船舶軸系安裝工法技術(shù)與質(zhì)量控制

船舶軸系安裝工法技術(shù)與質(zhì)量控制

航行安全是船舶運(yùn)輸?shù)囊粋€永恒主題。長期以來，全世界的海關(guān)、設(shè)計(jì)單位和安裝技術(shù)部門為船舶運(yùn)輸部門做了大量工作。船舶的推進(jìn)系統(tǒng)主要包括主機(jī)、齒輪箱、中間軸、艉軸、螺旋槳,軸系作為傳遞主機(jī)功率的紐帶,通過螺旋槳給水一個推力,同時,水向船體傳遞反作用力,再通過舵系中的舵葉實(shí)現(xiàn)船舶指定方向的前進(jìn)后退等航行目的。在分析各類故障后發(fā)現(xiàn),做好安全工作的關(guān)鍵在于建造安裝技術(shù)部門對軸系的安裝質(zhì)量控制。所以,船舶推進(jìn)系統(tǒng)的安裝質(zhì)量直接影響船舶的性能及航行安全。在船舶建造過程中,世界各大船廠都出現(xiàn)過軸系安裝、校中的問題,導(dǎo)致主機(jī)擋差超差、軸承高溫或造成扭震過大等。導(dǎo)致這些問題出現(xiàn)的因素有很多,如建立計(jì)算模型時考慮不周全,施工過程精度控制不夠或施工過程出現(xiàn)錯誤,特定因素因船型不同而不同,如船體變形、軸系震動、支架剛度等。因此,船舶軸系安裝對中是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工藝過程。精確船舶軸系理論軸線的確定以及軸系的校中質(zhì)量在確保軸系長期安全正確的運(yùn)轉(zhuǎn)和縮短船舶建造周期過程中是非常重要的因素。1旋轉(zhuǎn)軸實(shí)際校中早期船舶軸系理論中心線的確定和對中主要采用拉剛絲線的方法和指針法,但實(shí)踐證明拉鋼絲線確定軸系理論中心線存在鋼絲的下沉量等因素而致使誤差較大。目前,船舶推進(jìn)系統(tǒng)的安裝順序(圖1)主要從船尾向船首逐根定位,先定位螺旋槳軸,再定位中間軸、齒輪箱,最后定位主機(jī),以上校中均以檢驗(yàn)一對法蘭的偏移和曲折的方法來進(jìn)行對中軸系。船舶校中方法主要包含直線校中法和合理校中法兩種。1)直線校中法。采用直線校中法進(jìn)行軸系校中時,一般根據(jù)中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求進(jìn)行,偏移要求≤0.10mm,曲折要求≤0.10×D(法蘭直徑)/1000。2)合理校中法。主要利用設(shè)計(jì)單位開發(fā)的專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算。為使支承軸承上的負(fù)荷處于允許范圍內(nèi),只要將軸承上的允許負(fù)荷換算成連接法蘭上的允許偏移、曲折值,從而可用限制法蘭上允許偏移、曲折值來限制軸承上的允許負(fù)荷,達(dá)到按軸承上允許負(fù)荷校中的目的。最后,安裝部門根據(jù)《軸系校中計(jì)算書》編制對應(yīng)的具體校中施工工藝文件,實(shí)施校中。2工法技術(shù)與質(zhì)量控制軸系的安裝質(zhì)量直接影響船舶的行駛性能與安全,而研究安裝過程的工法技術(shù)與質(zhì)量控制將使整個推進(jìn)系統(tǒng)的安裝質(zhì)量得到保障,大大提升推進(jìn)系統(tǒng)建造的精度。2.1軸系理論軸線—軸系理論中心線的確定確定軸系中心線主要包括粗拉線和精拉線兩個步驟。1)粗拉線的目在于檢查基座和軸舵系相交度,預(yù)測墊片厚度,定位艉軸管等。