57 000 DWT改裝船軸系校中負荷試驗及勘測分析

□朱達新 □閔麗

1.江蘇省江陰中等專業學校江蘇江陰214400

2.北京理工大學機械與車輛學院北京100081

3.上海市機電科技情報研究所上海200070

57 000 DWT改裝船軸系校中負荷試驗及勘測分析

□朱達新1，2□閔麗3

1.江蘇省江陰中等專業學校江蘇江陰214400

2.北京理工大學機械與車輛學院北京100081

3.上海市機電科技情報研究所上海200070

在船舶修理和改裝過程中，軸系校中是一項重要的工作。以57 000 DWT改裝船為例，對軸系校中過程中的負荷試驗、中間軸承接觸面調整等進行介紹，可供相關技術人員參考。

57 000 DWT散貨船由一艘集裝箱船改裝而成。該船在改裝過程中涉及到主機項目，軸系校中工程是一大重點，包括前后中間軸承和前艉軸承負荷試驗、前后中間軸承間隙調整、中間軸承底腳墊片換新與拂配、動車試驗等過程。

1 基本參數

（1）艉軸：φ685 mm×7 755 mm。

（2）前中間軸：φ600 mm×7 750 mm。

（3）后中間軸：φ600 mm×6 180 mm。

（4）螺旋槳：φ7 500 mm。

（5）軸承長度及安裝間隙如表1所示。

（6）軸承負荷及偏差如表2所示。

（7）負荷測量及修正因數如表3所示。

（8）油泵的位置如圖1所示。

表1 軸承長度及安裝間隙mm

圖1 油泵位置示意圖

表2 軸承負荷及偏差

表3 負荷測量及修正因數

2 負荷試驗

2.1 軸承負荷頂舉試驗

試驗時應用如下公式：

式中：Rbearing為被測軸無位移時的實際負荷，kN；Cf為修正因數；Rjack為頂升的反力，kN。

式中：Rd為下降線軸承負荷，kN；Ru為上升線軸承負荷，kN。

如圖2所示，常規試驗時每升高0.05 mm記錄一次負荷，也可以壓力每上升9.8 MPa記錄一次上升位移量，上升或下降時油泵控制應靈敏[1]。

圖2 負荷試驗示意圖

由于油泵的內阻無法避免，因此符合規定的負荷所對應的液壓壓力在頂升期間要高于降落期間，這種現象稱為滯后。根據頂升和降落期間所測得的壓力繪制相應的曲線，無阻力時曲線處在頂升期間曲線與降落期間曲線中間，如圖3所示。由于內阻消耗一定的功，因此頂升期間曲線和下降期間曲線不重合，增加負荷時與減小負荷時相對應的數值會有一些差別[2-3]。

圖3 壓力位移曲線

2.2 負荷試驗檢查

首先檢查前后中間軸承及前艉軸承負荷，發現三檔負荷與理論軸系計算相比相差很大，調整數次后仍無改觀。再測量中間軸承前后兩端負荷，發現偏差很大，判定中間軸承與軸接觸不良或兩側間隙不均勻，頂升過程中有受力騰空現象，于是需要調整兩側間隙及軸承接觸。

兩側間隙與軸承接觸情況調整后，做負荷試驗，發現頂升期間曲線與降落期間曲線出現交叉黏滯現象，如圖4所示。

上述情況說明油泵下方船體較軟，易發生變形。解決措施為在軸承下方選擇強結構作為支撐點[4-5]。

2.3 拐點分析

如圖5所示，拐點0表明所有負荷均在軸承上，油泵無載荷；拐點1表明所有負荷已經轉移到油泵上，軸承已經卸載；拐點2表明已上升位移的最高點，即下降的起點。

圖4 存在交叉黏滯的壓力位移曲線

圖5 存在拐點的壓力位移曲線

一般而言，中間軸承、艉軸承頂升與降落期間曲線的拐點出現在頂升0.05～0.25 mm之間，頂升高度由軸承間隙決定，為0.4～0.5 mm。該輪頂升位移在0.5 mm內時曲線仍不明顯，拐點比較高，影響負荷的計算。當軸承間隙為0.8 mm，頂升位移0.8 mm時，發現拐點在0.4～0.5 mm之間出現，可作為此后長軸系負荷試驗時思考的一個因素[6]。

