CN101723057A - 不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法 - Google Patents

不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其步骤主要包括：以轴系中心线上的尾基准点、首基准点为基准采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置；以艉轴管前端轴承安装孔中心点和后端轴承安装孔的中心点为基准采用照光法定位中间轴承；吊装艉轴、中间轴和主机，将中间轴同艉轴连接成单轴系。本发明通过两次照光法来初步定位中间轴承的位置，使不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装的精度得到有效控制，能够提高安装效率，保证轴系安装的精度，符合船舶设计的要求，使采用本发明提供的安装方法安装的轴系可以更加稳定运行，确保了轴承和主机的使用安全。

Description

不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法
技术领域
本发明涉及一种船舶轴系的安装方法，特别是一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装的方法。
背景技术
目前，广泛应用于各种大型货船的轴系通常布置有艉轴管后轴承、前轴承和中间轴承支撑艉轴和中间轴。其轴系安装的精度控制是通过轴系拉线照光定位艉轴管前、后轴承，负荷法定位中间轴承和主机的位置来实现的。该方法的具体操作步骤如下：
①通过在船台上测量出轴系中心线的位置，并以之为基准用拉钢丝和照光法来精确定位艉轴管前后轴承；
②待船舶下水后，按照轴系校中理论计算调整中间轴承的高度，使艉轴法兰和中间轴法兰，中间轴法兰与主机飞轮之间的开口(GAP)和偏移(SAG)满足计算要求；
③然后通过微调中间轴承和主机的高度位置，调整各轴承的负荷到计算值的允许范围以内，最终定位中间轴承和主机。
但是，对于大型液化气船的轴系来说，由于船型较瘦、轴系较短，若采用艉轴管前、后轴承和中间轴承，由于间距过短的轴承布置使轴系刚性较大，船舶下水后轴承高度随着船体弯曲而变化，轴承的变位导致轴承受力变化，产生较大的局部负荷而产生较大振动以及轴承磨损过大等不利因素，甚至影响船舶的正常运营。
因此，一些船舶的轴系放弃了采用艉轴管前、后轴承的方案，而采用了艉轴管后轴承配中间轴承的轴系布局，如图1所示，此轴系采用单机单桨，主机为低速机，通过飞轮直接带动中间轴6、艉轴3和螺旋桨1进行动力推进。艉轴3通过液压连轴节5与中间轴6直接连接，将艉轴管前轴承取消，通过艉轴管后轴承2和机舱内的中间轴承4支撑艉轴3。采用优化后的轴系布置后，不但校中简化而且运行状况更加稳定。但是，此类轴系在安装过程中，如何控制船体变形的影响、保证轴系的安装精度有很大难度。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能够很好地控制船体变形的影响、保证轴系的安装精度的一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)在船台上建造完成机舱前隔壁至艉部主甲板以下的全部船体结构，并测量出船体基线和轴系中心线，在艉轴管后端划出轴系尾基准点，在主机前端的临时支架上划出轴系首基准点，所述尾基准点、首基准点位于所述轴系中心线上；
(2)以尾基准点、首基准点为基准采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置，并镗出轴承安装孔；
(3)确定艉轴管前端轴承安装孔和后端轴承安装孔的中心点位置，以艉轴管前端轴承安装孔中心点和后端轴承安装孔的中心点为基准采用照光法定位中间轴承；
(4)吊装艉轴、中间轴和主机，将中间轴同艉轴连接成单轴系，测量轴承负荷，调整中间轴承和主机的位置，直到测量结果满足轴系校中计算的要求。
优选的，在步骤(2)中采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置的操作步骤为：首先在艉轴管后端、前端和主机前端的预设位置放置照光靶架，照光靶架的靶筒安装照光靶；然后根据所测量的轴系首基准点、尾基准点调整艉轴管后端和主机前端的照光靶的位置，使照光靶中心与首基准点、尾基准点重合；设置光学照光仪，调整光学照光仪的位置直到光学照光仪中心与艉轴管后端和主机前端的照光靶中心重合；再调整艉轴管前端的照光靶架使其内的照光靶中心与照光仪的中心重合；最后将艉轴管后端、前端照光靶架上的照光靶从靶筒中取出，并在靶筒内装入划线工具，在艉轴管上划出艉轴管后端、前端轴承安装孔的镗孔加工圆。