粗拉線主要是在船舶主機(jī)艙前壁(可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整位置)及0#肋位后樹立拉線用光靶架,按圖紙要求測量艏艉光靶架中心,得出x/y軸交點(diǎn),艏艉拉鋼絲即為軸系中心線。2)精拉線主要是對那些艉管軸承采用鏜孔的船舶,檢查鏜孔余量是否足夠;對艉管軸承采用澆注環(huán)氧樹脂的船舶,采用拉鋼絲線定位軸承基座,靠激光光學(xué)法定位艉軸承的工藝方法。激光光學(xué)法定位艉軸承的方法是:以艏艉光靶中心為基準(zhǔn)點(diǎn),將激光全站儀放置在0#肋位專用激光架處,并調(diào)整橫縱向水平線,激光通過艏、艉兩基點(diǎn)調(diào)整光點(diǎn),待光點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)重合后,此時的激光線即為軸系理論中心線。對于艉軸管鏜孔的船舶,通過理論軸系中心線激光線在艉軸承座上做好基準(zhǔn)點(diǎn),作為下道工序的依據(jù)。此外,通過將激光旋轉(zhuǎn)90°,可以找出舵系中心線上、下兩點(diǎn)中心。2.2心線與激光線進(jìn)一步戰(zhàn)略方向?yàn)樘岣吖ぷ餍?、降低操作工人的勞動?qiáng)度,現(xiàn)今的民用船舶在設(shè)計(jì)上普遍采用澆注環(huán)氧樹脂墊片,隨著環(huán)氧樹脂墊片技術(shù)的不斷成熟,船舶艉軸管軸承在安裝時采用車間壓裝,完成艉軸管總成,上船后再進(jìn)行定位安裝。常規(guī)艉管總成的定位安裝以精拉線時的艏、艉基點(diǎn)為依據(jù),激光通過艏、艉基點(diǎn)確定軸系理論中心線(即兩點(diǎn)確定一條線),以激光線為參考標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整艉管總成前后的軸承與激光線同心。(考慮環(huán)氧樹脂凝固有1/1000的收縮量)由于GB/T4000-2005造船標(biāo)準(zhǔn)要求(長軸系>15m)軸系理論中心線與軸系實(shí)際中心線上下允許標(biāo)準(zhǔn)范圍是±10mm,左右允許標(biāo)準(zhǔn)誤差為±7mm,所以要求保證調(diào)整時的誤差≤0.5mm。由于船舶軸系設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在區(qū)別,一些船舶艉管軸承并不與艉管連接成一體總成,對分開的軸承進(jìn)行調(diào)整安裝,難度加大。為確保艉軸承定位的精確度,采用先進(jìn)數(shù)顯調(diào)整激光儀,通過艏、艉基準(zhǔn)點(diǎn)確定激光線為軸系理論中心線,依據(jù)軸承內(nèi)徑尺寸準(zhǔn)確調(diào)整好接收器中心與軸承中心同心,接收器與微電腦顯示處理器連接,通過軸承內(nèi)接收器所接收的數(shù)據(jù)調(diào)整軸承與激光線同心。特別應(yīng)注意的是:定位過程中設(shè)備靈敏精確度高,工作環(huán)境中應(yīng)停止一切震動等相關(guān)作業(yè)工作。調(diào)整軸承與激光同心度可達(dá)到±0.05mm以內(nèi)。對比于拉鋼絲線調(diào)整,軸承中心線與理論中心線的精度大大得到提升。2.3外包中磚孔銑削加工船舶鏜孔分為粗鏜和精鏜兩道工序。1)進(jìn)行鏜排的定位、找正,根據(jù)精拉線時所做的基準(zhǔn)為依據(jù)找正鏜桿中心與軸系中心線同心,同時畫出檢查圓和加工圓(參考圖2)。