轴系校中的研究

刘 其,刘 涛

(江苏新时代造船有限公司,江苏靖江 214500)

0 引言

轴系校中的目的是为了保证各轴段上内力和各轴承上的负荷均应处在允许范围之内。校中安装顺序一般有两种,一种是在尾轴和主机均已安装完毕,此时的中间轴及轴承须根据尾轴及主机的实际位置进行校正安装,另一种是在尾轴安装完毕后,自尾至首逐节校中安装中间轴及其轴承,主机在中间轴安装后再进行校正定位。大中型船舶一般采用后者。本文根据多年建造万吨船的实践经验,介绍建造的11.4万t油船螺旋桨处于 70%浸没状态下校中的方法。

1 轴系校中前的准备工作

(1)尾轴及螺旋桨根据轴系布置图安装并已交验结束。

(2)根据本船轴系布置图及主机安装图要求主机及中间轴承已初步定位。

(3)在中间轴距法兰端面某处安装临时支撑。

(4)刮拂中间轴承座上平面的固定垫块,用平板检验接触点应均匀分布,每 25 mm2不少于 2～4点,固定垫块上平面按要求加工成倾斜度 1/100。

(5)调整船舶浮态,使螺旋桨处于 70%浸没状态下校中。

2 轴系校中程序

(1)根据校中计算书在尾轴的前端法兰处用千斤顶加50kN外力。通过调整中间轴的临时支撑和主机高度,利用直尺和塞尺(或指针装置)测量艉轴和中轴及中轴和主机端连接处各对法兰的偏移量和曲折度是否达到校中计算书规定的要求。当上述值达到计算书要求时,在艉轴和中轴及中轴和主机端法兰连接之前必须交船东船检认可。

(2)轴系交检以后,用连接螺栓把中间轴法兰与尾轴法兰、中间轴法兰与主机推力轴法兰连接起来并上紧。

3 校中数据的检测

3.1 主机曲轴拐档差的检查

主机曲轴拐挡差值应该尽可能接近于 0。曲轴与中间轴连接后,测量最后缸的拐挡差值并与主机厂提供的胎架试验报告进行比较。如有必要,抬高或降低主机直到其拐挡差值与目标值要求一致为止,也可能要抬高或降低中间轴承以优化校中结果。

环氧浇注前应检查所有缸的拐挡差。为抵消船舶装载期间船体的变形,在校中期间,对于最后缸应采用特殊的目标值。目标值公差示例:

11.4 万t油船选用的是7S60MC-C型主机:目标值=+0.5×限制值,公差为±0.3×限制值。正常情况的最大拐挡差值S60MC-C=最后缸目标值0.28 mm×0.5=+0.14mm,公差(目标限制)值0.28 mm×0.3=±0.08 mm,垂直状态拐挡差目标值为+0.06mm到+0.22mm之间。

3.2 测量主机后两档轴承间隙

测量最后两道主机轴承的顶部间隙。由于该位置很难进入,因此只从前侧测量其间隙,该值是可以接受的。与主机厂提供的胎架试验报告值进行比较,顶部间隙通常要减小0.05 mm。

3.3 检查主机底座的平面度

采用拉钢琴丝的方法测量主机底座的平面度时要注意以下几点:

(1)钢琴丝两端距离主机底座平面的距离必须相等,误差不超过0.02mm。

(2)钢丝的所受拉力必须准确,可根据主机厂推荐值。

(3)测量的机座的下垂值时,要考虑钢琴丝的下沉量,二者相加的结果即为主机底座的下垂值。

3.4 用框式水平仪检查主机扭曲度

用框架水平仪测量主机扭曲通常是在机座上平面或导滑板的凸轮轴侧,在最前一缸和最后一缸进行。具体程序为:

(1)在机座上平面或机架导滑板凸轮轴侧,与前后方向垂直的横向位置,测量最前面气缸的倾斜偏差。

(2)与上相同,测量最后面气缸的倾斜偏差。

(3)2次测量结果相减即得主机扭曲度。该扭曲度的允许范围:最大差值0.1mm/1 000mm。

3.5 测量各档轴承的负荷

3.5.1 测量中间轴承负荷的步骤

(1)将千斤顶安装在距中间轴承的某位置,本船在距中间轴承中部偏首550mm处。

(2)慢慢顶升中间轴。

(3)连续记录每次中间轴被顶升量和千斤顶施加的负荷值。

(4)顶举曲线图如图 1所示。图 1中在坐标系统图上,以纵坐标作为中间轴被顶升量,横坐标作为千斤顶施加的负荷值,绘出轴的升高量与千斤顶负荷值的上升关系曲线0ab。

(5)当中间轴受顶上升达到一定数值后(本试验定为0.5mm)缓慢下降千斤顶上的负荷,依次连续记录相应的位移和负荷,在图 1坐标图上作出下降曲线cd0。

(6)在图1坐标系统图中延长ba和cd线段交横坐标于B、A两点,并读出A、B两点的值PA、PB。

(7)根据下式求取中间轴承的实际负荷R=KA(PA+PB)/2

式中:R为轴承的计算负荷;A为顶升工具活塞面积;K为顶举系数。

3.5.2 尾管前轴承负荷的检验

(1)将千斤顶置于距尾轴的某处,本船设置在尾轴法兰平面偏船尾710 mm的正下方。

(2)参照3.5.1中方法求出尾管前轴承的负荷并与理论负荷进行比较以辨认值是否超标。

3.5.3 主机后轴承负荷的检验

(1)将千斤顶安装在主机飞轮的正下方。

(2)根据主机厂提供的数据查得,主机后轴承顶举系数K为1.3,其负荷允许范围为0～420 kN。

(3)按照测量中间轴承负荷的方法即可求得主机后轴承的实际负荷。

3.5.4 主机后倒数第2档轴承负荷的检验

(1)将千斤顶位于主机后倒数第 2档轴承的正下方。

(2)根据主机厂家资料查得,主机后倒数第 2档轴承顶举系数 K为 0.9,其负荷允许范围为21～420 kN。

(3)参照3.5.1中测量中间轴承负荷的方法即可求得主机后倒数第 2档轴的实际负荷。

4 主机环氧树脂垫块浇注

如果以上检测项目均合格,则可浇注主机环氧树脂垫块。主机环氧树脂垫块浇注结束后,需检测环氧的硬度,然后才能安装主机地脚螺栓。环氧浇注结束后,必须重新测量轴系负荷。

5 试航前轴系负荷复核

为确保轴系负荷准确,建议试航前再次对轴系进行复核。

6 结语

轴系校中是一项重要的工作,是测量—调整—测量不断调整的过程。该项工作的好坏,将直接影响船舶的正常航行,所以应严格按照相关的图纸、轴系计算书、主机厂推荐的方法进行。由于轴系的安装要求较高,在大型企业该项工作一般由经验丰富的数名技工共同配合完成,因此对于中小企业可请求主机厂派服务工程师驻厂现场指导完成。

[1] 赵汝斌,邹春平.船舶动力装置安装工艺学[M].北京:国防工业出版社,1995.

[2] 谭仁臣.船舶辅机与轴系[M].黑龙江:哈尔滨工程大学出版社,1996.