船舶轴系精确校中工艺工法

汪红兵，金攀峰，王友成，张 伟

（扬州大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107）

船舶轴系精确校中工艺工法

汪红兵，金攀峰，王友成，张 伟

（扬州大洋造船有限公司，江苏 扬州 225107）

分析实船校中结果与校中计算偏差较大的几点原因，并创造性地提出一套校中方法，以实现从纸面到实质的合理轴系校中，减少振动，延长轴系使用寿命。

轴系校中；同心度；轴系理论线；偏移； 曲折

0 引言

目前，主流的校中计算是以轴系负荷合理分配的2维计算，其中以DNV的软件最为普遍[3]。较前卫的是将船体结构考虑进去的3D有限元计算，通过有限元分析船体结构变形的影响，这种计算除焊接变形无法预见外，能处分船体结构在下水后的弹性变形和刚性变形。处于不可预见的外界原因（船体结构的变形、焊接工艺、船舶吃水状态）[5]，2D校中计算都会加上一句实际负荷在±20%以内。校中计算作为建造施工的依据，时常出现实际测量结果在±20%之外的现象，中间轴承的高度反复调，主机高度也是反复调等费时费力等“吃力不讨好的事”。为解决这种难题，结合实际工作经验，归纳总结出一套方案。

合理轴系校中（见图1）是依据轴系上各支点轴承所能承受的比压来分配负荷，实现的方式是各点轴承偏离理论轴线的高度[1]。

图1 合理轴系较中示意图

1 合理轴系校中的简单介绍

基于很多人不知道轴系法兰间的偏移sag和曲折gap的来源，这里简单说明一下：

合理轴系校中将整个轴系在连接状态下呈曲线状态；在轴系法兰脱开状态下，单根轴因其自重，至少需要两个个撑，因支点位置不同，轴的绕度也不同，法兰因自重呈一定的偏移和曲折，这就是sag和gap。反过来讲船上在调节完所有sag和gap后，中间轴承的位置务必不要动，调节两法兰的同心，要消除法兰自重的影响，即通过滚轮支架或吊带来调节。

2 同心度

同心度的由来是轴和轴承的同心，具体来说轴和轴承在运行起来需要介质来润滑和冷却，因此轴承间隙是必须存在的[4]。间隙小了形成不了油膜，不利于润滑；间隙大了，转舵的偏心力会使轴跳动。在安装时，由于轴承固定，轴自重向垂，为保证轴承与轴同心，想出了将整个艉管轴承内白合金相对轴承外铸钢件做成上偏心。

为了延长轴承的使用寿命，偏心斜镗孔应用在艉管轴承上。但是密封还没有跟上时代，多次向密封厂家表达了自己的观点：按照密封外套(公的)与艉管同心(STEP精加工保证)，内套(公的)与螺旋桨同心(STEP精加工保证)，密封的内套寿命将缩短， 直接表现结果是下沉量上小下大，解决方案是扩大STEP之间的间隙，避免密封安装时受力[5]。

3 轴系理论线

众所周知，轴线照光定位艉管后，一旦穿艉轴，吊中间轴进机舱，就失去了轴系理论线(照光线撤走后，轴实体占据其位置)，如何找到和标记记录轴系理论线就是本文重点研究对象。

目前实船校中的缺点主要为轴系理论线定位偏低、主机定位偏低与合理轴系校中相背，很多时候演化成直线校中，其根源如下：

1)没有考虑到艉轴和艉管轴承的间隙和斜度，以及轴的绕度，一味地认为穿艉轴后，通过艏密封外套与内套的上下左右相等引出来的线就是理论线。比如某某系列船在后续船摸索时适当抬高主机高度而试航状态良好。

2)没有预期到轴系打包厂家提供艏密封为下偏心的。比如某某船厂家为使用便宜的径向密封代替端面密封来消除轴的下垂绕度。

3)艏密封是两哈佛式。这主要基于轴系扭振计算(TVC)来局部调节的轴径来满足调节轴系拐点的需要[2]，如艏密封处轴径相对艉轴承处轴径细，常规整体式密封不能用，只能用哈佛式。

4 解决路径

经实践研究与探索，并在某船上实施过类似的办法，具体布骤如下：

4.1 船坞或船台阶段

照光定位艉管的同时，照光定位螺旋桨轴法兰后的轴系理论实体参照A点，并做标记和记录;照光定位中间轴艏法兰后的轴系理论实体参照B点，并做标记和记录。以某船为例：

1)依据校中计算，在A点(Fr12+600)的地方设置一龙门支架（图 2），调节此处光靶，使其与照光线同心，测量并记录轴系理论线距离龙门支架下的距离 A1，左的距离A2，右的距离A3。A1、A2、A3样表见表1。

表1 记录表

图2 龙门支架

备注：支架仅作为直观上的实体参照，照光到达此点时记录其与实体 标记点的距离。

2)在B点(Fr21+5)的地方设置一龙门支架，调节此处光靶，使其与照光线同心，测量并记录轴系理论线距离龙门支架（图3）下的距离B1。样表如表2。

表2 B1距离

图3 滚轮支架

4.2 船下水

船体变形趋于稳定后，先通过滚轮支架将螺旋浆轴a点调到与校中计算sac要求的偏离offset;再经过中间轴的临时支撑滚轮支架将b点调到sac要求的offset;然后保持滚轮架不动，通过调节中间轴承的高度来满足sac对应吃水状态下中间轴法兰与螺旋浆轴法兰的偏移 sag和曲折gap要求;最后通过调节主机来满足sac对应吃水状态下的飞轮与中间轴法兰的sag和gap要求。以某船为例，对于无前艉轴承的船舶，优先推荐在FR12+600的位置(轴系正上方与船体强结构焊接)，使用滚轮支架来调整。螺旋桨轴正确位置，A点轴体轴心与轴系理论线同心，其偏离轴系理论线如表3所示。

表3 A点记录

通过调节中间轴支撑（图4）的高度保证B点偏离照光线5.01mm，记录如表4。

图4 中间轴支撑

表4 偏离轴系理论线的距离

5 结语

工艺工法的源头是基于实践的总结，创新地提出在照光阶段设置轴系理论线实体参照标记龙门支架；规避了拉钢丝绕度影响轴系定位准确性的问题；并在最近的实际工作中取得显著成效：即在减少施工实际工时的同时，增加校中的准确性。

[1] B &W MAN. 校中指导文件 MBD Drawing Documentation for Shaft Alignment Calculation Purposes[Z]. 2005.

[2] 中国船舶工业总公司. 轮机设计手册[M]. 北京: 国防工业出版社, 1999.

[3] DNV. 校中理论指导[Z], 2003.

[4] Blohm+Voss Industries Ltd. 轴承密封选型设计手册[Z].

[5] Wartsila. 轴承密封选型设计手册[Z].

[6] DOOSAN. 斗山主机 shaft alignment 指导文件[Z].

Renovation Application of Shafting Alignment Process

WANG Hong-bing, JIN Pan-feng, WANG You-cheng, ZHANG Wei
(Dayang Shipbuilding Co., Ltd., Yangzhou 225107, China)

The reasons for the different between shaft alignment calculation and site alignment result are analyzed. One method to reduce the difference is creatively put forward，which is that the site alignment is closed to reason alignment, then the vibration reduces, the prolong service life of the shafting achieves.

shafting alignment calculation (SAC);concentricity;shafting theory line;sag; gap

U61

A

汪红兵1979-， ，工程师。主要从事轮机工艺工法研究工作。