浅谈船舶轴系的安装与校中

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　　摘 要：船舶轴系是船舶动力装置中重要组成部分之一。其作用是将主机发出的功率传递给螺旋桨;并将螺旋桨产生的推力通过轴系和推力轴承传递给船体，进而推动船舶前进或后退。轴系的组成主要包括：推力轴、中间轴、尾轴及各轴承，尾轴管及密封装置等。海船的轴系重量大，长度长，对轴系的制造、校中与安装有较高的技术要求，本文通过理论知识和船厂的实践并选择实例对轴系安装、校中等进行分析。
　　关键词：船舶;轴系镗孔;安装;校中
　　0引言
　　船舶轴系是船舶推进装置中的核心組成部分之一。在船舶建造、修理过程中，轴系的安装、校中极为重要，其质量的好坏将导致船舶推进系统能否正常运行，甚至影响到船舶航行的安全性与可靠性，因此对轴系的安装、校中尤其重要。
　　1 实船案例概况
　　本文以3676KW拖轮为例，概述了船舶轴系的安装、校中技术等。
　　该船轴系的布置如下（如图1）：本船采用双机双轴系设计，机舱在船舶中部，发动机与尾轴之间以中间轴连接。此轴系装置中，尾轴、中间轴及主机曲轴之间用法兰联轴节连成一体。中间轴有两个滑动轴承支撑，尾轴装于尾轴管中。尾轴管的前端固定在横舱壁上，尾部固定在船体尾柱孔中。该船采用新泻ZP全回转式舵桨。
　　2 轴系的安装与校中
　　在拖轮建造过程中，轴系的安装工作步骤如下：首先是在造船船体中确定其轴系和舵系的中心线位置（俗称轴、舵系拉线），然后进行轴系的镗孔作业，对相关零部件的加工和车间装配，然后是在船台现场对轴系及附件的安装和配对，最后进行轴系校中和装配。
　　2.1 轴、舵系拉线
　　进行轴、舵系拉线工作的前提是：造船进度已经推进到船体大合拢结束之后，船体在船台上的各支撑良好可靠;在船舶轴、舵系布置区域内，主甲板以下的焊接和矫正工作已结束，船上所有冲击性和振动性的作业施工已停止;船体的各辅助拉攀与支撑也已拆除;所有的舱室及油水柜都已经经焊缝检验及水密实验合格;施工和质检人员熟悉有关轴技术文件和工艺，并准备好各种施工工具和测量工具。
　　拉线工作分粗拉线、精拉线两步。粗拉线的步骤如下：
　　（1）拉线前，在艉管通过的船体横肋板上开拉线孔，根据拉线中心线开孔。在前壁和后壁开孔分别设复板，船上安装。
　　（2）实船复核尾轴长度，数据提供至内场确定尾管长度。按图纸整体焊接尾管，并精加工至规定尺寸，环缝焊结合处须经预热焊接后保温2小时，焊后做无损探伤和水压试验。
　　（3）将尾管自尾向首穿入，穿装轴毂至图纸要求位置，依次安装后轴毂及支架、中间轴毂及支架，利用找正工具根据拉线钢线现场支撑，校正并焊接。
　　（4）根据主机及减速齿轮箱安装图，依次确定齿轮箱和主机固定垫片位置，经交验合格后方可焊接。
　　（5）确定中间轴长度，沿轴线测量舵桨中心点至主机轴端的实际长度，根据轴系布置图和尾管装置总图，计算出实际长度与理论长度的差值，计算出中间轴的实际长度，经检验员认可提供给内场加工。
　　精拉线时，舵系拉线与轴系拉线同步进行，技术要求相同。该船舵系与轴系在#0距基线1800毫米相交并互相垂直，轴系与舵系的中心线相交度应不大于2毫米，两线垂直度不大于0.5毫米。
　　2.2 轴系零件的加工
　　整船的轴系加工，是通过对尾轴、中间推力轴、联轴器等各零部件分别进行精确加工，然后用铰配螺栓把各部件连接组装而完成的。
　　所有轴系铸件在加工前均应检验合格，并按图纸及相关工艺加工到位，检验合格。最后，按船台实测提供的数据对中间轴的尺寸进行加工，两端法兰分别与液压联轴器和齿轮箱输出法兰同铰螺孔，并按照实测数据配置铰孔螺栓。
　　通常在尾轴工作轴颈处采用红装工艺，将铜套安装在尾轴轴颈上，这不仅可以防止海水腐蚀尾轴，延长其使用寿命，在后期使用中还可以对磨损的铜套进行车床加工，或局部拆换。对于尾轴的非工作轴颈处，也需包环氧树脂，以防止海水腐蚀。
　　研配螺旋桨锥孔，是在车间将螺旋桨轴架起，以轴尾端的椎体为基准，研配螺旋桨孔，使二者的结合面达到规范要求，经过反复研配并检测合格后，做好二者之间的标记，等待装船。
　　2.3 轴系的安装和配对
　　2.3.1尾轴管及其附件的安装
　　主机安装完成后，根据主机的位置找出轴系中心线，用激光光靶找出导流罩的中心，从而确定轴系中心线，据此中心线安装导流罩。
　　尾轴管装船前，检查清理确保内部的干净光滑。在尾轴管吊装到达安装位置时，在其前端装上前密封，在法兰上安装垫片，并涂抹密封胶，再将尾轴管用手拉葫芦调平之后进行安装到位，安装螺栓只是用来预紧定位，切记不可过紧。
