造船工藝規則-軸系

張晰見

0 引言

由于造船艉軸系統大多采用訂貨-外加工承包供貨形式，產品及圖紙透明度很差并脫離了船東現場監控程序，因此設計圖紙的合理性、可靠性、完整性、以及工藝的嚴肅性顯得尤為重要。也由于在軸系部件制作、安裝階段中船級社驗船師受檢項目并不多，因此很多工序節點也要靠船東監造職能的把控。筆者根據某船監造經驗，將DN300以上油潤滑軸系設計缺陷以及訂貨、安裝誤區和船東監控要點進行總結，以供探討。

1 詳細設計圖紙

軸系詳細設計零部件圖紙繪圖要求完整、系統、規范，屬于本系統零件圖的尺寸不能空白或標注到其他系統圖中查找。不能用組裝圖替代零件圖，也不能用總裝圖替代組裝圖。設計同時應考慮組裝件的工藝性以及組件維護工況。

1.1 軸-舵系鑄鍛件訂貨技術條件

目前較多船舶只編制《軸系鑄鍛件訂貨技術條件》文件，無艉柱-舵系鑄鍛件訂貨技術條件，這在設計上是缺項的，導致艉柱-舵系鑄鍛件訂貨都要提供施工圖紙，因此也給訂貨雙方帶來不便，這是不滿足船舶設計整體性標準要求的。

艉柱前后軸轂應按精加工狀態交貨，內孔等要進行磁粉探傷檢驗；艉管艏艉鑄鋼體所有表面均應按粗加工狀態交貨。所有表面均應進行不低于磁粉探傷的檢驗方法。

1.2 推進器拆裝工藝說明書

目前較多船舶編制了推進器拆裝工藝原理說明書，但還沒有實際操作工藝程序和壓入量計算數值，等同虛設。該說明書應包括舵桿上下、舵銷三處液壓螺母在內的全船液壓螺母拆裝說明書。該書應詳述一般的液壓安裝錐度壓入計算方法和因錐面斜度或外部尺寸結構不同應修正的差異值。具體應表述為對不同部位而實施不同的徑向、軸向壓力值和所應達到的壓入量標準。

1.3 艉柱前后鑄鋼軸轂

前后軸轂件零件圖除標注定位調整螺栓孔外，還必須標注環氧澆注口及透氣口位置。注入孔必須設在軸轂下部便于施工位置；透氣口各兩個應設在軸轂上部的無礙處。注入、透氣孔要加工呈凹陷式管螺紋接口，通徑要大于DN25（管螺紋G1″）及以上，并配以旋塞封堵。此舉將避免事前焊接短管對它工位施焊造成的不便和事后必須用切割機割除的贅事。

1.4 艉管

艉管圖紙須由三個獨立零件圖紙構成:1）艏部鑄鋼體；2）艉部鑄鋼體；3）厚壁無縫鋼管。艏艉鑄鋼體圖紙必須標注完整的加工內容（含艉密封油管4通道，溫度探頭護管1通道）、尺寸及與五金軸承套的配合級別；艉管進油口須設在后部的下面，進/出孔均需在上部繪制并標注施焊坡口；在圖紙技術要求中應注明艉管加工工藝步驟:鋼件粗加工/內孔探傷→鋼管焊接/焊道探傷→試壓/熱處理→精加工/內孔探傷的二次加工工藝順序具體要求。

由于艉管油溫采用艉管外部冷卻艙水冷卻原理，且艉管中間采用的是厚壁無縫鋼管并經過試壓程序，艉管外端前后澆注的環氧填料也完全滿足密壓性能。因此，有的船舶設計將艉柱前后軸轂中間再用鋼管焊接，并密閉形成“外套艉管”，這是非常錯誤的，此舉將艉管的冷卻功效等同作廢，同時也使艉管上的進出油管在工藝上無法連接。

