淺談船舶軸系拉線照光和主機(jī)定位工藝

齊國(guó)慶

（海洋石油工程（青島）有限公司，青島 266520）

1 前言

船舶軸系是指從主推進(jìn)裝置輸出端到螺旋槳之間的動(dòng)力傳動(dòng)構(gòu)件的總稱。作為船舶動(dòng)力裝置的重要部分，船舶軸系的安裝及校中尤為重要，正確的安裝和校中工藝，能夠保證軸系各個(gè)軸承負(fù)荷處于合理工作區(qū)間，從而保證軸系處于良好的運(yùn)行狀態(tài)；同時(shí)，軸系的安裝和校中工作也是船舶建造過程中的重要節(jié)點(diǎn)，影響著船舶建造周期。

本文以某散貨船為例，具體介紹軸系拉線、照光和主機(jī)定位工藝。該船型屬于單機(jī)、單槳、尾機(jī)型船舶，軸系由螺旋槳、螺旋槳軸、中間軸及中間軸承組成，軸系與船體基線平行，尾管軸承采用重力潤(rùn)滑，如圖1所示。主機(jī)為低速、可逆轉(zhuǎn)船用柴油機(jī)，重約154 t、螺旋槳重10.560 t、螺旋槳軸重5.460 t、中間軸重4.600 t；尾管裝置主要由螺旋槳軸、前軸轂、尾轂、尾管、尾管軸承、前軸封、后軸封組成，軸系采用二次拉線后照光，先吊裝主機(jī)后澆注環(huán)氧定位尾管的建造方法。

圖1 軸系布置圖

2 軸系第一次拉線

在軸系拉線之前，所有工具及設(shè)備必須準(zhǔn)備妥當(dāng)：船臺(tái)A到C’區(qū)域搭好工作平臺(tái)，配置欄桿、扶梯、照明及動(dòng)力電源等；在C’、C、D處焊裝臨時(shí)拉線支撐，安裝拉線架（見圖2）；在主機(jī)基座凹坑部位，用若干角鋼與主機(jī)基座面板接平。

圖2 軸系拉線照光和主機(jī)定位示意圖

2.1 準(zhǔn)備工作

尾部區(qū)域吊裝及機(jī)艙區(qū)域焊接結(jié)束，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)后方可進(jìn)行預(yù)拉線工作；預(yù)拉線工作選擇在晚上或者陰雨天進(jìn)行，以避免船體變形影響軸系中心線的準(zhǔn)確性；停止一切帶較大振動(dòng)和重物吊裝作業(yè)；預(yù)拉線前，其理論首尾基準(zhǔn)點(diǎn) C’和D（見圖3）由船體建造部門向檢驗(yàn)報(bào)驗(yàn)確認(rèn)；同時(shí)，船體的基線可以轉(zhuǎn)化為船臺(tái)的小標(biāo)桿的連線，并經(jīng)船體與輪機(jī)檢驗(yàn)部門交接確認(rèn)。

圖3 船臺(tái)軸系中心線艏艉基準(zhǔn)點(diǎn)確定示意圖

2.2 預(yù)拉線

軸系預(yù)拉線主要是為了初步確定軸系理論中心線，并確定主機(jī)及其地腳螺栓孔的位置。其主要要求：軸系實(shí)際中心線和理論中心線重合，其左右偏差≤±5 mm；平行于龍骨線，上下偏差≤±7 mm；測(cè)量軸線距主機(jī)基座面板的高度，檢查基座的分中情況，預(yù)測(cè)主機(jī)環(huán)氧墊片的厚度；確定中間軸承座的軸向位置，定出基準(zhǔn)點(diǎn)C 。

具體操作為：通過拉直徑為φ0.8 mm的琴鋼絲，掛重60 kg，使其通過C’、D處的可調(diào)式拉線架，調(diào)整琴鋼絲使其在C’（尾基準(zhǔn)點(diǎn)）、D（首基準(zhǔn)點(diǎn)）處通過由船體給出的軸系拉線基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢查，并以此初步定出C基準(zhǔn)點(diǎn)；考慮到琴鋼絲自重產(chǎn)生的撓度，采用以下?lián)隙扔?jì)算公式計(jì)算C基準(zhǔn)點(diǎn)處琴鋼絲的下垂量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果修正C基準(zhǔn)點(diǎn)：

