海洋地質二號船重型吊機更換對軸系對中的影響分析

摘" " 要：海洋地質二號船主甲板重型吊機更換，引起主甲板相應區域的載荷發生改變，從而對軸系對中產生一定的影響。本文通過實船吊機更換過程中各階段的軸系對中數據檢測，對比各個階段重量改變引起的軸承數據變化趨勢，剖析其對軸系產生變化的因素。結果表明，該型船在原有船體結構條件下，對重型吊機更換不會對軸系對中數據產生大的影響，無需重新對中校準。該案例可為類似改裝工程提供一定的參考依據。

關鍵詞：吊機更換；結構強度；軸系對中

中圖分類號：U664.21 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

Analysis of the Influence of Replacement of Large Crane on Shafting Alignment of Hai Yang Di Zhi Er Hao Vessel

Ren Long

（ Jiangmen Hangtong Shipbuilding Co. Ltd. of CCCC Fourth Harbor Engineering Co. Ltd.，" Jianmen 529145， China ）

Abstract： The replacement of heavy duty crane on the main deck of Hai Yang Di Zhi Er Hao vessel would cause the load change in the corresponding area of the main deck， which would have certain impact on the alignment of shafting. In this paper， through the detection of shafting alignment data in each stage during the replacement of crane in real ship， and then comparing the bearing data changes caused by weight changes at each stage， and analyzing the reasons for the changes to shafting， the results show that under the condition of the original hull structure of the ship ， the replacement of heavy duty crane does not have a big impact on the shafting alignment data of the shafting， and it is not necessary to re-align. This case can provide some reference for similar modification projects.

Key words： crane replacement;" structural strength;" shafting alignment

1" " "引言

通常，軸系校中前，船上主要結構、大型設備等均需安裝到位，以防對軸系對中數據產生影響。海洋地質二號船是由一艘水下支持維護平臺供應船改造的科考船，其甲板吊機由原來的100 t桁架式起重吊機更換為150 t的折臂式吊機，重量由115 t增加至378 t。甲板載荷增加較多，將引起船體較大變形，其是否對本船的推進軸系直線度產生多大影響，應預先進行理論分析，以采取應對工藝對策。

2" " 基本情況

2.1" "船體基座

本船在改造前后的主尺度和結構均不發生改變，其主要尺度為：總長85.00 m，型寬22.00 m，型深8.00m。其主吊機位于右舷FR13肋位處，距舯5200 mm，筒體中心位于右舷軸線位置上方。吊機筒體與船體筒體間采用焊接方式進行連接，原100 t吊機筒體外徑及船體基座筒體外徑為Φ3 594.5 mm，厚度為30 mm。而150 t吊機筒體外徑為Φ3 593 m，厚度25 mm。由此可知，原吊機筒體基座尺寸適合150 t吊機要求，且其強度計算也能滿足150 t吊機要求，為此，原船體吊機的基座筒體和船體結構無需更改。更換吊機時只需將原吊機筒體從船體基座上割下，再將150 t吊機筒體與船體基座筒體焊接即可。此處的船體結構不作改動，原船的結構強度滿足要求。

2.2" "船體結構

本船的船體結構采用的是混合骨架，肋骨間距和縱骨間距均為600 mm，骨架布置密集，甲板面設計載荷為7.5 t/㎡，總載荷可至800 t。吊機筒體處結構設計垂向載荷為6 370 kN，徑向載荷為818 kN，瞬時力矩42061kN·m，旋轉力矩4 083 kN·m，滿足吊機的使用工況。吊機處甲板面采用厚度為25 mm，屈服強度大于401 MPa的AH36高強鋼，筒體采用的是厚度為28mm，屈服強度大于459 MPa的AH40高強鋼。與筒體連接的船體結構采用的是16 mm加厚板，保證了吊機筒體處船體結構的強度要求。軸系區域的軸承座結構采用的是井字型框架結構，其肘板加強和腹板同樣采用16 mm厚的加厚板，且軸承座布置密集，軸承間距為1.0 m～1.5 m，保證了軸系區域的結構強度，可有效抵抗船體的局部變形。

2.3" "吊機參數

原吊機和新吊機的重量和力矩均存在較大的差異，其參數對比如表1所示。

2.4" "軸系布置

本船采用Z型軸系驅動全回轉舵槳機。全船采用雙軸系對稱布置，軸系距舯5 200 mm，軸系位于FR3～FR62區域。單邊軸系可分為兩段，第一段為齒輪箱輸出端至FR37肋位，此段軸線總長15 m，與基線夾角為2°。第二段為從FR35肋位至舵槳機輸入端，此段總長16.6 m，與基線夾角7°，兩段之間通過萬向軸連接，整個軸系長度超過了30 m。中間軸直徑為Φ139.5 mm，單邊軸系共設置有23個軸承座，其中4個為止推軸承，兩軸承間距最大為1500 mm，每根中間軸都至少有兩個中間軸承座支撐。軸系布置圖如圖1所示。

