歐海真　楊勝強

摘 要：船舶軸系設(shè)計的理論中心線是指導(dǎo)軸系敷設(shè)的理論依據(jù)，然而船舶在建造、航行過程中會因為外界或人為因素導(dǎo)致船舶軸系的實際中心線與理論中心線發(fā)生較大偏離，通常我們稱這種現(xiàn)象為軸系失中。一旦出現(xiàn)這種軸系失中，將會導(dǎo)致軸系振動加劇，各軸承負荷改變甚至燒毀，最終使船舶失去動力而無法航行。本文分析了造成船舶軸系失中的原因，并提出了對失中后的軸系進行修復(fù)的方案，從而為船舶的航行安全和船員的生命安全提供有力保障。

關(guān)鍵詞：軸線失中原因；校中敷設(shè)；修理方法

中途分類號：U664.2 文獻標識碼：A

1 軸系失中的影響因素

船舶軸系的尺寸大、重量大、長度長，在自重及支撐的作用下會產(chǎn)生一定的彎曲變形；同時，軸系在運轉(zhuǎn)情況下不僅承擔主機輸出的扭力，而且還受到水流對螺旋槳的反作用力；此外，還受到船體變形、船舶振動、主機的頻繁動車、緊急停車和臺風(fēng)等惡劣海況的影響。這些因素都將成為軸線失中的影響因素。

2 軸系校中的方法

當發(fā)現(xiàn)軸系的實際中心線與理論中心線偏差較大時，應(yīng)采取有效措施進行修復(fù)。船廠在實際施工過程中，通常是在不同的階段采用不同的校中方法，如圖1所示為新船建造軸系校中流程圖。

2.1 照光法和拉線法的綜合應(yīng)用

（1）照光必須按照主機飛輪與中間軸法蘭連接面的直徑大小、螺栓孔中心距及螺栓孔直徑做一個特制的望遠鏡架子，并按照望遠鏡的外徑尺寸制作一根長500 mm的假軸和一個假軸套；

（2）按尾軸承孔的直徑準備2組光靶及2種靶心，并準備準直望遠鏡1臺、0.5 mm鋼絲若干米、特制的劃卡1個、36 V手拉燈2組、磁力百分表2組；

（3）照光前測量主機的拐擋差應(yīng)在標準范圍內(nèi)；

（4）照光前機艙內(nèi)的大型設(shè)備必須固定安裝完畢，照光后不得有大型設(shè)備和集中負荷的遷移，機艙內(nèi)、尾尖艙、舵承孔及掛舵臂附近的焊接工程必須結(jié)束；

（5）照光時船應(yīng)在水上處于自由漂浮狀態(tài)，并且壓載水不得少于75%。照光檢測和交驗時必須在陰雨天，或晚上8點以后到早上6點之前的夜間進行，避免陽光照射造成船體變形，照光時工作區(qū)域不得有震動和敲擊現(xiàn)象存在。

（6）將望遠鏡架子安裝在主機飛輪上，假軸內(nèi)套裝后用頂絲頂在中心，假軸穿入內(nèi)套孔內(nèi)，在假軸的兩端上方支上2組百分表（圖2）；用盤車機轉(zhuǎn)動主機，檢查假軸上的2組百分表，并用架子上8組頂絲調(diào)整軸套使假軸與主機曲軸同心，假軸上的2組百分表最大的跳動量不得超過0.015 mm；將假軸從套管中抽出，換上準直望遠鏡，再一次盤車，用2組百分表校驗一次望遠鏡的外徑的跳動量，不得超過0.015 mm，之后在尾軸管的前后各支上一組光靶，先對前端尾軸管進行照光，調(diào)整光靶頂絲，使帶有刻度的靶心上的中心點與望遠鏡中心點重合，此時靶心上的中心點就是該處軸線的中心點；將帶有刻度的靶心輕輕抽出來，換上帶有0.5 mm小孔的測量靶心，用劃卡測量靶心中心點與尾軸管內(nèi)壁上、下、左、右的距離（圖4），測量的4個點應(yīng)互成90°。從測量的上下和左右差值，就可確定尾軸管前端的軸線偏差值。再將前端靶心抽出，用同樣的方法即可檢測出尾軸管后端的軸線的偏差。

（7）對軸線偏差太大，需要光車尾軸管內(nèi)孔來解決軸線偏差時，應(yīng)將光靶移到尾軸管的外面，先在尾軸管的前后端距端面500 mm左右，各焊上一組高度合適的光靶支架，將光靶支上（圖5）。按上述同樣的方法，對尾軸管前后光靶進行照光，將尾軸管前后端的軸線中心在光靶上找出；將帶刻度的靶心抽出，更換兩個帶0.5 mm小孔的測量靶心，通過兩個靶心小孔拉出一條0.5 mm粗的鋼絲線，線頭一端固定在支架上，另一端按鋼絲粗細掛上重物T，T按表1選??；在尾軸管的前后端面上、下、左、右互成90°，各焊上4組基準點，按鋼絲線調(diào)整基準點，使每一端面的4各基準點與鋼絲的距離相等，誤差不得超過0.05 mm，最后基準點應(yīng)用電焊焊牢。但是在調(diào)整基準點距離時，在上、下要考慮鋼絲的下沉量，即鋼絲距上基準點應(yīng)減去下沉量Δ值，鋼絲線距下基準點應(yīng)加上下沉Δ值。鋼絲下沉量計算公式如下：

