试析全回转舵桨推进装置轴系的安装过程

朱燕龙

（安达船舶修造厂，海南 三亚 572018）

0 引言

船舶推进系统主要是把主机输出的扭矩向螺旋桨进行传递，螺旋桨产生的推力向船体进行传递，以推动船舶运动。轴系位于主机与螺旋桨之间，起着连接它们的纽带桥梁作用。轴系安装质量直接影响到船舶运行过程中的功率损失和船体振动[1]。在船舶轴系安装过程中应严格按要求设计布置，制定合理的轴系安装工艺确保安装质量。全回转舵桨传动轴系是一种不同于常规轴系的Z型传动，它是处于不同的轴线上的连接，既包含有水平方向和垂直方向的两种数值，其安装的理论基础是万向轴折角相等，运动过程中可避免角速度周期性离心力引起的振动。因此全回转舵桨推进装置轴系的安装过程中应制定一套完整且符合船厂实际的安装工艺，以满足施工需要。

1 舵桨轴系的安装的原则思路

全回转舵桨传动装置利用双主机、双轴系、尾部受力传动方式。两台主机分别经高弹联轴节、短轴、万向轴、中间轴及离合器至舵桨输入轴。安装前需要了解总体设计有关图纸：总布置图、线型图、基本结构图、肋骨线型图及机舱布置图、轴系布置总图等作为轴系安装的准备工作[2]。

全回转舵桨传动轴系是一种不同于常规轴系的Z型传动轴系，它是处于不同的轴线连接，其中涵盖了两类数值，即水平及垂直方向数值，安装布置传统轴系的理论就是保证全部万向轴折角相同，这个要求是万向轴的基本原理，其主要是避免出现角速度周期性不等而一番的离心振动。安装找正时，应以固定舵桨离合器轴线为基准，从舵桨到主机进行轴系找正，通过测量已定位法兰与待定位设备法兰的锯齿形值、偏移值和轴向距离，判断设备位置是否符合设计要求，进而明确调整方向和调整量。曲折值主要用于控制被定位设备的轴线中心线与被定位设备轴线的夹角；偏移值主要用于控制被定位设备轴线中心线与被定位设备轴线的相对位置，包括了水平及垂直偏差；轴向距离主要用于控制被定位设备的轴心线与被定位设备的轴向距离。舵桨轴系的安装的原则思路是从后往前安装，先完成初步定位再实施精准安装。

2 舵桨轴系安装的条件

在明确安装思路后，首先确定轴系安装的基本条件，安装轴系可在船坞（船台）或船舶下水后进行，但需具备以下安装条件：①机舱工作区主甲板上下构件与轴系的焊接，影响船体的强度焊接，并完成了热工校正；②机舱及轴系附近双底、油水柜密封试验已完成并稳定24小时；③顺利完成了和轴系有关的全回转装置底座、主机底座、中间轴底座焊接；④测量船体基线变化的数据应满足相关规定要求；⑤确保船内的安静，并将敲击与振动等工作停止；⑥若船舶下水后安装轴系时，应浮在静止或风浪不大的水面上，避免遭受风浪的严重冲击，船舶应调到最常见的负压状态，这样可以有效减少船体变形误差，调整船舶使其处于正浮状态（横顺需低于0.5°，艏艉吃水差小于200mm）。

3 舵桨轴系安装过程

3.1 初拉线（或激光）校中

①首先需要把舵桨装置按设计要求安装于船体，利用舵桨装置离合器轴心线作为基准，从后往前至主机输出法兰中心拉钢丝绳，折角处中间轴承在轴承底座上可上下、左右调节；②钢丝绳的选取可采用直径为0.60mm～1.00mm没有锈迹、没有扭曲钢丝，钢丝绳自由调节端采用吊重或拉力计；③吊重或拉力计的重量应根据钢丝绳直径选取50㎏～75㎏；④使用基准靶调整钢丝位置，保证钢丝能在各中间轴承中心点通过；⑤这时，轴系的理论中心线就是拉紧的钢丝；⑥由基准点开始测量并记录相关参数，要求轴线长度距离偏差应控制在2mm，轴线左右的偏差应控制在1mm，高度偏差应控制在1mm；⑦充分结合拉线的结果，明确中间轴承座位置，并进行中间轴承座的初步定位调整；⑧充分结合拉线的结果，明确主机的位置，在进行主机座的初步定位调整，主机曲轴中心线船体基线夹角应满足要求，否则应对轴系中心线进行重新调整；⑨待每一项检验都符合满足要求后，应检查复核各调整垫板是否满足设计厚度要求，此时轴系的初步定位安装结束[3]；⑩采用激光校中时，需在合适的位置设置光源及定位光靶，校中方法不再做介绍。

