第一讲 船舶轴系的安装概述
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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。
浅谈船舶轴系的安装与校中作者:赵晓东来源:《中国科技纵横》2020年第04期摘要: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。
船舶轴系的安装1、轴系的作用:是将主机发出的功率传递给螺旋桨;螺旋桨旋转后产生的轴向推力通过轴系传给推力轴承,再由推力轴承传给船体,使船舶前进或后退。
2、轴系的组成:通常指从主机曲轴末端(或减速齿轮箱末端)法兰开始,到尾轴(或螺旋桨轴)为止的传动装置。
其主要部件有:推力轴及其轴承、中间轴及其轴承、尾轴(或螺旋桨轴)及尾轴承,人字架轴承,尾轴管及密封装置,各轴的联轴节。
有的船舶还另有短轴,用来调整轴系长度。
此外,还有隔舱壁填料函和带式制动器等。
3、轴系的结构种类很多,有常用型螺旋桨推进装置轴系;可调螺距螺旋桨推进装置轴系;正反转螺旋桨推进装置轴系;可回转式螺旋桨推进装置轴系等。
4、一般来说,具有两根或两根以上中间轴的轴系,称为长轴系;只有一根或者没有中间轴的轴系称为短轴系。
5、双轴系船舶,左右主机回转方向必须相反,当船舶在正车前进时,右舷主机一般为右转,而左舷主机位左转。
如果主机回转方向一致时,则可通过换向机构来实现。
6、当主机或齿轮箱内部设有推力轴承时,轴系就可以不必设置独立的推力轴承了。
7、推力轴及其轴承的作用有两点:一是承受螺旋桨所产生的轴向推力,并传递给船体,使船舶产生运动;二是防止螺旋桨产生的轴向推力直接传给主机曲轴,使曲轴发生移动及歪斜,而损坏主机的机件。
8、常见的推力轴承有两种结构形式,一种是旧船上常见的马蹄片式推力轴承;另一种是单环推力轴承(又称米歇尔式推力轴承),前者已被淘汰。
9、隔舱壁填料函的作用是在轴系通过舱壁时,使舱壁保持水密,以保证船舶的抗沉性。
当主机舱布置在尾部,就不用隔舱壁填料函。
10、在双轴系船舶中,轴系一般带有制动机构,这是为了在航行中需要停下某一套动力装置时,就用制动机构把它制动住,使轴系不因水流影响而转动。
此外,制动机构也可以帮助主机缩短换向时间。
11、尾管轴承绝大多数采用滑动轴承。
当尾管轴承采用铁犁木、橡胶、层压板和尼龙等材料时,则用水作为冷却润滑剂。
这时,尾管通常都用铜质保护套或玻璃钢保护层来保护尾轴轴颈,以防止海水对尾轴的锈蚀。
船舶轴系的安装概论船舶轴系是指从主机或传动装置的输出端到螺旋桨之间的动力传动构件总称。
轴系的构件中有螺旋桨、中间轴、推力轴、隔舱填料函、中间轴承、推力轴承、尾管及尾管艉、艉密封件等等,轴系位于主机和螺旋桨之问。
轴系的主要功能是:将船舶主机发出的功率传给螺旋桨,同时叉将螺旋桨在水中旋转产生的轴向反推力通过轴系中的推力轴承传给船体,使船舶根据驾驶指令而航行。
由于主机是船上最大的动力源,因此可以说船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分。
而轴系安装及校中质量的好坏,对保证轴系及主机正常运转以及对减少船体震动有着重要的影响。
若安装质量不好的轴系,其运转时会造成艉轴管轴承迅速磨损以至烧坏,艉轴管的密封元件也因迅速磨损而造成泄露,致使主机曲轴的臂距差超过允许值,从而破坏齿轮箱的正常啮合和支撑轴承的正常工作并引起振动。
影响轴系安装质量的主要因素有:传动轴制造的精度,轴承安装时的弯曲状态,船体变形,轴端法兰因自重下垂必及轴系的结构设计质量等,并与船体建造工艺、轴系结构、船舶吨位及船厂工装设备等有关,本文根据船舶轴系安装的工艺过程与所采用的轴系校中方法进行阐述。
1·确定轴系理论中线理论轴系中线是安装轴系的基准,轴系中线可通过拉钢丝线法或光学仪器法确定,由于拉钢丝线确定轴系中线存在钢丝自重下垂产生的误差,所以拉钢丝法定中主要用于短轴系,当轴系长度超过15—20m时,就应采用光学准直仪或激光准直仪来确定轴系中线。
2·船台镗孔定位船台镗孔是指对人字架及尾柱上安装尾轴管的孔,首先在车间内进行粗加工,留下的精加工余量待在船体上装配焊接好之后,再用专门的镗孔机在现场就地进行镗孔。
这里定位是按基准光学仪的主光轴进行镗杆的定位,或在所加工孔的端面上划出镗控线和检验圆线,再按镗孔线进行镗杆的定位,之后进行镗孔。
当人字架、尾柱,前毂,中间轴承等部件上的孔的中心线与轴系中线重合的情况下,才可保证装入尾轴管或轴承孔的轴心线与轴系中线重合。
船舶轴系螺栓连接技术简述轴系是船舶推进装置中的一个重要的组成部分。
一般来说,为了加工、制造、运输、及拆装的方便,往往将轴系分成许多段,然后用联轴器连接起来,形成一个整体。
联轴器性能的好坏又与它连接的螺栓有很密切的关系,所以选择合适的螺栓连接方式是非常必要的。
一般轴系常用螺栓有普通螺栓(非紧配螺栓)和紧配螺栓两种形式。
普通螺栓是通过预紧力来防止联轴节法兰的相对滑动和运动。
在传递扭矩时,预紧力转化为摩擦力,但传递的扭矩应不大于法兰平面间摩擦力产生的扭矩,否则会产生打滑现象。
摩擦力大小则是由预紧力决定的,螺栓的预紧力越大,法兰平面间的摩擦扭矩越大,对螺栓产生的拉应力也越大。
因此,普通螺栓传递扭矩主要是承受拉应力,而且拉应力不应超过螺栓材料的许用拉应力。
采用普通螺栓连接时,法兰上的螺栓孔直径一般会比螺栓的螺杆部分直径大0.5-1mm。
普通螺栓直径的计算可参照CCS出版的《海上高速船入级与建造规范》,螺d应不小于下式计算值:栓的螺纹根部直径nd=nN---- 轴传递的额定功率;式中:en---- 轴传递N e时的转速;eZ ---- 螺栓数目;D ---- 螺栓孔的节圆直径;σ---- 螺栓材料的抗拉强度。
b关于螺栓的拧紧力矩和预紧力计算可参照下式:拧紧力矩Mt=K×P0×d×10-3 N.mK:拧紧力系数 d :螺纹公称直径 P 0:预紧力预紧力 P 0=σ0×AsAs =π×ds 2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径( As 也可由查表得出) ds =(d2+d3)/2,d3= d1-H/6,H :螺纹牙的公称工作高度σ0 =(0.5~0.7)σs σs ――――螺栓材料的屈服极限N/mm2(螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。
)紧配螺栓又可分为铰制孔紧配螺栓和液压紧配螺栓,目前船舶轴系上更多使用的是铰制孔紧配螺栓。