优选的，在步骤(3)中确定艉轴管前端轴承安装孔、后端轴承安装孔中心点位置的方法为在轴承安装孔内安装照光靶架，在照光靶架的靶筒上安装百分表半径测量工具，调整靶筒中心使其到艉轴管内壁的上下左右距离相等，这样靶筒的中心点就是轴承安装孔或中间轴承中心点。
优选的，在步骤(3)中采用照光法定位中间轴承的操作步骤为：首先在艉轴管前端轴承安装孔、后端轴承安装孔及中间轴承的中心点位置安装照光靶，使照光靶中心的十字线与相应轴承安装孔或中间轴承的中心点重合，然后设置一光学照光仪，校对该光学照光仪，调整光学照光仪的位置使其中心的十字线与艉轴管前后端的照光靶中心的十字线重合，最后校调中间轴承的位置，按照计算得到的中间轴承中心点位置与轴系理论中心线位置的偏移量，用光学照光仪观察中间轴承处的照光靶，调节中间轴承的上下左右位置，直到照光仪中心的十字线与照光靶中心的十字线二者偏移量的读数满足计算要求。
优选的，在步骤(4)中艉轴通过一液压联轴节同中间轴连接成单轴系。
优选的，在步骤(4)中测量轴承负荷采用液压油泵顶升测量的方法进行。
上述技术方案具有如下有益效果：本发明通过两次照光法来初步定位中间轴承的位置，使不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装的精度得到有效控制，能够提高安装效率，保证轴系安装的精度，符合船舶设计的要求，使采用本发明提供的安装方法安装的轴系可以更加稳定运行，确保了轴承和主机的使用安全性。
附图说明
图1是一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系布置图。
图2是照光靶架的结构示意图。
图3是本发明实施例中的照光靶布置示意图。
图4是轴系各轴承与轴系理论中心线的偏移量示意图。
图5是艉轴管后轴承中心线、中间轴承中心线与中间轴承处的艉轴中心线的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图以一个容积量总为22000立方米的液化气船的单轴系安装方法为例对本发明进行详细介绍。
该液化气船的单轴系如图1所示，包括螺旋桨1，用液压联轴节5连接的一根中间轴6和一根艉轴3，以及艉轴管后轴承2和中间轴承4。由于该船的轴系中间轴承的定位，无法按照常规的有艉轴管前、后轴承的轴系安装方法，因此在轴系安装过程中，如何控制船体变形的影响、保证轴系的安装精度有一定的难度。为此本发明采用了首先进行照光法确定艉轴管轴承安装孔位置，然后根据艉轴管上轴承安装孔的位置采用照光法来初步定位中间轴承，待下水后根据中间轴法兰和主机飞轮的开口(GAP)和偏移(SAG)初步定位主机的位置，再根据轴承负荷测量的结果微调中间轴承的位置及调整主机的位置，最终定位轴系，来实现控制船体变形的影响，保证轴系安装精度的目的。
照光法是在船体主要结构安装完后，对轴系的安装进行精确测量和调整的一种方法。本照光法会涉及到一种照光靶架，该工装的结构如图2所示，包括固定支架81，筒式螺母82，支撑筒83，支撑螺钉84，靶筒85，固定支架81通过筒式螺母82调节支撑筒83的位置，通过支撑筒83上的支撑螺钉84来精确调整靶筒85的位置。靶筒85可安装照光靶等装置，照光靶等装置的外径应与靶筒85的内径精密的过渡配合。将固定支架81固定在测量位置，将照光靶86放入靶筒85内，通过旋转支撑螺钉84，观察光学照光仪中心的十字线与照光靶86十字线的上下左右位置变动，可以将靶筒85的位置精确的调节到轴中心线位置上。
在该22000立方米液化气船上进行仅有艉轴管后轴承和中间轴承的轴系安装工艺步骤如下：
第一步：船台上建造完成机舱前隔壁至艉部主甲板以下的全部船体结构，并在主甲板上开主机吊口。然后在夜晚或无阳光直射的阴天，测量出船体基线和轴系中心线，并且在艉轴管后端划出轴系尾基准点，主机前端的临时支架上划出轴系首基准点，尾基准点、首基准点应位于轴系中心线上。
第二步：以尾基准点、首基准点为基准采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置，并镗出轴承安装孔，其具体步骤如下：
首先如图3所示，在艉轴管后端7，艉轴管前端9和主机前端10位置处各放置一个照光靶架8，照光靶架8的靶筒内安装照光靶，在艉轴管后端设置一光学照光仪。然后根据所测量的轴系首准基点、尾准基点，调整艉轴管后端和主机前端的照光靶的位置，使照光靶中心与首准基点、尾准基点重合。具体做法是将照光靶架的固定支架固定在艉轴管内壁上，通过调节支撑螺钉即可实现照光靶中心与准基点重合。等艉轴管后端和主机前端的照光靶中心的十字线与首准基点、尾准基点重合后再调整光学照光仪的位置，直到光学照光仪中心的十字线与艉轴管后端和主机前端的照光靶中心的十字线重合，再调整艉轴管前端的照光靶架的靶筒，使其内的照光靶中心的十字线与照光仪中心的十字线重合。随后将艉轴管后端、前端照光靶架上的照光靶从靶筒中取出，并在靶筒内装入划线工具，通过划线工具在艉轴管上划出艉轴管后端、前端轴承安装孔的镗孔加工圆，划线工具的支架外径应与靶筒的内径是精密的过渡配合，从而精确的划出艉轴管轴承安装孔的镗孔加工圆。最后根据画出的镗孔加工圆，采用镗床对艉轴管前后两端的管轴承安装孔进行加工。