1.5 前后合金軸承（五金套）

艉管及前后軸承組件必須有獨立的零件圖紙，且必須由詳細設計部門繪制并列入送審圖紙范圍。將上述部件劃歸配套廠或外協廠設計制作是有違規范要求的[1]。上述部件涉及船東營運使用效能及拆裝維護效能，因此船東對軸承尺寸及安裝結構形式、過盈量及結合面加工精度、軸承襯套材質、軸承合金牌號、各部間隙以及安裝工藝等具有第一時間的知情權和對其修正的選擇權。

在軸承套零件圖的技術要求中，要對軸承外徑過盈尺寸、長度按《艉管軸承壓入計算和質量要求》CB/Z 233-87[2]要求列出設計、計算依據或出具單獨計算書。

1.6 溫度探頭

艉軸管后軸承測溫用兩只固定式探頭的模式已被淘汰，應改為可拆式短型探頭（E型，探頭部分約 10mm），導線用工藝鋼絲襯托，從前端經 90°套管將向后直接插入軸承套外徑后部，滿足了營運中關于可更換探頭的工藝。該探頭通道的不銹鋼保護套管通徑應加大為DN12或14mm，壁厚不小于1.5mm；套管位置應避開中心底部，改在密封裝置下端油管的上方一側；前端伸出艉管壁的90°管段（約500mm）應用整根管自然彎曲制作，保證彎曲內壁光滑無阻；與艉管內的直管部分用卡套連接，與艉管體固定套管外螺紋等接頭都應采用管螺紋；套管整體安裝后應做試壓檢驗。

1.7 艉軸和液壓螺母

艉軸錐面小端需設防泄漏O型圈槽。液壓螺母注入接頭結構為平肩凹孔φ25×15；絲孔G3/8″，兩注入螺孔應左右對稱分布；封閉螺塞形狀要采用船用放泄旋塞CB/T 23-1999[2]（或內六角）標準，材質為不銹鋼；活塞零件的拆裝工藝螺孔應不小于M12。

1.8 推進器和導流罩

推進器圖紙對鑄造-機械加工技術要求原則上要依照《船用金屬螺旋槳技術條件》GB/T 12916-91[2]標準提出具體的鑄造質量檢驗和機加工精度要求，若按ISO 4841級標準高于前述標準的，要提出具體鑄造-加工精度參數對照值供制作單位參照。有條件的要提出用推進器專用數控機床對推進器進行全方位機加工。船東應在推進器鑄造后、缺陷修補前后、靜平衡、螺距校驗工序節點進行現場監控或驗收。

推進器圖紙錐孔大端需設防泄漏O型圈槽；錐孔內液壓油道布置徑向至外端間距不應小于100mm，兩油道間距應不大于130mm，軸向4條應呈十字線分布；油道形狀R5、寬度5mm、深度1.5mm（軸向深度/寬度略大于徑向）；液壓注入接頭結構與液壓螺母相同；后端與保護罩搭接的凹臺長度不能小于30mm。

艉軸軸頸大于400mm及以上的推進器與導流帽連接螺栓數量應為12只及以上，螺栓直徑為M20及以上；上下泄放旋塞口螺紋應為M20×1.5及以上（此螺紋口兼有導流帽吊環座功能）。

2 配套產品

通常詳細設計對艉軸前后密封裝置、中間軸承的設計要求是乏力的，根據現實需求，許多重要的技術要素沒有進行跟蹤展現，使生產廠家產品一直拘泥于產品的初始形態沒有修正。下述要求應在訂貨明細表或相關的圖紙、技術文件中補充、標注或表述。

2.1 前后密封裝置

前后密封裝置交貨文件中應提供完整的產品生產裝配總圖。圖中對各部件結構、尺寸及材質均應標注清楚；后密封裝置潤滑油通道2-3、3-3S（圖1和圖 2）進油口應按艉軸旋轉下行方向（右旋推進器為右側）中心線上下接近60°處設置。上為2-3、下為3-3S；出口設在對應方向；進/出口要用鋼字碼在外體上打印標志；前密封裝置兩進油口應按上述原理在右側軸中心線上下各近60°處設置，出口應在左側軸中心線以上近60°處設置。前后密封裝置均需設置永久、可靠、有效地軸下沉量測量裝置。

