羅金鋒 樂成剛
摘 要:介紹了9800DWT散貨船主機及軸系校中安裝方法,概述了軸系合理校中、頂舉法進行負荷檢驗的安裝工藝及技術要點,并對校中安裝常見問題提出了總結性建議,有助于提高該類船型主機、軸系安裝的質量和效率。
關鍵詞:軸系;合理校中;頂舉法
中圖分類號:U674.13 文獻標識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)32-0242-02
1 引 言
主機及軸系的校中安裝是整個主動力裝置安裝最重要的安裝階段,其安裝質量的好壞,對保證主推進裝置的正常運行,減小船舶的振動和噪聲,提高營運經濟性乃至航行安全性都有著至關重要的作用。
9800DWT散貨船是江海直達礦石運輸船型,我廠通過對該船及同類船舶的安裝,在主機、軸系校中安裝方面積累了寶貴經驗。這里以9800DWT散貨船為例,總結了該類船主動力設備、軸系的校中安裝工藝的技術要點,為類似船型主機、軸系校中安裝提供參考。
2 主動力裝置結構
9800DWT散貨船為尾機型,雙機、雙軸系、雙螺旋槳船,主機為船用增壓中速柴油機,額定功率1470KW,轉速850RPM。主機通過彈性聯軸節同減速齒輪箱相連,齒輪箱輸出端與中間軸相連,中間軸再與螺旋槳軸首端可拆聯軸器相連接(見圖1)。中間軸基本直徑210mm,尾軸基本直徑240mm,自螺旋槳尾端至齒輪箱輸出法蘭端面軸系總長6495mm。左右軸系對稱布置于距縱中6500mm的縱剖面上,平行于基線,距基線的高度為1850mm。
3 軸系校中安裝工藝實施
對于該船有齒輪箱的主推進裝置分為兩個校中過程:先進行齒輪箱與中間軸、艉軸校中,后進行齒輪箱與主機校中。
3.1 軸系校中前的準備
(1)艉軸及螺旋槳根據軸系布置圖安裝并已交驗結束;
(2)根據本船《軸系布置圖》及《主機、齒輪箱安裝圖》要求,主機、齒輪箱及中間軸承已初步定位;
(3)按軸系校中計算書模型(見圖2)所示位置裝妥可調臨時支撐,臨時支撐的架設必須有足夠的強度。齒輪箱、軸系法蘭之間應留有滿足軸系校中的足夠的測量間隙;
(4)船上設備的裝載狀態基本保持不變,調整船舶浮態使螺旋槳處于50%浸沒狀態下校中。
3.2 軸系校中(軸系螺栓連接前)
軸系校中工作應在船舶下水后進行,船舶處于自由浮態。校中安裝時應避免陽光照射,要求在夜間或陰雨天進行。軸系校中和交驗期間應停止振動和敲打作業,應無集中負荷的遷移。
本船按《軸系校中計算書》要求合理校中,采用指針法,以尾軸和中間軸前端法蘭為基準自尾向首依次進行對中安裝。配置一個帶壓力表的液壓千斤頂(約50KN),2~3個百分表以及直尺、塞尺等工具。
將中間軸承安放在基座上,利用前后左右的調節裝置,使軸瓦的左右中心在軸線縱剖面上,軸瓦的前后中心離尾軸聯軸節法蘭的前端面在指定位置。在中間軸承座下設調節螺栓。調整中間軸承座和臨時支承的高度,使中間軸艉法蘭與螺旋槳軸法蘭的“曲折”(GAP1)和“偏移”(SAG1)符合計算書要求。
3.3 軸系法蘭緊配螺栓安裝
將齒輪箱、中間軸承臨時固定在各自的基座上,并用臨時螺栓壓緊。應用冷凍安裝工藝將合格的緊配螺栓(連接前需噴涂二硫化鉬)分別連接齒輪箱和中間軸的法蘭、中間軸與螺旋槳軸法蘭。
3.4 測量軸承負荷(連接軸系螺栓后)
軸系按校中計算安裝結束后,為了檢查軸系校中是否滿足要求,要進行頂舉試驗以測量軸承的實際負荷。
3.4.1 軸承負荷計算方法及步驟
