船舶轴系安装及校中工艺

船舶轴系安装及校中工艺
摘要按校中计算的要求和方法将轴系装成某种状态（直线或曲线），处于这种状态的轴系，其各轴段上内力和各轴承上的负荷均应处在允许范围之内，或具有最佳的数值，以保证轴系和与之相连的机械（如主机曲轴、齿轮箱等）能持续正常的运转，这部分工作称为轴系校中。

本文船舶轴系安装及校中工艺进行了论述。

关键词轴系校中；主机安装；机座扭曲度；机座下沉量；主机曲轴拐挡差；轴承间隙；轴承负荷
1 概述
按校中计算的要求和方法将轴系装成某种状态（直线或曲线），处于这种状态的轴系，其各轴段上内力和各轴承上的负荷均应处在允许范围之内，或具有最佳的数值，以保证轴系和与之相连的机械（如主机曲轴、齿轮箱等）能持续正常的运转，这部分工作称为轴系校中。

校中安装顺序一般有两种，一种是在尾轴和主机均已安装完毕，此时的中间轴及轴承须根据尾轴及主机的实际位置进行校正安装，另一种是在尾轴安装完毕后，自艉至艏逐节校中安装中间轴及其轴承，主机在中间轴安装后再进行校正定位。

江苏省重工有限公司采用的校中顺序是后者。

但不论采用哪种安装方法，轴系校中的结果，都应保证各轴段上内力和各轴承上的负荷均应处在允许范围之内。

现根据江苏省重工有限公司多年建造万吨船的实践经验，结合校中计算书和主机厂的规范要求和方法，就江苏省重工有限公司建造的11.4万吨油轮船舶螺旋桨处于70%浸没状态下校中的方法介绍如下。

2 轴系校中前的准备工作
1）尾轴及螺旋桨根据轴系布置图安装并已交验结束；
2）根据本船轴系布置图（参见附图2）及主机安装图要求主机及中间轴承已初步定位；
3）在中间轴距其端法兰端面某处安装临时支撑。

本船按校中计算书要求在中轴距其艏端法兰2528位置安装临时支撑，本船参见附图2；
4）刮拂中间轴承座上平面的固定垫块，用平板检验接触点应均匀分布，每25mm2不少于2-4点，固定垫块上平面按图纸要求加工成倾斜度1/100；
5）调整船舶浮态，使螺旋桨处于70%浸没状态下校中。

3 轴系校中程序
1）根据校中计算书在尾轴的前端法兰处用千斤顶加一外力（本船施加的外
力为5 000kg），通过调整中间轴的临时支撑和主机高度，利用直尺和塞尺（或指针装置）测量艉轴和中轴及中轴和主机端连接处各对法兰偏移量和曲折度达到校中计算书规定的要求。

当上述值达到计算书要求时，将艉轴和中轴及中轴和主机端法兰连接之前交船东船检认可。

下表为用千斤顶将艉轴联轴节下压5 000kg力所对应的油压
2）轴系交检以后，用连接螺栓把中间轴法兰与尾轴法兰，中间轴法兰与主机推力轴法兰连接起来并上紧。

由于法兰连接后主机曲轴会受到负扭矩的影响，也就是减少轴颈轴承负荷的提升扭矩的影响。

建议根据经验在连轴前调整指定的偏移值，以免在连轴后调整主机。

4 校中数据的检测
轴系排车结束后，进行轴系顶举负荷检验。

校中所有数据的检测均应在船舶相同的吃水和大约相同的时间（同一天）进行测量，这点是非常重要的。

下列项目必须测量并将数据汇集于一起以判断校中结果是否符合要求。

主机曲轴拐挡差、机座下垂（两侧）、轴颈轴承顶部间隙、最后两道主机轴承负荷（及艉管前轴承和中间轴承）、船舶的艏艉吃水。

4.1 主机曲轴拐档差的检查
主机曲轴拐挡差值应该尽可能接近于零。

注意，最后缸的拐挡差受轴系的影响。

曲轴与中间轴连接后，测量最后缸的拐挡差值并与主机厂提供的胎架试验报告进行比较。

如有必要，抬高或降低主机的前端（也许是后端），或者横向移动主机的前端直到其拐挡差值与目标值要求一致为止。

也可能要抬高或降低中间轴承以优化校中结果。

环氧浇注前应检查所有缸的拐挡差。

如果曲轴的前端安装有重调频轮，则第一缸的拐挡值允许较大的偏差(可根据主机厂推荐，各种机型目标值不同)。

注意！数值的计算是上减下。

曲臂开口表示正值，相应的曲轴法兰后端抬高了。

为抵消船舶装载期间船体的变形，在校中期间，对于最后缸应采用特殊的目标值。

目标值公差示例：11.4万吨油轮选用的是7S60MC-C型主机：目标值=+0.5×限制值，公差为±0.3×限制值，正常情况的最大拐挡差值S60MC-C=0.28最后缸目标值0.28mm×0.5=+0.14 mm，公差（目标限制）值0.28mm×0.3=±0.08 mm，垂直状态拐挡差目标值为+0.06mm到+0.22mm之间。

4.2 测量主机后两档轴承间隙
测量最后两道主机轴承的顶部间隙。

由于该位置很难进入，因此只从前侧测量其间隙，该值是可以接受的。

与主机厂提供的胎架试验报告值进行比较，顶部
间隙通常要减小0.05mm，但在某些情况下（比如VLCC船），在校中状态（轻载，漂浮）下，顶部间隙减小0.20mm是可以接受的。