（8）照光檢查或拉線做基準點自檢合格后，交船東和驗船師驗收。

2.2 平軸法校中軸線偏差要求

（1）用軸系照光或平軸法測量，軸線總偏差合乎表2規(guī)定者，均為合格；

（2）表2中L計算為軸系受連接偏中影響后彎曲部分長度，如圖7所示。在主機安裝時，應(yīng)按表2值縮小50%。

①軸系中心允許總偏差，按下列公式計算：

當ψ總 =0時，δ總=5.2×10-3×L2計算/d （2）

當δ總=0 時 ，ψ總=7.8×10-3×L計算/d （3）

式中：ψ總—軸系中心線總曲折值，mm/m；

δ總——軸系中心線偏移值，mm；

②根據(jù)L計算和軸徑，查表2（或者計算）找出δ總和ψ總，按這二個數(shù)值，作出ψ總—δ總的座標三角形（圖8）。

如測得軸系總偏差值ψA—δA在陰影部分的交點A處，則ψA—δA為合格。反之，如圖8中B點，雖然ψB和δB單獨看小于δ總和ψ總，但它們的交點則處在陰影三角形之外，則軸線ψB—δB是不合格的。

③ 如果軸系總偏差按表 2中規(guī)定有所超過，尚可按負荷法和計算法來交驗。

3 軸系失中的修理

對軸線總偏差超差太大時，經(jīng)驗船師同意后，可采取以下方法進行修理：

（1）根據(jù)軸線的偏移方向和尺寸，可將尾軸管內(nèi)徑焊補“長肉”，重新光車尾軸管，糾正軸線的偏差；

（2）如果用軸承內(nèi)徑車偏心來彌補中心線的偏差時，光車內(nèi)孔除了考慮軸線的偏差，還要考慮軸線抬高軸承間隙的1/2；

（3）在萬不得已時，還可以移動主機位置來糾正軸線偏差；

（4）軸系各法蘭校中要求：

① 對軸系各法蘭校中安裝時，各法蘭應(yīng)合乎表3規(guī)定；

②中間軸相鄰法蘭的偏移和曲折值，均可參照尾軸和相鄰中間軸法蘭的要求稍許降低，各中間軸法蘭的△與ψ值，基本上是平均分配，但靠近軸系中間部分的法蘭要求尚可相應(yīng)降低些，但△=0時應(yīng)ψmax≤0.60 mm/m；

③無論用何方法校中和交驗軸系，在曲軸最后一道拐擋差允許范圍之內(nèi)，推力軸軸心線（電機軸或齒輪軸）應(yīng)比曲軸軸心低0.05～0.10 mm，且曲軸法蘭與推力軸法蘭的曲折值不大于0.10 mm/m （排除大飛輪重量的影響）；

④當軸徑D>400 mm時，各法蘭的曲折值按表3的75%執(zhí)行；

⑤修理船舶軸系的某項質(zhì)量指標略有超過上述規(guī)定值，如果船舶軸系運營正常（不過熱、不振動等），則允許繼續(xù)使用。

（5）軸承負荷調(diào)整

①參數(shù)

油頂面積：S2=d02×π/4 （cm2），d0為油泵注塞直徑（cm）；

中間軸直徑：d1按圖紙尺寸或?qū)崪y（cm）；

中間軸承寬度：H按圖紙尺寸實測（cm）；

設(shè)計中間軸承負荷：F按船方提供資料（kg）；

設(shè)計中間軸承每 cm2所能承受的負荷：P0按船方提供資料（kg）；

測量位置距離：L按船方提供資料（mm）。

②計算

中間軸承投影面積：S1=d1×H（cm2）；

軸承每平方厘米所承受的負荷：P0=F/S1（kg）；

軸承負荷：P0×S1（kg）；

油泵頂升壓力：P1=F/S2（kg/cm2）。

③準備工作

·大于軸承設(shè)計負荷F油頂1個、相應(yīng)油管一根、大于頂升壓力P1的手動油泵1臺、壓力表一只、百分表一只和磁力表座一套；

·制作高度合適的支架1個；

·負荷找正座標紙若干；

·機艙內(nèi)所有能產(chǎn)生震動的工作停止；

·按規(guī)定的位置和L距離，將油頂支架上方調(diào)到0位。

④負荷試驗

頂升過程

· 頂升高度按軸承間隙的50%～60%進行；

·油泵緩緩泵油，觀察百分表，壓力每升高20 kg記錄一次所對應(yīng)的百分表升高值，當壓力達到60 kg后，壓力再每提高10 kg記錄一次相對應(yīng)的高度值（圖10），直到規(guī)定的頂升高度；

回落過程

·當頂升到位后，停留5分鐘穩(wěn)定一下，再做回落試驗；

·控制泄油閥，按頂升的各壓力點進行回落，記錄相對應(yīng)的百分表下降數(shù)值。

做頂升和回落軌跡圖

·在座標紙上，描繪上升和回落軌跡，分別將上升和回落軌跡按直線部分連接起來，并延長相交到零位線上的P2和P3點上；

·實際軸承承受的負荷壓力值：P1=（P2+P3）/2 （kg/ cm2）

如果測得壓力P1過高或過低，均應(yīng)用軸承底座墊調(diào)整，P1過高應(yīng)減薄座墊厚度，過低則增加座墊厚度。

⑤交驗

頂升和回落合格后，將軸承底座把牢，請船東和驗船師到場，作頂升回落負荷交驗；

頂升壓力P1（和負荷F）允許誤差±10%。

4 結(jié)束語

本文針對造成船舶軸系失中的原因以及對失中后的軸系進行修復(fù)的方案進行探討，其中一些方法是作者在實踐過程中心得體會，各位同行可根據(jù)本廠的實際情況對校中過程進行改進。

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