　　尾管装置中设有油润滑（或水润滑）的尾轴密封装置。本船安装的是油润滑的金属环式密封装置，其首部密封的作用是封油，使其不漏入船内，尾部密封则担负着封水和封油的双重任务。此密封装置的制造及安装精度较高，待尾轴安装完毕后，须进行油压试验，泵油压力为轴系中心线至船舶重载水线间距离的1.5倍水压（一般不大于0.1MPa），保持压力五分钟不应有滑油渗漏。
　　2.3.2轴系及其附件的安装
　　将轴系的各分段及附件运至船台现场安装，首先将轴毂内的杂质等清吹干净。先逐一安装轴承座，再采取冷装法安装轴承，装好轴承压盖。从尾端向首端穿装尾轴，轴承与轴径接触部分涂油以减少摩擦。
　　尾轴穿好后，安装前密封装置。再安装中间轴及尾轴的各液压联轴器及防护罩。
　　2.3.3轴系的配对
　　所谓轴系配对，就是指将轴系的各轴段置于同一直线上，检测并矫正其同轴度符合要求，然后铰镗法兰上的螺栓孔，并配置相应的螺栓、固紧等一系列工作的总称。这项工作的关键，就是对法兰螺栓孔的钻铰和螺栓的配置，以及轴的对接工艺。 　　轴的对接和配对工艺流程为：
　　（1）在两轴法兰连接处装入临时螺栓，用塞尺检查法兰结合面及两法兰外圆平齐度，两组数值均在允许范围内，则认为两法兰基本同心。
　　（2）在法兰结合处和一条轴的中间位置分别安装百分表，转动轴系以检查两轴的法兰结合处偏移量（即曲折值）是否在允許范围内，则认为两轴同轴度符合要求。如曲折值超标，则必须刮削法兰面来消除曲折，并重新装配检测。
　　（3）对接工作完成后，可进行铰孔工作。此时，保持全部临时螺栓上紧状态，先拆去其中1至3个临时螺栓，分步铰孔作业[1]。
　　（4）每一组螺栓、螺孔铰配完成后，分别进行装配，换掉临时螺栓。
　　2.4 轴系的校中
　　船舶轴系在运转中承受着复杂的应力和负荷，为了保证轴系长期安全可靠的运转，首先是在设计时要保证轴系具有足够的强度及刚度，其次在轴系安装时也要保证各轴段合理的位置、状态，使轴系各段内的应力及各轴承上的负荷均处在合理范围内。除此以外，轴系校中质量的好坏，也起着至关重要的作用。所谓轴系校中，是指按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力数值都处在允许范围内，从而保证轴系安全性和可靠性。
　　按照原理，可以将轴系校中划分为三类：（1）按直线校中原理校中：A按法兰上严格规定的偏中值校中;B按法兰上计算允许偏中值校中;C用光学仪器校中;D用样轴校中。（2）按轴承上允许负荷，用测力计校中。（3）按轴承上合理负荷进行校中。
　　在本船建造过程中，轴系采用直线校中原理进行校中，按法兰上严格规定的偏中值校中。
　　轴系校中工作，应在船体密封性试验及轴系安装验收合格后，停止船上敲击和强烈震动的作业，停止移动船上的重大设备并均衡压载，并在无日光直接照射的情况下才能进行。船舶下水前对轴系进行临时固定，待下水后，使船体在自由漂浮状态下，调整船舶为正浮状态，使螺旋桨叶不露出水面，拆除轴系设备的临时固定装置，脱开主机齿轮箱的所有外接管路的接口，再进行轴系的校中工作。
　　首先，检测机舱后壁到液压联轴节的距离，确认其值应与下水前一致。从船尾向船首依次进行轴系校中：校正液压联轴器法兰，再校正齿轮箱输出法兰与主机飞轮。即以艉轴系为基准校正齿轮箱，再以齿轮为基准校正主机。对于已经与液压联轴节安装成一体的尾轴自由放置在尾管内，会因受重力影响中段下垂，在进行校中时要注意检查并排除挠度影响。
　　然后，对于中间轴，在两端距法兰端面1/5处设置临时支撑定位，然后采用直尺法找正[1]，调整中间临时支撑的位置，使尾轴与中间轴法兰满足规范要求[2]。
　　最后，对轴系各轴段的联轴器和法兰，以及中间轴承、齿轮箱和主机的安装底座依次进行安装固定。
　　3 结语
　　近几年，世界各国的造船技术取得了日新月异的发展，同时在海船向大型化、无人化方向的发展过程中，对船舶轴系的制造加工、安装调试也提出了更高要求，我们在造船工艺改进的道路上还有很长的路要走。在今后的造船实践和理论研究中，我将继续努力进取，不断改进工艺和尝试更多研究，为我国造船和海运事业的发展出力献策！
　　参考文献
　　[1] 许宝森.船舶动力装置与安装[M].北京：人民交通出版社，2007.
　　[2] 姚寿广.船舶动力装置[M].北京：北京国防工业出版社，2006.
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