船舶轴系安装专题报告

船舶动力装置安装工艺学

题 目：船舶轴系的安装

班 级：20080342 学 号：2008034227 姓 名：王 浩 课程教师：刘学广

哈尔滨工程大学 2011年9月10日

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.

1·确定轴系理论中线

轴系理论中线是在船舶设计时所确定的轴系的轴线。安装轴系时，人字架轴毂孔和尾柱轴毂孔等的划线和镗削加工，以及轴系各部件和主机的校中定位，都是以轴系理论中线为基淮的。

确定轴系理论中线的方法主要有拉线法和光学法两种。不论采用哪种方法，都是取两个点（基准点）来确定轴系理论中线的所在位置。 1.1 基准点的确定

（ 1 ）基准点纵向位置的确定：常按轴系布置图上所指定的肋位，将首基准点设在机舱前隔舱壁的肋位上。尾基准点定在零号肋位上。在船首的基淮点为首基准点，另一基准点为尾基准点。

（ 2 ）基准点垂直位置的确定：普通用钢直尺在指定的船体肋位上，从中龙骨

或双层底上的船中线和舵斗上的标注线向上量取规定的高度数值。由于不是直接从船底基线开始量取，所以量取的数值应该分别等于h1减去舵斗上标注线至基线的高度距离。h2减去中龙骨高或基线至双层底上平面的高，h1、h2分别是首尾基准点至基线的距离。如图所示；若首准点高于尾基准点，则轴系理论中线为一倾斜直线。此法比钢直尺测量精度要高。

用连通管水平仪定基准点位置 1、钢丝线 2、连通管水平仪 3、标尺

1.2 拉线法

（1）轴系长度小于15m时，常用拉钢丝线的方法来确定轴系理论中线，而对于舵系理论中线大多数是用拉线法来确定的。拉线法虽是一种老方法，但其操作简便易行，不需要特殊设备，所以至今仍被沿用。即使长15m以上的轴系，也往往先用它来进行预先找中。

拉线前，应设置拉线架并在拉线所要通过的舱壁等处预先开出小孔，以便钢丝穿过小孔使其位置按轴系中线设计位置（高低、左右）大致确定下来。 拉轴系中线时，在舵系中线之后和在主机前0.5～1.0m处（或在规定的前、后肋位的前和后0.5～1.0m处）竖两个拉线架，并拉一根直径为0.5～1.0m的钢丝。按首、尾基准点调整钢丝的位置，使钢丝能通过首、尾基准点，这时钢丝线就代表轴系理论中线

（2）用拉线确定轴系理论中线时，先按钢丝在各镗孔的端面上划出十字线，而加工圆线和检验圆线通常是在拆除钢丝后按十字线求出理论中心点（圆心）来划出，其具体作法有：在钢丝拉着时，在划十字线的一根线上任意取一点，打上样冲眼，用独脚卡钳量该点（样冲眼）至钢丝的最小距离，以此时卡钳的长度为淮，

在其余三根十字线线段上求出与钢丝等距离的三点并打上样冲眼。然后，拆除钢丝，在孔端嵌入一木条（木条当中钉有一小块白铁皮），以十字线上四个样冲眼为圆心，取适当的半径（稍大于所示，然后拆除钢丝，在这四个点组成的圆的半径），用划针在白铁皮上划出四个圆弧，只要划针的半径大小取得合适，很容易决定四个圆弧包围的一小块面积的中心点。用划针检查中心点与十字线上四个样冲眼的距离，如距离相等，此中心点就是所要求的理论中心点。在中心点上打样冲眼，以此点为圆心用圆规划出加工圆线和检验圆线；理论中心点还可以直接根据十字线来确定，即在钢丝拉着时，各镗孔端面上所划十字线应使钢丝的相位一致，例如都在十字线的左上角，如图所示在正孔端嵌入木条，再将十字线相交，其交点即为理论中心点。这样确定的中心点，仅是将整根轴系理论中线向同一方向图右下方移动一个很小的距离（小于钢丝直径），它对造成轴系理论中线的偏差可不予考虑。

1.钢丝 2、十字线

1.3 光学仪器法

拉线法无论在精度上还是效率上都不能满足现代化造船的要求。因此，日益普遍采用光学仪器法来确定轴系理论中线，特别在轴系较长时用得更多。 利用光学仪器确定轴系理论中线是将仪器先按两个基准光靶（光靶的十字线中心在基准点位置上）调好位置，使仪器的主光轴同时通过两基准光靶上的十字线中心，此时仪器主光轴就代表轴系理论中线。如果还要用光学仪器来确定舵系理论中线，则可在轴系中线上的规定位置处，用棱镜将轴系中线光束折转一个直角或其它规定的角度（采用特殊的棱镜） ，所折转的主光轴即代表舵系理论中线。

根据所使用的光学仪器不同，确定轴系理论中线的方法有望光法和投射法，前者用淮直望远镜或经纬仪等，后者用投射仪。用激光技术确定轴系理论中线已在生产中应用。

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。 2.1 镗孔专用设备——镗排及其在轴上的安装

（1）镗排装置下图所示是镗排装置示意图。图中前、后支架5、6紧固于人字架上，电动机11通过皮带轮12将动力传给传动机构2. 。经传动蜗杆蜗轮副减速后，由蜗轮7通过键使镗杆9得到回转运动，刀架8通过滑键随镗杆回转，刀架的进给运动是通过进给1使镗杆的长丝杆自转得到的。镗孔后，装上平面刀架加工端平面.