3" " "軸系對中變化檢測及驗證

在吊機的更換過程中，通過測量記錄每一次吊機狀態改變后軸系的數據狀態，對比各個階段的軸系數據。將各階段軸系的變化和吊機重量變化的關系比對，分析吊機重量的變化對軸系對中的影響。

3.1" "軸系對中變化檢測

通過測量中間軸軸承上方與軸承外殼的間隙變化情況來觀察整個軸系的變化情況，同時在更換新的吊機后用頂針工具代替萬向軸測量頂針針尖的對中偏移情況。測量間隙位置如圖2所示。

每舷中間軸軸承數量23個，從主機側至舵槳機側依次為1#-23#，其中吊機筒體位于19#-22#軸承處。每個軸承間隙分別測量軸承靠近主機側（ENG.SID）和舵槳機側（ZP.SIDE）兩處的間隙值。共分三個階段進行測量，分別是拆吊機前測量一次原始狀態的數據，原吊機拆除后未安裝新吊機前測量一次中間狀態數據，安裝新吊機后再測量一次最終狀態數據，共得到三組數據，進行比對。

圖3為左舷三種狀態下的軸承間隙對比圖，圖4為右舷三種狀態下的軸承間隙對比圖。

從圖 3、圖 4 中可看出，拆吊機前曲線的原始狀態間隙值最大，拆吊機后曲線的中間狀態間隙值最小，裝吊機后曲線代表的最終狀態值間隙居中，三條曲線的變化趨勢基本一致。相比于其他位置的變化，拆吊機后的曲線在右舷 3# 軸承處和右舷 16#-18# 軸承位置處變化最大。

除測量軸承間隙外，同時根據廠家的要求對最終狀態下的萬向軸處數據進行測量。用頂針工具代替萬向軸，檢測萬向軸角度變化情況，測量頂針針尖在上下、左右方向的間隙數據。頂針代替萬向軸的示意圖如圖5所示。

吊機更換后各頂針的針尖數據見表2。

表2中可看出各處萬向軸頂針針尖的間隙均在1mm以內，其中右舷尾部的頂針間隙值最大，此處靠近吊機。而角度α與角度β的允許偏差在0.5°范圍內，轉化為針尖允許間隙值為4 mm，因此實際間隙值遠小于允許間隙值，滿足廠家的要求，相關數據得到了廠家的認可，同時滿足船級社的規范要求。

3.2" "對中變化原因分析

從圖 3、圖 4 中對比發現拆吊機前后曲線差值最大，從拆吊機前的原始狀態至拆吊機后的中間狀態，吊機處船體結構上的重量變化為 115 t，而從拆吊機后到裝吊機后的重量變化為 378 t，拆吊機前和裝吊機后之間重量相差 263 t。軸承間隙變化最大的是在第一次拆除吊機后，此時作用于船體上的重量變化反而最小，作用于船體上的重量減小時軸承間隙也隨之減小。當加裝新吊機后，隨著作用于船體上的重量增加，軸承間隙也隨之增加，但只是接近拆吊機前的原始間隙，并未超過拆吊機前原始的間隙值。

通過三個階段的軸承間隙對比可發現，三種狀態下的軸承間隙曲線變化趨勢基本呈一致，表明更換吊機后的軸系與軸承座之間呈現整體的抬升或下降狀態。吊機的重量變化對船體產生的變形通過結構傳遞到船身各處和軸系處的軸承基座上，在各個階段軸承的間隙值變化并不是十分明顯，因此也說明船體結在吊機的更換過程中并未產生明顯的變形，也沒有形成中拱或中垂的情況。右舷16#-18#軸承間隙在第一次拆除吊機后的變化值大于其余軸承，主要是因為該處軸承位于吊機筒體前并靠近筒體的位置，從而引起的變化相對其余位置較大。

通過上述方法可很直觀的看出三個階段的軸系數據狀態和每次吊機重量改變后軸系對中數據的一個變化趨勢，因此采用此方法可很好的驗證吊機更換對軸系的影響情況。

3.3" "試驗驗證

更換吊機后的最終軸承間隙數據和萬向軸頂針數據均得到廠家確認，且滿足船級社的規范要求。在更換吊機后，未對軸系對中進行修正，而對吊機和軸系重新進行海試。試驗結果表明，各軸承溫度均顯示正常，無異常高溫的情況出現，所有軸系的運行狀況均良好。海試過程中所測量記錄的最高軸承溫度48 ℃，其中軸承的最高允許溫度為120 ℃。" " " " " " " " " " " （下轉第頁）（上接第頁）

4" " "結語

通過測量海洋地質二號船在吊機更換過程中各階段的軸承間隙數據，分析更換吊機重量變化對軸系的影響，得到以下結論：

1）在船體結構強度滿足吊機設計強度要求的情況下，吊機更換引起的主甲板重量的變化對軸系對中有一定的影響，但影響較小，對本船的軸系校中影響在允許范圍內，更新吊機后的軸中心仍符合規定；

2）甲板載荷變化對軸系有一定影響，主甲板吊機處重量載荷減少，對軸系對中影響最大；

3）對軸系影響最大的位置并不是位于吊機筒體中心處的軸承，而是在靠近吊機筒體的前一個軸承。

參考文獻

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