(1)按照《軸系校中計算書》所示的位置,安裝千斤頂,檢查千斤頂座架是否牢固(見圖3)。
(2)在千斤頂所對應的軸頸上,放置一個百分表,并檢查百分表的支架是否牢固。
(3)掀動油泵從而頂升中間軸,要求油壓每升高1.0MPa,記錄對應的百分表讀數(即軸上升量),直到壓力上升不大但軸頸抬高較快時為止。
(4)慢慢地瀉放油壓,每降1.0MPa,記錄對應的百分表讀數(即軸下降量),直至油壓完全釋放。
(5)在升壓與降壓的過程中,應記錄千斤頂壓力和千分表的穩定讀數,不允許在千斤頂上升(或下降)的過程中降壓(或升壓)。
(6)根據記錄的數據,在坐標軸紙上繪制出壓力與位移的曲線,計算軸承負荷。
3.4.2 中間軸承負荷測量
(1)松開中間軸承上軸瓦,按照(1)中的方法測量中間軸承負荷。
(2)按照(1)中公式計算軸承負荷,并按中間軸承計算結果與《軸系校中計算書》計算值誤差在±20%以內校中合格為依據驗收(見圖4)。
3.4.3 艉管前軸承負荷測量同上述方法
校中檢驗合格后,按主機齒輪箱安裝圖的要求,澆注齒輪箱環氧墊塊,緊固齒輪箱地腳螺栓,裝配中間軸和齒輪箱輸出軸法蘭連接螺栓。
3.5 主機與彈性聯軸器的安裝
根據《主機齒輪箱安裝圖》,將主機定位于其最終軸向位置。主機采用縱向及側向支撐定位。主機與彈性聯軸器、齒輪箱對中定位前應檢查并記錄主機曲軸臂距差,以對照驗證主機出廠報告及允許值。
在安裝彈性聯軸器之前,應對聯軸節進行對中調節(軸向校中、徑向校中、角度校中)。按彈性聯軸器廠商提供的安裝說明書和技術數據,用調整主機曲軸軸線的方法,使飛輪與齒輪箱輸入軸法蘭的安裝精度達到說明書中的對應要求。
4 實施效果及總結
9800DWT散貨船采用了合理校中、負荷驗證的安裝工藝,經過海上航行試驗,各項指標均達到設計要求且運行良好。為提高軸系校中的成功率,通過分析該船的實施過程記錄,總結現場施工出現的常見問題,對軸系校中安裝有以下幾點建議:
(1)中間軸承座、頂升千斤頂臨時支座、百分表支架,應充分考慮船體結構強度對測量精度的影響。如因內底板太薄、肋骨間距過大而引起的變形,須采取相應結構補強措施。
(2)由于首制船軸系校中一次成功率較低,為便于返工拆裝,軸承負荷測量時中間軸的聯接螺栓宜分別用4個臨時固定螺栓將齒輪箱輸出法蘭與中間軸前法蘭、尾軸聯軸節和中間軸后法蘭聯接起來,臨時螺栓與對應的配合間隙為-0.02~-0.03mm,且應均布。
(3)《軸系校中計算書》應提供0℃、10℃、20℃、30℃環境溫度時的軸承負荷計算值;安裝時應跟據實際環境溫度進行修正。
(4)軸承負荷測試前,應提前了解各軸承的配合間隙;軸承負荷測試時,軸在任何軸承處的被頂升高度都不得超過該處軸承間隙。中間軸承負荷測試時,可將軸承蓋吊起。
(5)因船舶軸系是一個多支承的超靜定梁,各軸承之間力的相互作用相當復雜,尤其對于多軸承短軸系。在現場軸承負荷頂舉過程中,應跟蹤測量相鄰軸承與下瓦之間的間隙,判斷千斤頂頂舉過程中哪個軸承先脫空,從而確定被測軸承。防止誤分析頂舉曲線圖,而得出不正確的結論。
參考文獻
[1]輪機工程手冊編委會.輪機工程手冊[M].北京:人民交通出版社,1994.
[2]陸峻岫.船舶建造質量檢驗[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,1996.
收稿日期:2018-9-2
作者簡介:羅金鋒(1983-),男,工程師,大學本科。