軸系布置圖技術要求中應對前后密封裝置安裝要求及與之使用的潤滑油系統圖原理予以提示，并標注艉管潤滑系統圖銜接圖號；艉管潤滑系統圖應在技術要求中對連接密封裝置潤滑通道的進出口位置予以警示說明。

圖1 艉軸密封圈之間潤滑油路側向視圖

圖2 艉密封圈之間潤滑油路圖A向平面圖

2.2 中間軸承GB/T 14364-93[2]

中間軸承技術文件要求同2.1中的要求。軸承需在冷卻水出口處配置機械遙測式壓力表一只；油池后部需配置機械遙測溫度表一只、遠程測溫探頭旋塞口一個；中間軸承在前部也需按上述設置軸系下沉測量裝置；軸承上部檢測口翻蓋應設計為防濺扣罩式結構；底座兩側面前后要留出與側止推裝置研合的機械加工面；軸承在出廠前要做模擬低轉速甩-刮油試驗，艉軸轉速小于130r/min的在50r/min時（高于最低穩定轉速10%）就必須達到足量的甩-刮油效能。

詳細設計對中間軸承要繪制安裝布置圖，圖中應對鋼墊塊、兩側止推裝置標注具體的制作-安裝尺寸。

中間軸承基座在設計時，其地腳寬度應不小于兩倍軸承外體寬度，中間及兩側需留有管遂通道，中間寬度應不小于250mm，兩側應不小于150mm。上平面兩側寬度應滿足側止推裝置寬度要求。

3 制作與安裝工藝

3.1 組件制作和安裝

船東在艉柱前后軸轂定位時要驗證澆注環氧進出口位置；艉段合攏時要親自進行軸線撓度計算并確定前后軸轂中心高度值；對外加工制作方的以下工序節點要進行現場監控并驗收:

1）艉管材質單、探傷-試壓檢驗報告；

2）五金軸承材質單、澆注質量驗收單；

3）艉軸及液壓螺母、中間軸、連接螺栓材質單及探傷檢驗報告；

4）艉管前后軸承套處內徑的最后精加工過程及與五金套的過盈精度檢測；

5）前后五金套安裝；

6）中間軸承在出廠前應進行模擬甩-刮油效能試驗。

3.2 澆注環氧樹脂

澆注環氧樹脂工藝是將管螺紋短管旋入接口，并連接軟管，之后必須是從下部入口連接手搖泵、用自下而上的壓入-排氣工藝進行澆注。施工環境、溫度及澆注時間應尊重供貨商意見，不滿足產品施工工藝的船東應行使否決權。

3.3 排軸找線

艉軸安裝前就應對后密封裝置的旋轉套在本體前后位置做出標記，在推進器安裝完以及與密封套連接后，艉軸在機艙內的圖紙長度尺寸應與上述刻定標記校核，有差異的應以此刻度位置為準。詳細設計應出具詳細的排軸找線工藝，該工藝應以《船舶推進軸系校中》CB*/Z 338-84[2]標準為編制依據。該工序所有節點都應向船東報驗。

3.4 系統安裝

艉軸與中間軸法蘭鉸孔方向應與螺栓穿入方向相一致，以保證錐孔誤差用螺栓相同錐度尺寸予以消除。軸系安裝后用頂升法進行軸承負荷檢測的應不少于四處（推進器、艉管前端、中間軸承、主機飛輪處）。

4 總結

上述內容主要以一條船為例，不同船舶、設計部門所出現的問題會不盡相同。但船舶從設計到制作的過程中，尋依據、出數據、重檢驗、講實踐的思維理念應潛化為一種規則，被設計部門和施工單位在造船全部工程中所恪守，這是船東們所亟盼的。

[1]CCS. 鋼質海船入級規范[S]. 2009.

[2]CSSC. 船舶標準全文系統[S]. 2004.