單艉管軸承船舶軸系安裝及校中應用研究

李廣余

(中國船級社泰州辦事處， 江蘇 泰州 225300)

單艉管軸承船舶軸系安裝及校中應用研究

李廣余

(中國船級社泰州辦事處， 江蘇 泰州 225300)

船舶軸系作為船舶的關鍵性設備，其工作的可靠性不僅直接影響船舶的安全、性能和使用壽命，而且對船舶的運行經濟效益也有重大影響。在船舶的建造過程中，對軸系的安裝及正確合理地校中顯得尤為重要。

軸系安裝 直線校中 合理校中

1 引言

在推進裝置中，從發動機輸出法蘭到推進器之間以傳動軸為主的一整套設備稱為軸系，其主要任務是用于連接主機與螺旋槳，將主機發出的功率傳遞給螺旋槳，同時又將螺旋槳所產生的推力通過推力軸承傳遞給船體，以實現推進船舶的目的。

船舶軸系校中，是按一定要求和方法，把軸系連接成一定狀態，使船舶主推進軸系的布置、軸承負荷、軸的附加彎曲應力在規范要求或設備廠技術標準允許范圍內的設計和安裝過程，從而保證船舶軸系的安全使用。按軸系校中原理，一般分為軸系直線校中、軸系合理校中。目前大型船舶的軸系校中一般采用合理校中法，其實質是按一定的要求和方法，通過支承變位的手段將軸系呈曲線狀態敷設，以使各軸承負荷及軸段應力都處于允許范圍內或達到最佳分配，以保證軸系與之相連接的機械能持續正常地運轉。這種方法設備簡單、精度較高，適用于被測量軸承附近易于布置千斤頂，具體的軸承負荷測量在下文中進行闡述。

在進行軸系負荷計算時，取消艉管前軸承，其中間軸承及主機主軸承的負荷分配更為合理。下文將以一艘艉管僅設置后軸承的51 000 dwt散貨船為例，分析軸系的安裝及軸承負荷測量的過程。

2 艉軸臨時前軸承的安裝

按照圖1的要求把艉軸的臨時前軸承(T.B)安放到正確的軸向位置。艉軸的臨時前軸承(T.B)的高度必須正確調整，使得艉軸在這個臨時前軸承的支點處，軸中心的高度與軸在后軸承支點處的高度相同，可采用光學望遠鏡或激光的方法來實現。也可采用在艉管鏜孔時，把臨時前軸承一同鏜出的方法。

調整好艉軸的臨時前軸承后，可將艉軸安放到艉管軸承內，然后安裝艉管前、后密封及螺旋槳等相關部件。

3 中間軸的安裝及開口、偏移值(GAP&SAG)測量

當螺旋槳及導流罩等附件在艉軸上安裝完畢后，不能保證艉軸與艉軸臨時前軸承的底部相接觸，根據《軸系校中計算書》的要求，需在艉軸法蘭中間加一個3 000 kg向下的力。隨即按照圖1所示安裝中間軸及臨時支撐(T.S)。

圖1 艉軸臨時前軸承和中間軸臨時支撐位置示意圖

調整中間軸承和臨時支撐的高度，直到艉軸法蘭與中間軸法蘭的SAG1和GAP1的測量值滿足表1的要求。然后，調整柴油機機座下的支撐，直到柴油機后法蘭與中間軸法蘭的SAG2與GAP2滿足表2的要求，調整時需注意考慮主機環氧墊塊澆注后，環氧1/1 000 mm的收縮量。在實際施工過程中，GAP和SAG的誤差應該≤±0.05 mm。