4.3 检查主机底座的平面度
测量主机底座的平面度可使用激光仪器，如果不具备条件，则必须采用拉钢琴丝的方法来测量。

使用拉钢琴丝方法测量时要注意以下几点：
1）钢琴丝两端距离主机底座平面的距离必须相等（误差不超过0.02mm）；
2）钢丝的所受拉力必须准确（根据主机厂推荐值）；
3）测量的机座的下垂值时，要考虑钢琴丝的下沉量，二者相加的结果即为主机底座的下垂值。

4.4 用框式水平仪检查主机扭曲度
主机扭曲测量通常是在机座上平面或导滑板的凸轮轴侧，在最前一缸和最后一缸进行。

测量最好在干船坞内或在船台上，也就是说在下水之前进行。

船舶下水后，因船舶晃动而影响测量精度，因此该数据仅供参考。

检查（如有必要进行调整）扭曲时，测量并记录机座下平面与基座面板之间的距离，以保证校中调整时平行升降主机。

推荐工具：框架水平仪（酒精水准仪或电子水平仪）。

推荐使用可调节的酒精水准仪，其精度和分辨率必须高于0.1mm/m。

测量程序：
1）在机座上平面或机架导滑板凸轮轴侧，与前后方向垂直的横向位置，测量最前面气缸的倾斜偏差；
2）与上相同，测量最后面气缸的倾斜偏差；
3）两次测量结果相减即得主机扭曲度。

该扭曲度的允许范围：最大差值0.1mm/1 000mm。

4.5 测量各档轴承的负荷
4.5.1 测量中间轴承负荷的步骤
1）根据轴系校中计算书上的中间轴承理论负荷位置，将千斤顶安装在距中间轴承的某一位置，本船在距中间轴承中部偏首550mm处（参见附图3）；
2）慢慢顶升中间轴；
3）连续记录每次中间轴被顶升量和千斤顶施加的负荷值；
图1顶举曲线图
4）在预先设定的坐标系统图上，以纵坐标作为中间轴被顶升量，横坐标作为千斤顶施加的负荷值，绘出轴的升高量与千斤顶负荷值的上升关系曲线0ab。

（参见附图1）；
5）当中间轴受顶上升达到一定数值后（本试验定为0.5mm）缓慢下降千斤顶上的负荷，依次连续记录相应的位移和负荷，在坐标图上作出下降曲线cd0。

（参见附图1）；
6）在坐标系统图中延长ba和cd线段交横坐标于B、A两点，并读出A、B 两点的值PA、PB；
7）根据下式求取中间轴承的实际负荷。

R = K×A×（PA+PB）/2
式中：
R为轴承的计算负荷；
A为顶升工具活塞面积；
K为顶举系数。

4.5.2 尾管前轴承负荷的检验
1）根据校中计算书要求将千斤顶置于距尾轴的某一处，本船设置在尾轴法兰平面偏船尾710mm的正下方（参见附图3）；
2）参照4.5.1中测量中间轴承的方法求出尾管前轴承的负荷并与理论负荷进行比较以辨认值是否超标；
3）尾管前轴承负荷参见附图3。

4.5.3 主机后轴承负荷的检验
1）将千斤顶安装在主机飞轮的正下方；
2）根据MAN B&W主机厂提供的数据查得，主机后轴承顶举系数K为1.3，其负荷允许范围为0kN~420kN；
3）按照上述测量中间轴承负荷的方法即可求得主机后轴承的实际负荷。

4.5.4 主机后倒数第二档轴承负荷的检验
1）将千斤顶位于主机后倒数第二档轴承的正下方；
2）根据MAN B&W主机厂家资料查得，主机后倒数第二档轴承顶举系数K 为0.9，其负荷允许范围为21kN~420kN；
3）参照4.5.1中测量中间轴承负荷的方法即可求得到主机后倒数第二档轴的实际负荷。

注：所有的主机负荷必须在轴系校中计算和制造商提供的静态推力轴负荷给定的限制之内。

一般说来，所有主轴承的最低静态负荷是最大静态负荷的5%。

最后一道轴承（轴颈轴承）的最低静态负荷是零。

最佳主机校中如下：最后一道轴承（轴颈轴承）负荷比主机倒数第二道轴承的负荷要低一些。

5 主机环氧树脂垫块浇注
如果以上检测项目均合格，则可浇注主机环氧树脂垫块。

主机环氧树脂垫块浇注结束后，需检测环氧的硬度，然后才能安装主机地脚螺栓。

环氧浇注结束后，必须重新测量轴系负荷。

6 试航前轴系负荷复核
为确保轴系负荷准确建议试航前再次对轴系进行复核。

7 结论
轴系校中是一项重要的工作，又是测量-调整-测量不断调整的过程，该项工作的好坏，将直接影响船舶将来的正常行驶，所以应严格按照相关的图纸、轴系计算书、主机厂推荐的方法进行。

由于轴系的安装要求较高，在大型企业该项工作一般由各公司经验丰富的数名技工共同配合完成，因此对于中小企业可请求主机厂派服务工程师驻厂现场指导完成。

参考文献
[1]轮机工艺手册[M].北京：人民交通出版社，1992.
[2]赵汝斌，邹春平.船舶动力装置安装工艺学[M].国防工业出版社，1995.
[3]谭仁臣.船舶辅机与轴系[M].哈尔滨工程大学出版社，1996.。