由于不可能將油泵直接放在軸承下方，因而用修正因數對此進行補償，可在手冊中查找。一般情況下，做負荷試驗時盡可能使油泵靠近中間軸承[7]。

常規軸承負荷一般在手冊中可以查找，而該輪各檔軸承實際負荷與軸系校正手冊中的要求有一定偏差，且超出允許范圍，反復校核也效果欠佳，根據軸承負荷分布及軸承比壓，FISB+AISD+FSB≈MB1+MB2，必須保證主機負荷和拐檔差在規定范圍內，FISB負荷也在允許范圍內，此時若FSB稍高，那么ASB就可稍低，這有利于軸系運轉[8]。

3 中間軸承接觸面調整

中間軸承底腳墊片同比下降一定高度，用塞尺檢查軸正下方與軸瓦的間隙，直至檢查到前后兩端均有間隙且間隙相同為止。調整結束后同比調高底腳墊片高度，直到0.05 mm塞尺檢查不能通過為止。

中間軸承間隙調整時，對軸與軸瓦進行修刮并上藍油，使其下方60°范圍內接觸面積達75%以上，且每25 mm×25 mm范圍內有三四個油斑點，保證兩側間隙良好。

中間軸承底腳墊片換新時，考慮到中間軸承底腳墊片為楔形墊片，于是用靠模法制作，且對角拂配，一次僅拂配一只墊片[9]。

各軸承定位好后墊入底腳墊片，在底腳螺栓未旋緊之前用塞尺檢查接合面，要求70%周長插不進0.05 mm塞尺，允許個別分散部位0.05 mm塞尺可插進10～15mm。墊片裝配結束后應對軸系進行檢查，中間軸軸頸與中間軸承下部要求接觸，應插不進0.05 mm塞尺；兩側間隙大致相同，不允許單邊靠緊[10]。

4 結束語

隨著船舶大型化及對推進效率方面的要求越來越高，螺旋槳的尺寸和重力負荷也隨之增加，本文所述改裝輪軸系校中的相關做法效果良好，可為同類軸系校中提供借鑒。

[1]俞明俠.船舶鉗工工藝學［M］.哈爾濱：哈爾濱船舶工程學院出版社，1986.

[2]譚仁臣.船舶輔機與軸系［M］.哈爾濱：哈爾濱船舶工程大學出版社，1996.

[3]劉其，劉濤.軸系校中的研究［J］.江蘇船舶，2011，28（2）: 41-42.

[4]楊江軍.船舶軸系安裝工法技術的研究與過程控制[J].廣東造船，2008（2）:53-54.

[5]黃裕健，文偉忠.船舶主機軸系軸承負荷調整規律探索[J].廣船科技，2007（1）:35-39.

[6]馬寧，柴海林，趙春杰.大型船舶軸系負荷校中[J].船舶標準化工程師，2007，40（3）：26-30.

[7]汪驥，王飛翔，李瑞，等.大型船舶推進軸系軸承位移調整優化及負荷預報方法研究[J].中國造船，2015，56（4）: 152-160

[8]曹信來.淺談低速柴油機推進系統軸承負荷優化[J].船舶設計通訊，2010（增刊）:55-58.

[9]陸金銘，李儒凡，倪杰.船舶推進軸系軸徑傾斜對軸承負荷的影響[J].江蘇科技大學學報（自然科學版），2015,29（5）:426-430，442.

[10]戴益民.38 000 DWT雜貨船軸系方案比較分析[J].船海工程，2014，43（3）:116-119.

（編輯：爾東）

Centeringofshaftingis an important task in ship repairingand retrofitting.Took the 57 000 DWT retrofitting ship as an example,the load test in centering of shafting and the adjustment of the contact surface of the intermediate bearing were introduced which could be referred tothe relevant technical personnel.

改裝船；軸系校中；試驗

Retrofitted Ship；Centering ofShafting；Test

TH17；U661.7

B

1672-0555（2017）01-057-03

2016年5月

朱達新（1971—），男，本科，講師，主要從事機械及相關專業理實一體化教學與研究工作