3.2 轴系精确安装

3.2.1 轴承在轴上的安装

在初步校中完成后需将轴系短轴及中间轴的轴承定位安装在轴上，安装前需用塞尺检查轴承自然状态下的游隙值，该数值为制造游隙，将轴承套装在轴的相应位置上，通过整定套及固定螺母将轴承紧固，轴承的紧固程度可通检查游隙值来判定。

3.2.2 万向轴的定位

为使安装后轴线的倾斜角度、主机轴线及各调整垫块的厚度满足设计要求，需进行万向轴的对中调整，这里提供了一种称为“测量杆”的工具。这种装置分别有K1、K2、K3、K4等的标准长度，并且测量杆装置必须能与主机高弹性联轴器法兰、舵桨输入法兰（或离合器输入法兰）同中间轴法兰连接，每套4个件。测量杆安装时，需保证长度及位置摆放的正确性，从而便于万向轴安装时便于下落至正确位置。

采用“测量杆”检查调整万向轴的一般步骤及要求：①俯视方向调整：移动中间轴两端轴承座使“测量杆”的两尖对准；②侧视方向调整：调整两端轴承座可调节螺钉，使“测量杆”对准；根据已精确定位的主机、离合器及舵桨的安装位置、调整“测量杆”长度。重要的是使保证每件万向轴的长度一致，调整时允差为规定允差的一半；③调整“测量杆”长度至最小，同时可以对中间轴的所有轴承进行调整，但必须保持两端轴承座位置不变；④使“测量杆”的尖端尽可能靠近并对准。转动时尖端允差最大为 1mm。在俯视方向中轴线不同轴变最大2mm（包括“测量杆”尖的摆动）。检查K1到K4的长度，允差满足规定；⑤转动各轴，检查所有4个法兰的跳动量，X、Y值不超过0.05mm。

3.2.2 固定轴承座

万向轴定位完成后，进行中间轴承固定垫块的安装，固定垫块为轴承座与座板的高度差值，一般采用整体钢垫块，因每一块固定垫的具体高度和理论高度可能存有误差，在加工每一块固定垫片都应该编号，防止安装出现错误，安装时将垫块卡紧在基座上面，利用0.1mm的塞尺检查上部间隙应插不进为合格，上部涂色检查25mm×25mm，应超过3～4个点，反之则应进行重新验配，使其满足要求。焊定垫块对称点，然后对称焊牢。现场对轴承座进行铰孔，轴承座紧固之后利用0.05mm的塞尺进行检查，应塞不进，轴承座两侧钻孔安装定位销。清洁检查轴承，并为其注入轴承指定的润滑脂[4]。

4 全回转舵桨推进装置的主机定位安装

主机初步定位后，利用已精确定位安装的短轴，采用百分表对主机定位安装，完成以下工作：①转动短轴，详细测量了主机短轴法兰和高弹性联轴器的跳动量，调整了主机顶升螺栓和垫块，以保证主机输出法兰和短轴径向及轴向跳动量满足规定要求；②校中调整完成后，可开展主机垫块的加工制作，垫块的制作、安装与中间轴承垫块相似；③铰孔安装主机中全部地脚螺栓，认真参照主机安装图纸，均匀紧固地脚螺栓，由中间位置两侧先进行预紧，随后预紧最前面和最后面螺栓，等完成所有螺栓的预紧工作后，当螺栓依次拧紧到规定的扭矩值时，需将拧紧力矩允许误差合理控制在±5%。

5 万向轴安装

万向轴安装前，万向轴自身法兰和与之连接的法兰面均需清洗。即：连接面和定位面必须去除毛刺、灰尘、油漆和油脂。连接法兰的轴向和径向跳动公差需在许用范围值内，否则可能影响万向轴的正确运行。为确保运行平稳，万向轴已完成动平衡检查，附在传动轴钢管上或关节处的平衡块不能去掉，它们对万向轴的运转消除振动必不可少。同样的原因，万向轴的关节不能互换。安装万向轴时，必须注意：确保所刻指示的箭头位置相同，使得两个关节位于同一平面内，以达到良好的运动[5]。必须对每一根连接螺栓用扭矩扳手检查拧紧力矩，至此整个全回转舵桨推进装置轴系安装过程完成。

6 结语

总的来讲，在进行全回转舵桨推进装置轴系的安装过程中，应充分结合实际特点进行安装。舵桨作为操纵灵活且运行非常可靠的船舶推进装置，良好的安装可满足船舶在航行中不会发生振动及异常温升。