造船工艺规则-轴系

张晰见

0 引言

由于造船艉轴系统大多采用订货-外加工承包供货形式，产品及图纸透明度很差并脱离了船东现场监控程序，因此设计图纸的合理性、可靠性、完整性、以及工艺的严肃性显得尤为重要。也由于在轴系部件制作、安装阶段中船级社验船师受检项目并不多，因此很多工序节点也要靠船东监造职能的把控。笔者根据某船监造经验，将DN300以上油润滑轴系设计缺陷以及订货、安装误区和船东监控要点进行总结，以供探讨。

1 详细设计图纸

轴系详细设计零部件图纸绘图要求完整、系统、规范，属于本系统零件图的尺寸不能空白或标注到其他系统图中查找。不能用组装图替代零件图，也不能用总装图替代组装图。设计同时应考虑组装件的工艺性以及组件维护工况。

1.1 轴-舵系铸锻件订货技术条件

目前较多船舶只编制《轴系铸锻件订货技术条件》文件，无艉柱-舵系铸锻件订货技术条件，这在设计上是缺项的，导致艉柱-舵系铸锻件订货都要提供施工图纸，因此也给订货双方带来不便，这是不满足船舶设计整体性标准要求的。

艉柱前后轴毂应按精加工状态交货，内孔等要进行磁粉探伤检验；艉管艏艉铸钢体所有表面均应按粗加工状态交货。所有表面均应进行不低于磁粉探伤的检验方法。

1.2 推进器拆装工艺说明书

目前较多船舶编制了推进器拆装工艺原理说明书，但还没有实际操作工艺程序和压入量计算数值，等同虚设。该说明书应包括舵杆上下、舵销三处液压螺母在内的全船液压螺母拆装说明书。该书应详述一般的液压安装锥度压入计算方法和因锥面斜度或外部尺寸结构不同应修正的差异值。具体应表述为对不同部位而实施不同的径向、轴向压力值和所应达到的压入量标准。

1.3 艉柱前后铸钢轴毂

前后轴毂件零件图除标注定位调整螺栓孔外，还必须标注环氧浇注口及透气口位置。注入孔必须设在轴毂下部便于施工位置；透气口各两个应设在轴毂上部的无碍处。注入、透气孔要加工呈凹陷式管螺纹接口，通径要大于DN25（管螺纹G1″）及以上，并配以旋塞封堵。此举将避免事前焊接短管对它工位施焊造成的不便和事后必须用切割机割除的赘事。

1.4 艉管

艉管图纸须由三个独立零件图纸构成:1）艏部铸钢体；2）艉部铸钢体；3）厚壁无缝钢管。艏艉铸钢体图纸必须标注完整的加工内容（含艉密封油管4通道，温度探头护管1通道）、尺寸及与五金轴承套的配合级别；艉管进油口须设在后部的下面，进/出孔均需在上部绘制并标注施焊坡口；在图纸技术要求中应注明艉管加工工艺步骤:钢件粗加工/内孔探伤→钢管焊接/焊道探伤→试压/热处理→精加工/内孔探伤的二次加工工艺顺序具体要求。

由于艉管油温采用艉管外部冷却舱水冷却原理，且艉管中间采用的是厚壁无缝钢管并经过试压程序，艉管外端前后浇注的环氧填料也完全满足密压性能。因此，有的船舶设计将艉柱前后轴毂中间再用钢管焊接，并密闭形成“外套艉管”，这是非常错误的，此举将艉管的冷却功效等同作废，同时也使艉管上的进出油管在工艺上无法连接。

1.5 前后合金轴承（五金套）

艉管及前后轴承组件必须有独立的零件图纸，且必须由详细设计部门绘制并列入送审图纸范围。将上述部件划归配套厂或外协厂设计制作是有违规范要求的[1]。上述部件涉及船东营运使用效能及拆装维护效能，因此船东对轴承尺寸及安装结构形式、过盈量及结合面加工精度、轴承衬套材质、轴承合金牌号、各部间隙以及安装工艺等具有第一时间的知情权和对其修正的选择权。

在轴承套零件图的技术要求中，要对轴承外径过盈尺寸、长度按《艉管轴承压入计算和质量要求》CB/Z 233-87[2]要求列出设计、计算依据或出具单独计算书。

1.6 温度探头

艉轴管后轴承测温用两只固定式探头的模式已被淘汰，应改为可拆式短型探头（E型，探头部分约 10mm），导线用工艺钢丝衬托，从前端经 90°套管将向后直接插入轴承套外径后部，满足了营运中关于可更换探头的工艺。该探头通道的不锈钢保护套管通径应加大为DN12或14mm，壁厚不小于1.5mm；套管位置应避开中心底部，改在密封装置下端油管的上方一侧；前端伸出艉管壁的90°管段（约500mm）应用整根管自然弯曲制作，保证弯曲内壁光滑无阻；与艉管内的直管部分用卡套连接，与艉管体固定套管外螺纹等接头都应采用管螺纹；套管整体安装后应做试压检验。

1.7 艉轴和液压螺母

艉轴锥面小端需设防泄漏O型圈槽。液压螺母注入接头结构为平肩凹孔φ25×15；丝孔G3/8″，两注入螺孔应左右对称分布；封闭螺塞形状要采用船用放泄旋塞CB/T 23-1999[2]（或内六角）标准，材质为不锈钢；活塞零件的拆装工艺螺孔应不小于M12。

