軸承軸系，主要由：螺旋槳、尾管后密封裝置、尾管后軸承、整體式尾管、螺旋槳軸、尾管前密封裝置、中間軸、中間軸承、軸系接地裝置組成，如圖1 所示。

圖1 尾管單軸承軸系組成示意圖

3 尾管單軸承軸系的優缺點

（1）主要優點

① 相對于尾管設有前軸承的軸系，軸系剛性小，彈性相對較大，更能適應船體的變形；

② 在相同的船體變形量下，相對于尾管設前軸承的軸系，對軸承負荷影響較小。

（2）主要缺點

① 中間軸承高度方向的調整距離，對尾管后軸承與螺旋槳軸的相對傾角影響較大。若調整幅度過大，會產生較大的邊緣負荷；

② 增加了尾螺旋槳軸的定位難度，在軸前端需增加向下的壓力，軸系安裝工藝較復雜，工藝水平要求較高。

4 尾管單軸承軸系安裝校中過程

4.1 安裝校中主要步驟

尾管單軸承軸系的安裝校中，各船廠根據實際建造工序和進度，具體步驟會有所差異，但涉及的工作內容和要求相同。本司采用的安裝校中步驟：第一次拉鋼絲線→第二次拉鋼絲線、照光→澆注尾管環氧→安裝螺旋槳軸→固定螺旋槳軸前端→安裝尾管密封裝置→安裝螺旋槳→安裝螺旋槳帽、防繩罩、漁網割刀等→尾管密封裝置安裝檢查及尾管滑油系統加油→中間軸進艙→主機吊裝→上建吊裝→船舶出塢→按要求進行軸系校中、安裝主機等設備。

4.2 安裝校中過程

（1）第一次拉鋼線

達到的船體建造條件后，通過精度控制部門設立軸系首尾基準點，布置光靶和拉鋼絲線，基本確定軸系與船體基線的平行度；檢查軸系與舵系中心線的相交度；初定主機位置、預估主機墊片的厚度,劃線、鉆主機地腳螺栓孔；初定中間軸承的位置及預估墊片厚度，焊接中間軸承基座。

（2）第二次拉鋼絲線、照光

在第一次拉線的基礎上，提高軸系和舵系中心線的精度；檢查和調整尾管位置，測量尾管定位后的軸承斜度；

（3）澆注尾管環氧

根據具體部位的環氧墊片長度，采用分重力式或壓力式澆注兩種方式，在環氧廠家的指導下完成尾管環氧澆注，澆注完成后在環氧樹脂前后端面涂上環氧密封膠，并存留環氧澆注試樣；焊裝尾管的滑油透氣和泄放管，檢查尾管內部是否干凈，對尾管內滑油透氣和泄放管路的焊縫做密性檢查；重點檢查尾管環氧樹脂位置的密性；

（4）安裝螺旋槳軸、螺旋槳軸前端固定、尾管密封裝置

清潔尾管內部和螺旋槳軸外表面，檢查尾管密封裝置與螺旋槳軸的配合尺寸是否符合要求；在螺旋槳軸前端焊接臨時支撐，將尾管前密封裝置套在螺旋槳軸上，將螺旋槳軸從機艙內塞入尾管內，放置到位后用臨時支撐固定螺旋槳軸；檢查螺旋槳軸表面至尾管前端內孔機加工面的距離，通過調整軸系臨時支撐，當螺旋槳軸表面距尾管前端內孔機加工面的距離相等時，固定螺旋槳軸；檢查螺旋槳軸與尾管后軸承之間的左右和底部間隙；將尾密封裝置套在螺旋槳軸尾端上；螺旋槳軸完成定位后，配鉆安裝尾管密封裝置的螺栓孔，安裝密封裝置；

（5）螺旋槳安裝

對準螺旋槳與螺旋槳軸上的拂配標記，根據螺旋槳的壓裝程序進行螺旋槳安裝；安裝完畢后做好液壓螺母的防松動記號，并將螺旋槳壓入量和起始壓入數據，分別打在槳轂上；

（6）安裝螺旋槳帽、防繩罩、漁網割刀

安裝止動塊、螺旋槳帽，并加注環保型潤滑脂；安裝防繩罩和漁網割刀，漁網割刀與螺旋槳之間的間隙需按廠家圖紙要求調整；

（7）尾管密封裝置安裝檢查及尾管滑油系統加油

檢查首、尾密封裝置的安裝長度；測量尾密封的下沉量；進行密封裝置的密性試驗和尾管滑油加注；

（8）船舶出塢

建造狀態達到下水狀態后，船舶出塢。

螺旋槳軸前端下壓力、軸臨時支撐、稱重位置布置示意圖，如圖2 所示。

圖2 軸系臨時支撐、稱重位置示意圖

（9）船舶定位

下水后，首先檢查螺旋槳軸有無移位；根據校中計算書要求和船舶實際建造情況，調整船舶吃水，使螺旋槳浸深達到要求；按校中計算書要求，在螺旋槳軸前端要求的位置向下施加下壓力，觀察螺旋槳軸是否可以向下移動與臨時支撐脫離接觸，使螺旋槳軸左右方向距臨時支撐的距離相同，讓螺旋槳軸自由置于尾管后軸承和臨時支撐上；調整中間軸承和臨時支撐，使螺旋槳軸與中間軸連接法蘭處的曲折和偏移值滿足要求；測量中間軸承底座與固定墊塊的距離，確定中間軸承臨時墊塊的尺寸，并用臨時墊塊墊好中間軸承底座；按主機要求，調整拐擋差；調整主機的高度，使中間軸與主機輸出端的連接法蘭的曲折和偏移值滿足要求；拆除螺旋槳軸前端的下壓力、臨時支撐，讓中間軸落在中間軸承上；按照螺栓和螺栓孔的配鉸編號安裝軸系螺栓；進行負荷稱重，檢查是否滿足校中計算書的要求，若不滿足則繼續調整直到滿足要求為止，將稱重數據提交給主機服務商確認；