式中：y-琴鋼絲的下垂量，mm；

w-琴鋼絲單位長(zhǎng)度的自重，w=3.945 8 g/m；

x-下垂量到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，m；

l-前后基準(zhǔn)點(diǎn)間的距離，m；

p-掛重，P=60 kg；

各測(cè)量點(diǎn)（見圖2）的琴鋼絲下垂量（撓度）計(jì)算結(jié)果，如表1所列。

表1 各測(cè)量點(diǎn)撓度值

將軸系樣棒沿著軸系中心線放置，其目的為確定軸系理論中心線；檢查樣棒上主機(jī)飛輪端邊緣投影到主機(jī)基座面板上的投影點(diǎn)到F21肋位距離，與理論尺寸（60 mm）的誤差情況；確定主機(jī)從飛輪端數(shù)起第一個(gè)地腳螺栓孔在其基座上的準(zhǔn)確軸向位置；初步確定中間軸承的中心在基座面板上投影點(diǎn)的軸向位置并做好標(biāo)記。

2.3 主機(jī)基座面板預(yù)鉆孔及主機(jī)定位基準(zhǔn)

2.3.1確定軸系中心線及主機(jī)定位基準(zhǔn)點(diǎn)

通過C’、C、D點(diǎn)再次拉線，準(zhǔn)確劃出軸系理論中心線的投影線；曲軸中心線由琴鋼絲在雙層底上的投影確定，M、N點(diǎn)分別位于F20及F29，它們的連線代表主機(jī)曲軸中心線在雙層底上的投影線；用軸系樣棒在MN連線上，確定主機(jī)飛輪端邊緣和從飛輪端數(shù)起第一個(gè)螺栓孔的軸向位置（見圖2中V、P 點(diǎn)），其方法是：將樣棒沿著軸系中心位置擺好，而后用線垂引到MN連線上，需計(jì)入船臺(tái)斜度的影響值X:

式中：K-船臺(tái)斜度，K=1/20；

H-樣棒測(cè)量點(diǎn)距MN連線的實(shí)測(cè)距離，mm；

圖2中MN連線和P、V、P’點(diǎn)，即為主機(jī)定位基準(zhǔn)。

2.3.2確定主機(jī)地腳螺栓的位置，并預(yù)鉆地腳螺栓孔

以M N連線和從飛輪端數(shù)起第一螺栓孔中心的P’點(diǎn)為基準(zhǔn)，用幾何作圖法畫出各主機(jī)地腳螺栓孔中心線所組成的矩形圖EFGH，以及各螺栓孔的中心位置；確定主機(jī)各地腳螺栓孔的中心，在船體主機(jī)基座面板上畫鉆孔圓φ42，并打洋沖標(biāo)記，在主機(jī)未吊入前進(jìn)行預(yù)鉆孔。

2.3.3主機(jī)定位

當(dāng)以下工作完成，并進(jìn)行涂裝作業(yè)，即可將主機(jī)吊入機(jī)艙定位：

中間軸承基座已進(jìn)艙并在臨時(shí)位置定位好；所有軸系已吊入機(jī)艙并臨時(shí)安放好；以主機(jī)地腳螺栓孔位置為基準(zhǔn)，按主機(jī)安裝圖畫出環(huán)氧墊片布置位置，對(duì)各環(huán)氧墊片區(qū)域進(jìn)行去漆打磨，并對(duì)打磨區(qū)域畫線并打上洋沖標(biāo)記，打磨平面后涂防銹油保養(yǎng)，區(qū)域以外損壞油漆要補(bǔ)好；按主機(jī)安裝圖焊裝用于澆環(huán)氧墊片的內(nèi)擋板；以主機(jī)地腳螺栓孔位置為基準(zhǔn)，按主機(jī)安裝圖畫出主機(jī)基座尾底邊緣線和左、右側(cè)底邊緣線；在左、右側(cè)尾部底邊緣線焊裝機(jī)座落位導(dǎo)向板二塊，在右側(cè)底邊緣線選定的地方再焊接一塊導(dǎo)向板，并在適當(dāng)位置布置一定數(shù)量的側(cè)向及端部臨時(shí)支撐。

