轴系校中论文

大型船舶轴系校中工艺

轴系是船舶的重要组成部分，在船舶建造过程中，轴系校中的好坏是极为重要的。船舶轴系校中的质量好坏，关系到船舶能否长期正常的运转以及船舶的安全航行和船员的生命安全。尤其在当前，随着建造大型船舶的出现，对船舶轴系合理校中的研究和应用，成为当前船舶建造过程中迫切需要解决的重要课题之一。目前，国内多数船厂都采用液压千斤顶和偏移、曲折值进行校中质量检测，一般轴系校中的计算书都提供这方面的安装后的检测数据。这种方法设备简单、精度较高，适用于测量附近能布置千斤顶的轴承负荷。在已有的理论基础上，结合笔者多年船厂工作经验，总结顶举法在船厂主机安装校中工艺中的一些应用，讨论了轴系校中的安装方法，并将合理校中应用于生产实际，采用“曲折偏移法”和“负荷法”进行轴系安装，通过千斤顶顶举系数法检验轴系对中状态。最后在此基础上总结归纳一些轴系安装过程中常见问题及相关注意事项。

1轴系校中技术发展过程及现状

关于轴系校中研究，国内外一些研究机构和船级社做了大量工作，提出了适合各类船舶推进轴系校中的计算模型和计算方法。早在上世纪60年代，人们就注意到，采用直线对中方式进行轴系安装，对轴系的工作状态不利，甚至使轴系产生破坏；根据船舶轴系实际工作情况，提出了使个别中间轴承位置下移，以改变轴系受力分布情况，逐步衍生出了轴系合理校中的概念。在推进轴系静态校中，通过轴承的合理变位，轴系被敷设成曲线，使轴承负荷、各轴段的应力都处在允许范围内，具有最佳数值，从而保证轴系持续正常地运转，随着船舶的大型化和大功率化，传统的推进轴系静态校中技术己不能满足轴系安全运行的需要，轴系校中新技术的研究已成为十分重要的课题。

国外学者从上世纪六十年代起，开始轴系动态校中技术的研究，ICMES(轮机工程系统国际合作组织)1979年5月关于推进轴系的会议，正是对有关研究工作的总结。会上所提交的论文，从原理与方法、安装与检验等方面探讨了轴系运行时的对中状态、影响轴系校中的各种因素以及造船厂所采用的一些实际校中方法等。上世纪八十年代初，日本学者也在《舶用机关学会志》及《三井造船》发表了有关动态校中的研究文章，其内容也未超出上述会议讨论的范围国内学者在轴系设计、安装、检验等方面，也发表了十余篇文献，从理论和实际两方面进行了探讨，详细讨论了轴系静态校中的计算模型和计算方法，并通过计算示例说明了算法的正确性。

从上世纪七十年代末期开始，最优化技术在轴系校中计算中开始得到应用，

其校中优化计算模型大多采用线性优化算法，也有部分考虑非线性计算的校核模型，还有更复杂的有限元优化计算模型，各种优化计算模型均采用以尾管后轴承的受力最小化作为目标函数，即单目标函数。但是，随着各船级社对校中计算的要求越来越严格，考虑的因素即相关约束条件越来越多，问题的复杂性增加，简单优化方法难以满足要求，因此，采用现代优化方法就非常重要。

上世纪九十代末期，随着超大型船舶的日益增加，轴系校中问题突出，部分船级社在所开发的校中计算软件的计算模型中，考虑了螺旋桨水动力、润滑油膜、温度等单个因素的作用，如DNV在Nauticus2003计算软件中，考虑了螺旋桨水动力;软件中考虑了尾管轴承支承刚度，但这些软件所考虑的因素，只是针对轴系静态合理校中计算所采用的一种补偿算法，而不是真正意义上的动态校中计算。除上述有关轴系校中计算模型研究以外，国内外学者在与轴系校中相关问题上也做了研究，如尾管轴承润滑特性、螺旋桨水动力、大型船舶柴油机曲轴的校中计算模型、最优化方法在轴系校中中的运用、检验规则、校中测量等。关于大型船舶柴油机曲轴的校中计算模型，两大柴油机公司Man B&W公司和Wartsila公司分别给出了各自的校中计算模型。Man B&W公司的校中模型，将柴油机曲轴简化为等效轴段，且不考虑曲轴的自重，Wartsila公司对Sulzer柴油机曲轴，按曲轴轴段简化，且考虑轴段自重的作用。同时，DNV船级社在处理柴油机曲轴模型时，一般按曲轴自然分段进行处理，且考虑轴段自重。CCS规范基本上采用柴油机厂家自身的校中模型

关于轴系校中计算和检验原则，各国船级社均提出了具体要求，这些要求都是静态校中情况下的一般要求，少数考虑了螺旋桨水动力要求，齿轮啮合力的要求，值得注意的是法国船级社(BV)在其网站上报道了有关超大型船舶推进轴系校中计算的完整解决方案的技术概况，并提供技术服务，遗憾地是未能从BV方面获取相关资料。不过可以肯定，BV己在VLCC或ULCC船轴系校中计算、安装、检验等方面己进行了相当深入的研究。

2轴系对中技术

2.1轴系中主要部件

大型船舶轴系主要由螺旋桨、艉轴、艉轴承、中间轴、中间轴承及主机等组成。艉轴、中间轴，及主机曲轴之间都用法兰联轴器连成一体。螺旋桨推力通过主机推力轴承和主机座传到船体。推力轴承安装在曲轴末端，随主机共同制造。

螺旋桨和艉轴（螺旋桨轴）之间进行压装。

1.艉轴

艇轴位于轴系最末端，穿过艇轴管轴承和螺旋桨相连，前端连中间轴。由于艉轴经过艉轴管的双轴承，所以对艉轴的加工精度要求一般较高。

2.轴承

艉轴承由于安装在艇轴管上;且多选用双轴承，由于螺旋桨的重量和推力，使艉轴承的工作环境非常恶劣。对艉轴承的加工精度要求很高，通常选用的材料为白合金或树脂。

3.中间轴

大多数轴系都有中间轴，一般多为一根，但一般特殊船只，如大型集装箱船，客船等，是中间机舱，则具有多根中间轴。中间轴的两端法兰，都通过液压螺栓或冷装螺栓和艉轴及曲轴连为一体。

4.中间轴承

大型船舶中间轴承都为滑动轴承，接触面材质多为白合金。通过刮油环，保证轴承的润滑。

图1 轴系主要部件

2.2轴系安装流程

随着造船技术的发展，大型船舶都实现了分段建造。在分段制作过程中，艉轴管通过找正，都安装在分段上，分段合拢后，通过照光，确定轴系中心线和艉轴管加工量。艉轴管加工后，测配艉轴承，确定主机位置(也可以在照光后就通过计算确定主机位置。艉轴承压装后，安装艉轴及舰密封，压装螺旋桨，进行中间轴，主机安装。在船漂浮后，进行主机和轴系找正。用临时螺栓连接中间轴和艉轴，并联接中间轴和主机，使整个轴系变为正常状态。轴系达到计算要求校中后，利用装配机加工轴系螺栓孔，配制冷装螺栓或液压螺栓，完成轴系的联接安装工作。然后，安装中间轴承，并调整中间轴承的高度，使中间轴承的负荷在要