依據(jù)施工圖樣,將各孔直徑尺寸、長度尺寸等全部加工到半精鏜狀態(tài),各階梯孔留有1mm~1.5mm加工余量。切削深度不大于4mm,進(jìn)給量為0.60mm/r,鏜桿轉(zhuǎn)速為10r/m,要求粗糙度不小于12.5。2)工作中如發(fā)現(xiàn)較大面積砂眼、裂縫等鑄件缺陷應(yīng)及時反饋。(1)半精鏜加工時應(yīng)提高同軸度精度,各檔孔徑應(yīng)留有0.5mm加工余量,切削深度不大于0.80mm,進(jìn)給量0.30mm/r,鏜桿轉(zhuǎn)速10r/m,要求粗糙度不小于6.3。工作中應(yīng)在孔徑表面噴注混合冷卻油,其中70%為植物油,30%為煤油;(2)精鏜加工時應(yīng)在晚間或陰雨天進(jìn)行,且停止船上一切影響鏜桿加工的震動工作。切削深度不大于0.15mm,進(jìn)給量0.15mm/r,鏜桿轉(zhuǎn)速10r/m,要求粗糙度不小于6.3。各檔孔徑每一次鏜出,中途不允許停止鏜削。工作中應(yīng)在孔徑表面噴注混合冷卻油,內(nèi)孔鏜削合格后才允許切削端部平面,其外形與施工圖紙所示一致,所鏜平面必須垂直于中心線,垂直度公差應(yīng)不大于0.1mm/m。各端面鏜削尺寸按圖樣確定,并以端面鏜削線為準(zhǔn),長度誤差之和為±2mm。鏜桿拆除前,認(rèn)真檢查各加工表面的加工質(zhì)量,確保其符合本規(guī)范規(guī)定的工藝要求;鏜桿拆除后,消除孔徑邊緣毛刺,測量各擋孔徑尺寸并記錄。艉軸管內(nèi)艏、艉軸承部位需要鏜削加工。為了保證艏、艉端內(nèi)孔同心度,必須保證鏜桿具有很好的直線度。為此,通常要在鏜桿中間部位設(shè)置專用的中間支撐工裝,以免鏜桿下繞變形影響鏜桿的直線度。傳統(tǒng)的艉軸管加工方式是將非加工部位加工成為一個供人進(jìn)出的工藝孔,施工者可在艉軸管外通過工藝孔進(jìn)入艉軸管內(nèi)。分別以基準(zhǔn)點(diǎn)對鏜桿進(jìn)行對中找正,使鏜桿軸線成為一條直線。該工藝孔的設(shè)計(jì)需要在完成艉管加工后完成,采用焊接方法將工藝孔進(jìn)行恢復(fù)。通常情況下,加工完成后的內(nèi)孔表面粗糙度都達(dá)不到要求,需在最后進(jìn)行砂紙砂輪進(jìn)行拋光。2.4千斤頂頂舉及頂舉系數(shù)的測算軸承負(fù)荷稱重旨在檢查軸系校中過程的校中質(zhì)量及各軸承上是否均勻分布一定的負(fù)荷。具體的稱重方法是:在千斤頂所作用的位置軸的最上端安裝千分表,通過千斤頂頂桿逐步將軸頂起,并記錄抬高量和千斤頂?shù)挠蛪?。?dāng)被測軸承脫空(即軸完全脫離軸承)后,慢慢降低千斤頂油壓,軸開始逐步下降,記錄軸的抬高量和千斤頂?shù)挠蛪?。以千斤頂?shù)呢?fù)荷為橫坐標(biāo),軸的位移為縱坐標(biāo),根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)繪制千斤頂頂舉曲線。根據(jù)所繪圖計(jì)算千斤頂?shù)膶?shí)際負(fù)荷為(A+B)/2,其中,A與B分別代表千斤頂上升油壓及下降油壓,kg/cm2。如果(B-A)>0.4×(A+B)/2,說明所測數(shù)據(jù)不理想,建議重測。此外,可根據(jù)頂舉系數(shù),推算軸承的實(shí)際負(fù)荷公式為:被測軸承支反力=千斤頂實(shí)際負(fù)荷×頂舉系數(shù)。允許誤差應(yīng)不超過計(jì)算值的±20%。按照相關(guān)要求,在完成冷態(tài)負(fù)荷測試報驗(yàn)合格后,各軸承方可連接軸系及動力裝置輸出端