57 000 DWT改裝船軸系校中負(fù)荷試驗(yàn)及勘測(cè)分析

□朱達(dá)新 □閔麗

1.江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校江蘇江陰214400

2.北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院北京100081

3.上海市機(jī)電科技情報(bào)研究所上海200070

57 000 DWT改裝船軸系校中負(fù)荷試驗(yàn)及勘測(cè)分析

□朱達(dá)新1，2□閔麗3

1.江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校江蘇江陰214400

2.北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院北京100081

3.上海市機(jī)電科技情報(bào)研究所上海200070

在船舶修理和改裝過程中，軸系校中是一項(xiàng)重要的工作。以57 000 DWT改裝船為例，對(duì)軸系校中過程中的負(fù)荷試驗(yàn)、中間軸承接觸面調(diào)整等進(jìn)行介紹，可供相關(guān)技術(shù)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(jī)項(xiàng)目，軸系校中工程是一大重點(diǎn)，包括前后中間軸承和前艉軸承負(fù)荷試驗(yàn)、前后中間軸承間隙調(diào)整、中間軸承底腳墊片換新與拂配、動(dòng)車試驗(yàn)等過程。

1 基本參數(shù)

（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(zhǎng)度及安裝間隙如表1所示。

（6）軸承負(fù)荷及偏差如表2所示。

（7）負(fù)荷測(cè)量及修正因數(shù)如表3所示。

（8）油泵的位置如圖1所示。

表1 軸承長(zhǎng)度及安裝間隙mm

圖1 油泵位置示意圖

表2 軸承負(fù)荷及偏差

表3 負(fù)荷測(cè)量及修正因數(shù)

2 負(fù)荷試驗(yàn)

2.1 軸承負(fù)荷頂舉試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)應(yīng)用如下公式：

式中：Rbearing為被測(cè)軸無位移時(shí)的實(shí)際負(fù)荷，kN；Cf為修正因數(shù)；Rjack為頂升的反力，kN。

式中：Rd為下降線軸承負(fù)荷，kN；Ru為上升線軸承負(fù)荷，kN。

如圖2所示，常規(guī)試驗(yàn)時(shí)每升高0.05 mm記錄一次負(fù)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(shí)油泵控制應(yīng)靈敏[1]。

圖2 負(fù)荷試驗(yàn)示意圖

由于油泵的內(nèi)阻無法避免，因此符合規(guī)定的負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的液壓壓力在頂升期間要高于降落期間，這種現(xiàn)象稱為滯后。根據(jù)頂升和降落期間所測(cè)得的壓力繪制相應(yīng)的曲線，無阻力時(shí)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(nèi)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(fù)荷時(shí)與減小負(fù)荷時(shí)相對(duì)應(yīng)的數(shù)值會(huì)有一些差別[2-3]。

圖3 壓力位移曲線

2.2 負(fù)荷試驗(yàn)檢查

首先檢查前后中間軸承及前艉軸承負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)三檔負(fù)荷與理論軸系計(jì)算相比相差很大，調(diào)整數(shù)次后仍無改觀。再測(cè)量中間軸承前后兩端負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)偏差很大，判定中間軸承與軸接觸不良或兩側(cè)間隙不均勻，頂升過程中有受力騰空現(xiàn)象，于是需要調(diào)整兩側(cè)間隙及軸承接觸。

兩側(cè)間隙與軸承接觸情況調(diào)整后，做負(fù)荷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)頂升期間曲線與降落期間曲線出現(xiàn)交叉黏滯現(xiàn)象，如圖4所示。

上述情況說明油泵下方船體較軟，易發(fā)生變形。解決措施為在軸承下方選擇強(qiáng)結(jié)構(gòu)作為支撐點(diǎn)[4-5]。

2.3 拐點(diǎn)分析

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

圖4 存在交叉黏滯的壓力位移曲線

圖5 存在拐點(diǎn)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(diǎn)出現(xiàn)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(nèi)時(shí)曲線仍不明顯，拐點(diǎn)比較高，影響負(fù)荷的計(jì)算。當(dāng)軸承間隙為0.8 mm，頂升位移0.8 mm時(shí)，發(fā)現(xiàn)拐點(diǎn)在0.4～0.5 mm之間出現(xiàn)，可作為此后長(zhǎng)軸系負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)思考的一個(gè)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(shù)對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，可在手冊(cè)中查找。一般情況下，做負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)盡可能使油泵靠近中間軸承[7]。

常規(guī)軸承負(fù)荷一般在手冊(cè)中可以查找，而該輪各檔軸承實(shí)際負(fù)荷與軸系校正手冊(cè)中的要求有一定偏差，且超出允許范圍，反復(fù)校核也效果欠佳，根據(jù)軸承負(fù)荷分布及軸承比壓，F(xiàn)ISB+AISD+FSB≈MB1+MB2，必須保證主機(jī)負(fù)荷和拐檔差在規(guī)定范圍內(nèi)，F(xiàn)ISB負(fù)荷也在允許范圍內(nèi)，此時(shí)若FSB稍高，那么ASB就可稍低，這有利于軸系運(yùn)轉(zhuǎn)[8]。

3 中間軸承接觸面調(diào)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(diào)整結(jié)束后同比調(diào)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(diào)整時(shí)，對(duì)軸與軸瓦進(jìn)行修刮并上藍(lán)油，使其下方60°范圍內(nèi)接觸面積達(dá)75%以上，且每25 mm×25 mm范圍內(nèi)有三四個(gè)油斑點(diǎn)，保證兩側(cè)間隙良好。

中間軸承底腳墊片換新時(shí)，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(duì)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(zhǎng)插不進(jìn)0.05 mm塞尺，允許個(gè)別分散部位0.05 mm塞尺可插進(jìn)10～15mm。墊片裝配結(jié)束后應(yīng)對(duì)軸系進(jìn)行檢查，中間軸軸頸與中間軸承下部要求接觸，應(yīng)插不進(jìn)0.05 mm塞尺；兩側(cè)間隙大致相同，不允許單邊靠緊[10]。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著船舶大型化及對(duì)推進(jìn)效率方面的要求越來越高，螺旋槳的尺寸和重力負(fù)荷也隨之增加，本文所述改裝輪軸系校中的相關(guān)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(xué)［M］.哈爾濱：哈爾濱船舶工程學(xué)院出版社，1986.

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（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(yàn)

Retrofitted Ship；Centering ofShafting；Test

TH17；U661.7

B

1672-0555（2017）01-057-03

2016年5月

朱達(dá)新（1971—），男，本科，講師，主要從事機(jī)械及相關(guān)專業(yè)理實(shí)一體化教學(xué)與研究工作