3 軸系第二次拉線

當(dāng)下列工作完成，并經(jīng)檢驗(yàn)部門確認(rèn)后，方可進(jìn)行軸系拉線工作：

機(jī)艙前壁往后、主甲板以下全部船體結(jié)構(gòu)和基座焊接、矯正結(jié)束，雙層底艙室密性試驗(yàn)結(jié)束，涉及5號(hào)貨艙的分段焊接結(jié)束。第一次拉線確定的基準(zhǔn)點(diǎn)C應(yīng)重新確認(rèn)；保留C’、C 處的拉線架，按照第一次拉線步驟在通過C’（尾基準(zhǔn)點(diǎn)）、C（首基準(zhǔn)點(diǎn)，已做撓度校正）拉線架處拉出琴鋼絲并調(diào)整，使其在C’、C處通過軸系拉線基準(zhǔn)點(diǎn)；檢查軸系與舵系中心線的不相交度與不垂直度誤差，要求不相交度誤差≯4 mm，不垂直度誤差≯1 mm/m；檢查尾管孔中心與琴鋼絲的偏移情況。

4 軸系照光

軸系照光目的，為在拉線的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定軸系中心線。

4.1 準(zhǔn)備工作

在第二次拉線鋼絲確定的軸系中心線上的A處安放雙靶可調(diào)架，B、C處安放帶工藝筒的照光單靶可調(diào)架；使琴鋼絲分別從C’、A、B、C處穿過；分別調(diào)節(jié)A、B、C處各光靶可調(diào)架，使各可調(diào)架筒體中心與鋼絲中心重合；為消除A處撓度值的影響，將A處光靶可調(diào)架筒體中心向上偏移，使其偏移距離等于琴鋼絲從C’到A時(shí)此處產(chǎn)生的撓度值，之后以A和C點(diǎn)為軸系照光儀基準(zhǔn)點(diǎn)；在A處端面做好光靶可調(diào)架筒體中心的十字線標(biāo)記，以備檢查筒體中心是否移動(dòng)。在此基礎(chǔ)上復(fù)查上述拉線工作后，各處光靶可調(diào)架不動(dòng)，將琴鋼絲拆除。

4.2 照光

在A 處雙靶可調(diào)架筒內(nèi)安放準(zhǔn)直照光儀，在C處單靶可調(diào)架筒內(nèi)塞入照光靶，找出基準(zhǔn)點(diǎn)C，并在其后放置光源。此時(shí)準(zhǔn)直照光儀后端不動(dòng)，微調(diào)前端使照光靶十字中心與C處照光靶十字中心重合，此后準(zhǔn)直照光儀不動(dòng)；在B處單靶可調(diào)架筒內(nèi)塞入照光靶，調(diào)節(jié)照光靶十字中心，使之同時(shí)與A、C處照光儀十字中心重合；在確定A、B、C基準(zhǔn)點(diǎn)后，在尾轂端面及前軸轂端面準(zhǔn)確畫出校正基準(zhǔn)，方法是以A、B處光靶可調(diào)節(jié)筒體中心為中心，在尾轂、前軸轂端面分別畫出檢查圓，并打上洋沖標(biāo)記。