1.8 推进器和导流罩

推进器图纸对铸造-机械加工技术要求原则上要依照《船用金属螺旋桨技术条件》GB/T 12916-91[2]标准提出具体的铸造质量检验和机加工精度要求，若按ISO 4841级标准高于前述标准的，要提出具体铸造-加工精度参数对照值供制作单位参照。有条件的要提出用推进器专用数控机床对推进器进行全方位机加工。船东应在推进器铸造后、缺陷修补前后、静平衡、螺距校验工序节点进行现场监控或验收。

推进器图纸锥孔大端需设防泄漏O型圈槽；锥孔内液压油道布置径向至外端间距不应小于100mm，两油道间距应不大于130mm，轴向4条应呈十字线分布；油道形状R5、宽度5mm、深度1.5mm（轴向深度/宽度略大于径向）；液压注入接头结构与液压螺母相同；后端与保护罩搭接的凹台长度不能小于30mm。

艉轴轴颈大于400mm及以上的推进器与导流帽连接螺栓数量应为12只及以上，螺栓直径为M20及以上；上下泄放旋塞口螺纹应为M20×1.5及以上（此螺纹口兼有导流帽吊环座功能）。

2 配套产品

通常详细设计对艉轴前后密封装置、中间轴承的设计要求是乏力的，根据现实需求，许多重要的技术要素没有进行跟踪展现，使生产厂家产品一直拘泥于产品的初始形态没有修正。下述要求应在订货明细表或相关的图纸、技术文件中补充、标注或表述。

2.1 前后密封装置

前后密封装置交货文件中应提供完整的产品生产装配总图。图中对各部件结构、尺寸及材质均应标注清楚；后密封装置润滑油通道2-3、3-3S（图1和图 2）进油口应按艉轴旋转下行方向（右旋推进器为右侧）中心线上下接近60°处设置。上为2-3、下为3-3S；出口设在对应方向；进/出口要用钢字码在外体上打印标志；前密封装置两进油口应按上述原理在右侧轴中心线上下各近60°处设置，出口应在左侧轴中心线以上近60°处设置。前后密封装置均需设置永久、可靠、有效地轴下沉量测量装置。

轴系布置图技术要求中应对前后密封装置安装要求及与之使用的润滑油系统图原理予以提示，并标注艉管润滑系统图衔接图号；艉管润滑系统图应在技术要求中对连接密封装置润滑通道的进出口位置予以警示说明。

图1 艉轴密封圈之间润滑油路侧向视图

图2 艉密封圈之间润滑油路图A向平面图

2.2 中间轴承GB/T 14364-93[2]

中间轴承技术文件要求同2.1中的要求。轴承需在冷却水出口处配置机械遥测式压力表一只；油池后部需配置机械遥测温度表一只、远程测温探头旋塞口一个；中间轴承在前部也需按上述设置轴系下沉测量装置；轴承上部检测口翻盖应设计为防溅扣罩式结构；底座两侧面前后要留出与侧止推装置研合的机械加工面；轴承在出厂前要做模拟低转速甩-刮油试验，艉轴转速小于130r/min的在50r/min时（高于最低稳定转速10%）就必须达到足量的甩-刮油效能。

详细设计对中间轴承要绘制安装布置图，图中应对钢垫块、两侧止推装置标注具体的制作-安装尺寸。

中间轴承基座在设计时，其地脚宽度应不小于两倍轴承外体宽度，中间及两侧需留有管遂通道，中间宽度应不小于250mm，两侧应不小于150mm。上平面两侧宽度应满足侧止推装置宽度要求。

3 制作与安装工艺

3.1 组件制作和安装

船东在艉柱前后轴毂定位时要验证浇注环氧进出口位置；艉段合拢时要亲自进行轴线挠度计算并确定前后轴毂中心高度值；对外加工制作方的以下工序节点要进行现场监控并验收:

1）艉管材质单、探伤-试压检验报告；

2）五金轴承材质单、浇注质量验收单；

3）艉轴及液压螺母、中间轴、连接螺栓材质单及探伤检验报告；

4）艉管前后轴承套处内径的最后精加工过程及与五金套的过盈精度检测；

5）前后五金套安装；

6）中间轴承在出厂前应进行模拟甩-刮油效能试验。

3.2 浇注环氧树脂

浇注环氧树脂工艺是将管螺纹短管旋入接口，并连接软管，之后必须是从下部入口连接手摇泵、用自下而上的压入-排气工艺进行浇注。施工环境、温度及浇注时间应尊重供货商意见，不满足产品施工工艺的船东应行使否决权。

3.3 排轴找线

艉轴安装前就应对后密封装置的旋转套在本体前后位置做出标记，在推进器安装完以及与密封套连接后，艉轴在机舱内的图纸长度尺寸应与上述刻定标记校核，有差异的应以此刻度位置为准。详细设计应出具详细的排轴找线工艺，该工艺应以《船舶推进轴系校中》CB*/Z 338-84[2]标准为编制依据。该工序所有节点都应向船东报验。

3.4 系统安装

艉轴与中间轴法兰铰孔方向应与螺栓穿入方向相一致，以保证锥孔误差用螺栓相同锥度尺寸予以消除。轴系安装后用顶升法进行轴承负荷检测的应不少于四处（推进器、艉管前端、中间轴承、主机飞轮处）。

4 总结

上述内容主要以一条船为例，不同船舶、设计部门所出现的问题会不尽相同。但船舶从设计到制作的过程中，寻依据、出数据、重检验、讲实践的思维理念应潜化为一种规则，被设计部门和施工单位在造船全部工程中所恪守，这是船东们所亟盼的。

[1]CCS. 钢质海船入级规范[S]. 2009.

[2]CSSC. 船舶标准全文系统[S]. 2004.