1、进给箱 2、传动机构 3,、止推轴承 4、支撑轴承 5、前支架 6,、后支架 7、涡轮 蜗杆 8、刀架 9、镗杆 10、尾隔舱壁 11、电动机 12、皮带轮

为保证孔的加工精度和所要求的表面粗糙度，提高镗排系统刚性是很重要的。镗

排系统刚性包括支架、轴承架的刚性，支承轴承的连接刚性，轴承间距、镗杆与轴承的间隙等。为了提高系统刚性，对上述各部分应分别采取措施。

镗排系统刚性总的说来是比较差的，容易产生振动。为避免振动不得不降低切削用量，这对生产是不利的。为消除振动除应设法提高镗排系统的刚性外，还应隔离振源，将电动机与镗排的支架分开，将它安装在与船体不相连的单独架子上。此外、，还应改善镗刀的几何角度和镗刀的安装高度等。 （2）镗排在船上的安装

镗排在船上的安装，主要是从校中镗杆开始的。镗杆的校中就是使镗杆的轴线与待镗孔端面上检验圆的中心相重合。 校中镗杆的方法有两种：

a) 用划针盘校中镗杆：为了减少船体变形对镗孔精度的影响，应将镗杆的支承

连接在再将镗杆轴承架用螺栓与其紧固。在镗杆轴承架上装上轴承与镗杆后，根据孔端的检验圆线，用独脚卡钳或图所示的划针盘调准镗杆的位置（调整镗杆轴承），使其对中。

1、划针盘 2、镗杆 3、检验圆线

b）光学仪器校中镗杆：这时镗杆必须是空心的，而且其两端的内孔必须与外圆同轴。在镗杆两端内孔中，安装光靶（或激光准直仪用接收靶），使光靶十字线中心与镗杆轴线重合。将光学仪器光轴调到轴系理论中线上（仪器可以是装在主机或减速器的输出轴上，或者装在船台上），根据仪器的十字线中

心调整镗杆支承轴承的位置，使镗杆两端的光靶十字线中心相距仪器十字线中心规定的某一位置上（在考虑船体下水后的变形，不将尾轴轴线安排在轴系中线上的情况下），镗杆即校中完毕。镗杆校中好后，将镗杆的传动装置安装和紧固好，并再一次检查镗杆的校中情况后，即可进行镗孔。在空心镗杆上可装一弹力划线工具，如下图， 镗杆定位后，用此工具在各轴毂端面划出加工圆线，即可直接按此镗孔。采用这种工具可以避免由于轴毂装焊歪斜而造成划出的圆（呈椭圆）而与理论轴线不符合使镗孔与轴系理论中线产生较大的偏斜。镗孔完毕后，不拆下，就可复光检查。（图如下）

1、轴线 2、 轴毂； 3、弹性划线工具 4、镗排 5、轴承

3·安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨

3.1 安装尾轴管

尾轴管可在车间里据船体构件上所镗好孔的实际尺寸，车削其外径和配合台肩的间距。尾轴管轴承可在车间里预先装入尾轴管内，也可以在尾轴管装入船体之后再装入。将尾轴管插入船体毂的配合面时，可采用液压千斤顶从端面施加力压人，或采用大锤锤击的方法打人。尾轴管插入后螺母锁紧。装好尾轴管后，即可对尾尖舱灌水作密封试验，以检验尾轴管与轴毂孔前端面和隔舱壁加强板问有无泄漏。装配润滑油管、冷却水管和阀件等。

3.2 装入艉轴

装好艉轴管后即可将艉轴插入。为了安装方便，艉轴一般设计成前端有可拆联轴的形式，能从船体外部向内插入艉轴管。艉轴插入艉轴管后，用长塞尺测量艉轴与艉轴管轴承的左右及下部间隙。左、右间隙应在直径间隙的40～60％之间；下部测量时，艉轴与轴承应贴合良好，0.05mm的塞尺应插不进去。 3.3 装密封装置