4.3 安裝尾管總成及其它部件

調(diào)節(jié)對(duì)中調(diào)整墊塊的調(diào)節(jié)螺栓，根據(jù)前軸轂、尾轂端面檢驗(yàn)圓線對(duì)中尾管，對(duì)準(zhǔn)后在尾管與尾轂間澆注環(huán)氧墊塊；配鉆前軸轂、尾轂和尾管之間的安裝螺栓孔；檢查尾管軸承溫度傳感器是否有效；清洗、安裝尾密封管等其他附件，并對(duì)油管進(jìn)行密性檢查，試驗(yàn)壓力為2.0 bar，要求5分鐘不泄漏，前軸封套入螺旋槳軸，由首向尾緩慢吊入螺旋槳軸，穿入前各配合表面清潔檢查并涂上潤(rùn)滑油，穿入完成以后將后軸封裝置套入螺旋槳軸；按照第二次拉線結(jié)果定位中間軸承座并焊接，然后將中間軸及其軸承落座到位；吊裝螺旋槳就位，液壓安裝螺旋槳，測(cè)量尾管軸承間隙，檢查螺旋槳軸下沉量，在尾管重力油柜向尾管注油并觀察其油位，要求2 h不泄漏；向前、后密封油柜加油到工作高度，要求30 min不泄漏。

5 主機(jī)校中定位

軸系區(qū)域船體加工及裝焊工作結(jié)束，機(jī)艙內(nèi)重大設(shè)備到位，由首向尾調(diào)整軸系安裝位置，中間軸承軸承上蓋不鎖緊，用調(diào)整螺栓調(diào)整中間軸承;中間軸前后按照軸系對(duì)中計(jì)算書要求設(shè)置兩個(gè)臨時(shí)支撐，調(diào)節(jié)臨時(shí)支撐的上下左右位置，在螺旋槳軸法蘭施加一個(gè)向下的作用力，用百分表和塞尺校正中間軸輸出法蘭與螺旋槳軸法蘭之間的對(duì)中，保證曲折和偏移在要求范圍內(nèi)；校中后，用塞尺檢查中間軸軸頸與軸承在水平方向上四個(gè)對(duì)角間隙值，間隙值應(yīng)平均。

校中時(shí)測(cè)量主機(jī)曲軸臂距差并記錄，用塞尺測(cè)量中間軸輸入法蘭和主機(jī)推力軸法蘭之間的曲折值和偏移值，校正曲折值和偏移值在要求范圍內(nèi)；根據(jù)軸系圖紙要求，鉸配中間軸輸出法蘭和螺旋槳軸法蘭聯(lián)接螺栓孔，加工鉸制螺栓并安裝到位；鉸配中間軸輸入法蘭和主機(jī)推力軸法蘭聯(lián)接螺栓孔，加工鉸制螺栓并安裝到位。

船舶下水后，主機(jī)推力軸法蘭和中間軸法蘭鉸孔完畢，鉸配螺栓安裝到位，移除所有臨時(shí)支撐；用頂舉法測(cè)量尾管前軸承、中間軸承、主機(jī)主軸承負(fù)荷，應(yīng)符合軸系對(duì)中計(jì)算書和主機(jī)生產(chǎn)廠家要求；再次測(cè)量主機(jī)曲軸臂距差和主軸承間隙，應(yīng)符合主機(jī)生產(chǎn)廠家要求；主機(jī)基座焊?jìng)?cè)推塊、端推塊，中間軸承底座、主機(jī)基座澆鑄環(huán)氧樹脂墊塊；根據(jù)中間軸承安裝圖配鉆和鉸配地腳螺栓孔，加工鉸制螺栓，然后安裝和緊固中間軸承、主機(jī)地腳螺栓，并對(duì)主機(jī)側(cè)推塊和端推塊拂配；主推進(jìn)系統(tǒng)安裝結(jié)束后，復(fù)檢軸承負(fù)荷、主機(jī)曲軸臂距差。

6 結(jié)束語

船舶軸系安裝和校中是船舶主推進(jìn)系統(tǒng)建造過程中的重要工作，不僅影響船舶建造周期，同時(shí)對(duì)船舶運(yùn)行過程的安全和效率也至關(guān)重要，需嚴(yán)格按照相關(guān)圖紙、軸系計(jì)算書和主機(jī)廠家推薦的方法進(jìn)行建造，并嚴(yán)格按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。