表1 GAP1和SAG1的數值

4 聯結軸系

GAP1 & SAG1及GAP2 & SAG2調整好以后，兩對法蘭就可以進行聯結，其聯結按如下步驟進行：

表2 GAP2和SAG2的數值

(1) 調整艉軸臨時軸承(T.B)的垂直高度，使得中間軸法蘭與艉軸法蘭的GAP和SAG為零。然后用冷凍法安裝連接螺栓，并緊固。

(2) 調整臨時支撐(T.S)的垂直高度，使得中間軸法蘭與主機法蘭的GAP和SAG為零。然后用冷凍法安裝連接螺栓，并緊固。

(3) 移去艉軸臨時軸承(T.B)和中間軸臨時支撐(T.S)和艉軸法蘭上3 000 kg的力。

(4) 檢查并調整前密封的間隙，使其滿足制造廠的要求。

(5) 檢查并記錄主機各缸的臂距差，確保其滿足主機廠商的要求。如其超出規定要求，可以通過移動主機自由端的上下位置進行調整。

5 軸承負荷測量

JACK1的力和相對應的軸位移即可確定軸承的負荷(見圖2)，即得到中間軸承負荷。

圖2 軸承負荷測量時JACK1位置

(1) 油泵向千斤頂泵油，使軸頂起，記錄油泵油壓力每升高2 MPa時軸的頂升量及相應的油壓強。當軸頂升到一定的程度，頂升位移曲線斜率產生突變時油泵停止泵油。

(2) 油泵緩慢降壓，記錄油泵油壓強每降低2 MPa時軸的下降量及相應的油壓力。油泵油壓強與軸位移的數據記錄如表3所示。

表3 千斤頂油壓與軸位移

(3) 作千斤頂油壓力與軸垂直位置曲線。按記錄的軸上升、下降量及相應的油壓強，作出油泵油壓強與軸位移曲線，延長曲線中上升與下降曲線的直線段與水平軸相交，交點分別為P1、P2，如圖3所示。

(4) 計算所測軸承的實際負荷。

式中：K為軸承頂舉系數，從《軸系校中計算書》中查找，此處為0.927；S為千斤頂的活塞面積(mm2)，此處為5 024mm2；P1、P2為千斤頂上升及下降油壓力(MPa)，直接從圖3中讀取，分別為7.35、9.45MPa。

根據上述公式計算后可得出中間軸承的實際負荷為P實際=39.1kN，從《軸系校中計算書》中可以查得中間軸承負荷的計算值為P計算=38.94kN。由此得出，0.8P計算≤P實際≤1.2P計算，滿足《鋼質海船入級規范》要求。若此處測出的負荷超出規定要求，則需要調整中間軸承或主機墊塊的厚度，調整后按上述流程重新進行測量，直至測出的負荷在規定范圍之內。

按照主機廠家的要求，一般還需對主機最后3個主軸承負荷進行測量，測量步驟與上述相同。

6 結束語

在船舶進行校中之前，需確認滿足如下的校中條件：

(1) 船舶上層建筑、主機、鍋爐、發電機以及其他重大設備均已吊裝就位。在校中過程中，船上應無重大設備的遷移及壓載的變更。

(2) 軸系區域船體的加工及裝焊工程應結束。

(3) 船舶區域的溫度應穩定并盡可能均勻。

(4) 艉管裝置已安裝完畢。

(5) 在船舶處于漂浮狀態時，考慮采取防止艉軸移動或轉動的措施。

(6) 在船舶處于正常的漂浮狀態時，螺旋槳的侵水狀態應盡量與計算書中描述得相近。

在船舶進行軸承負荷測量時，千斤頂的安放位置應嚴格按照《軸系校中計算書》進行，其直接影響測量結果的準確性。

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Shafting Installation and Alignment Analysis of Single Stern Tube Bearing Ship

LI Guang-yu

(Taizhou Office, China Classification Society， Taizhou Jiangsu 225300, China)

Ship shafting is the key equipment of the ship, its working reliability not only directly affects the safety of the ship, the performance and service life, but also have a major impact on the economic benefits of the ship. Therefore during the shipbuilding, it is particularly important for shafting installation and rational alignment.

Shafting installation Line alignment Rational alignment

李廣余(1983-)，男，工程師。

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