艉轴管密封装置的装配工作是在插入艉轴后进行。所装配好的密封装置，应保证艉轴轴承磨损到极限间隙时，艉轴也不会与密封压盖及分油环等零件发生直接摩擦。对于橡皮筒式端面密封装置，在装配时应合理地调整橡皮筒的压缩量。密封装置装配好后，接通润滑及冷却管路，然后就可进行泵油试验，以检查有无漏油现象。在泵油试验 时，可慢慢地转动艉轴。 3.4 安装螺旋桨

螺旋桨与尾轴连接方式分为有键连接、液压连接及环氧树脂胶合连接等，我厂采用有键连接的居多。螺旋桨与艉轴连接之前，其锥孔应在车间里与艉轴的锥面刮配好，安装时用起吊工具将螺旋桨托起．对准键槽后套进艉轴锥面上，因为锥面起传递主机扭矩作用，因此此处配合为过度配合，必须用液压千斤顶将螺旋桨压向艉轴锥面规定的位置上，也可以用大锤敲击扳手以拧紧尾轴螺母的方法将螺旋桨压紧在尾轴规定的位置上。轴系在船台安装结束后，船舶就可以下水进行轴系的校中。

4·轴系的校中和连接

4.1轴系校中质量对轴系运转的影响:

A）对轴系各个轴承上实际负荷的影响：轴系校中质量直接影响全轴系上实际负荷的分配.

B）对尾管后轴承磨损的影响：由于螺旋桨轴的末端上安装着一个很重的螺旋桨，致螺旋桨轴在尾管中成弯曲状态，从而造成轴与轴承在其后边缘附近成局部接触，酿成所谓的“边缘负荷”。此种负荷的存在必然使该轴承局部迅速地磨损. C）对减速齿轮箱齿轮正常啮合的影响：由减速齿轮箱传动的轴系，通常是用法兰与齿轮箱的大齿轮轴连接。

D）对船体振动的影响：螺旋桨激励是船体振动的主要激励源。这种激励通常分为通过水的传递作用在船体表面上的激励和通过轴系传递到船体的激励，后者系指由于轴系振动引起的船体振动。由实船测试证明，当轴系进行合理校中时，螺旋桨轴振动的振幅就显著地减小，从而减小了船体的振动。 4.2 轴系校中

轴系校中就是按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处于允许范围之内，或是最佳的数值，从而可保证轴系持续正常的运转。因此轴系校中是轴系安装工程中的重要部分，校中质量的好坏对轴系是否能正常运转有着重要的影响。进行轴系校中的原理分为：按法兰上的允许偏中值(偏移、曲折)的直线校中原理、按轴承的允许负荷的负荷校中原理、按轴承的合理负荷或最佳负荷的合理校中原理；校中方法可采用光学准直仪或激光准直仪校中法、用样轴校中、用测力计测量轴承负荷法等等。 4.3 轴系连接

中间轴与尾轴、中间轴之间，中间轴与齿轮箱之间用连接螺栓连接成整根轴系，视所采用的校中方法不同，有的在轴系校中之前进行(如采用测力计校中法)；有的在轴系校中之后进行(如采用按连接法兰上的偏移、曲折校中法)用于连接轴系的法兰螺栓，是预先在车间内进行轴的配对时就已进行过法兰螺栓孔修配，并打有印记。因此法兰螺栓将轴系连接好之后，才能保证各轴之间的同轴度。当轴系校中及连接工作完成后，接着进行中间轴轴承在其基座上紧固的工作。齿轮箱定位好后与主机飞轮连接．其间连接件为高弹性联轴系，定位主机时以齿轮箱输入轴为基准，偏移与曲折，齿轮箱法兰与飞轮之间距离满足要求后，安装高弹性联轴节，这样该轴系校中基本完毕。

5·轴系安装质量的检验及试车

轴系安装工作结束后．应按有关规定或规范进行质量检测及试车工作。 5.1 安装质量的检验

轴系安装质量的检验包括轴系校中质量的检验及各部件装配质量的检验。轴系与主机连接后，还要要检验往复式主机曲轴的壁距差是否符合安装标准的要求。

5.2 轴系试车

轴系试车通常是与主机试车一并进行。轴系试车先进行低速的系泊试验。此项检验主要是检验轴系运转的灵活性。码头实验合格后的轴系才能进行航行试验，以检验轴系运转的可靠性。轴系航行试验时，往往是根据轴承工作时的温度是否正常作为评定轴系工作是否正常的主要依据。轴系航行试验中还要检验轴系工作的平稳性，是否存在不允许的振动、敲击声和摩擦声；并检验尾轴管装置的油密性、水密性等。

6结束语

轴系安装及校正成功与否直接影响到使用寿命，轴系安装好坏也是船舶建造质量评判重要依据之一。有些轴系的安装应该尤为注意，它的寿命直接决定了相应系统的使用寿命。比如曲轴，柴油机的曲轴损坏更换非常麻烦，一般它的使用寿命和柴油机相同。轴系安装是一个严谨细致的工作过程，安装时我们应该慎之。

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