（10）安裝中間軸承

根據最終軸系調整后的高度，測量中間軸承調整墊塊的厚度，拂配調整墊塊，配鉆螺栓孔；底角螺栓緊固前，檢查中間軸軸頸位與中間軸承下軸瓦的間隙，并進行中間軸軸頸位與中間軸承軸瓦的著色檢查；

（11）安裝主機

焊接主機底部側向和端部支撐座；檢查主機底座平面、主機基座平面的清潔狀態；按主機安裝圖中的布置范圍，燒焊環氧澆注扁鐵和布置環氧澆注海綿，按照要求澆注環氧，并澆注兩塊環氧墊片的試樣；環氧固化后，使用專用工具緊固主機底腳螺栓；測量拐擋差；安裝主機端部和側向支撐等。

4.3 注意事項

（1）尾管后軸承的斜度控制

螺旋槳軸與尾管后軸承在靜態條件下的相對傾角，需小于0.3 mrad。若大于該值，通常采用斜鏜孔的方法來調整軸承斜度；部分軸承內孔采用雙斜度的方案，讓軸與軸承有更好的貼合度。

若尾管完成環氧澆注后，實際的尾管后軸承斜度與軸系校中計算要求不一致，會使螺旋槳軸與軸承的相對傾角不符合設計要求，增加船舶運營中的軸承高溫風險，故尾管后軸承的斜度建議從軸承生產到軸系安裝校中進行全過程監控：

① 軸承生產加工后，測量軸承斜度；

② 軸承發送到整體式尾管制作廠家后，測量軸承斜度；

③ 軸承壓裝到整體式尾管內后，在水平狀態下測量軸承斜度；

④ 整體式尾管運送到船廠后，安裝前測量軸承斜度；

⑤ 整體式尾管完成環氧澆注后，測量軸承斜度。

尾管完成環氧澆注后，兩端固定，尾管中段與船體結構之間無連接，整體式尾管可轉化為簡支梁模型；金屬存在一定的彈性，在重力的影響下，尾管會有輕微的中拱下垂現象，對軸承斜度造成細微影響；軸承壓裝時尾管盡量采用與船上相同的固定方式，僅兩端固定支撐，尾管中段處于自由狀態，盡量減小中拱下垂現象對軸承斜度的影響。

（2）螺旋槳軸前端固定、下水前位置標定、下水后位置檢查

① 在軸系未連接時螺旋槳軸前端無支撐，軸系校中計算時會考慮在螺旋槳軸前端設立臨時支撐；但在靜止狀態下，不具備尾管雙軸承可讓螺旋槳軸始終保持在尾管正中位置的特點；當螺旋槳軸完成定位，考慮船舶下水后，在軸系校中過程中必須嚴格按照從船尾方向往船首方向調整法蘭的曲折和偏移,且不能往任何方向移動螺旋槳軸，否則會造成實際軸線發生偏離，很難達到理想的軸承負荷狀態，不符合設計要求；在螺旋槳軸安裝和螺旋槳軸前端固定時，必需設置合適的臨時支撐，該支撐需同時具備固定螺旋槳軸前端和調整螺旋槳前端上下左右位置的作用；

② 在船舶下水前，還需設立合適的檢驗標記，用于船舶下水后判斷螺旋槳軸有無發生偏移，若有偏移需使用臨時支撐將螺旋槳軸前端調回安裝固定時的初始位置。

（3）中間軸承調整高度的控制

在安裝校中定位過程中，主要通過調整中間軸承、臨時支撐、主機的高度，來調整中間軸法蘭與主機飛輪、中間軸法蘭與螺旋槳軸法蘭的曲折和偏移值，使主機軸承間隙、拐擋差、中間軸承和主機軸承負荷，滿足軸系校中計算書要求，并將軸系最終的稱重結果提交給主機服務商。主機服務商不審核稱重結果、中間軸承、臨時支撐、主機的高度實際升高或降低的數值，而以中間軸承、主機軸承的稱重負荷是否滿足軸系校中計算書的要求為準，中間軸承的最終負荷，允許在計算值的基礎上浮動±20%；考慮中間軸承的調整高度會對尾管后軸承與螺旋槳軸的相對傾角影響較大的特點，在校中過程中務必監控中間軸承的實際調整高度，避免為滿足軸承負荷而出現過度調整中間軸承高度的情況，且中間軸承負荷和調整高度盡量按校中計算書要求的值調整，減小軸承負荷的浮動量，用于判斷校中結束后的實際軸線狀態，使實際軸線狀態盡量接近軸系校中計算書的理論軸系狀態。

5 結束語

軸系的運行狀態對船舶營運至關重要，這就要求船廠校中要從尾管單軸承軸系固有特點出發，優化尾管單軸承軸系校中過程，提煉校中過程控制要點，降低尾管單軸承軸系校中結果偏離設計要求的風險。