第三步：确定艉轴管前端轴承安装孔和后端轴承安装孔的中心点位置，以艉轴管前端轴承安装孔中心点和后端轴承安装孔的中心点为基准采用照光法定位中间轴承。具体步骤如下：
确定艉轴管后端轴承安装孔中心点位置也采用照光靶架进行，先将照光靶架放置于艉轴管后端轴承安装孔内，接着在照光靶架的靶筒上安装百分表半径测量工具，通过反复测量和调整靶筒中心到艉轴管内壁的上下左右的距离，将艉轴管后端的靶筒中心调至艉轴管后端轴承安装孔的中心点上。通过同样的方法，在艉轴管前端轴承安装孔和中间轴承的内圆内安装照光靶架，并调节照光靶架上的靶筒使其中心与艉轴管前端轴承安装孔或中间轴承的内圆中心点重合。
然后在艉轴管后端设置一光学照光仪，并在上面提到的中心点调好的艉轴管前端、后端和中间轴承的照光靶架上安装照光靶，此时每个照光靶中心的十字线与相应的前端轴承安装孔、后端轴承安装孔、中间轴承的中心点重合。接着校对光学照光仪，调整光学照光仪的位置，使其中心的十字线与艉轴管前端、后端的照光靶中心的十字线重合。最后校调中间轴承的位置，按照计算得到的中间轴承中心点位置与轴系理论中心线位置的偏移量，用光学照光仪观察中间轴承处的照光靶，调节中间轴承的上下左右位置，直到照光仪中心的十字线与照光靶中心的十字线二者偏移量的读数满足计算要求。
根据中间轴承中心点位置与轴系中心线位置的偏移量的计算，如图4所示，在冷态、螺旋桨半浸没状态下，轴系校中负荷计算要求中间轴承4内的轴系中心线较轴系理论中心基准线(艉轴管后轴承2的中心线)降低1.40-1.06＝0.34mm。考虑到中间轴承与艉轴的安装间隙为0.6mm，则中间轴承中心高度为中间轴承4内的轴系中心线(即中间轴承处艉轴的中心线)向上0.6/2＝0.3mm，因此中间轴承4的中心线比艉轴管后轴承2的中心线下调0.34-0.3＝0.04mm即可(如图5所示)。同时根据经验，船舶下水后的船体变形趋向中拱，中间轴承的位置较船台阶段相对升高，为了保证冷态校中时中间轴承内的轴中心线较轴系理论中心基准线低0.34mm，根据理论计算和经验数据，需要在船台上预先做反变形，应将中间轴承的中心线较艉轴管后轴承的中心线下调控制在0.04～0.14mm范围为好，尽量做到0.14mm。
第四步：吊装艉轴、中间轴和主机，将吊装艉轴、中间轴和主机安装到位，下水后，用液压联轴节连接中间轴和艉轴，由于使用液压联轴节，故下水后轴系对中时不需要按照常规调整艉轴及中间轴法兰之间的GAP和SAG，仅需通过调整主机的位置，使主机飞轮与艉轴法兰的GAP和SAG满足轴系校中计算的要求。按照常规的负荷法用液压油泵顶升测量轴承负荷，调整中间轴承和主机的位置，直到测量结果满足轴系校中计算的要求，但中间轴承的高度一般只能向下调整，不可向上方调整。
本发明在理论计算和预估船体变形对中间轴承变位影响的基础上，通过两次照光法初步定位中间轴承，使不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装的精度得到控制，符合船舶设计的要求，能够提高安装效率，保证轴系安装的精度。经船舶实际运行情况证明，采用本发明提供的安装方法可以使轴系稳定运行，确保了轴承和主机使用的安全性，使用效果良好。
毫无疑问，本发明还有其他类似的工艺和建造顺序安排，并不局限与上述实施中的工艺和建造顺序。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来说显而易见的变换和代替。

Claims (6)

1.一种不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(1)在船台上建造完成机舱前隔壁至艉部主甲板以下的全部船体结构，并测量出船体基线和轴系中心线，在艉轴管后端划出轴系尾基准点，在主机前端的临时支架上划出轴系首基准点，所述尾基准点、首基准点位于所述轴系中心线上；
(2)以尾基准点、首基准点为基准采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置，并镗出轴承安装孔；
(3)确定艉轴管前端轴承安装孔和后端轴承安装孔的中心点位置，以艉轴管前端轴承安装孔中心点和后端轴承安装孔的中心点为基准采用照光法定位中间轴承；
(4)吊装艉轴、中间轴和主机，将中间轴同艉轴连接成单轴系，测量轴承负荷，调整中间轴承和主机的位置，直到测量结果满足轴系校中计算的要求。
2.根据权利要求1所述的不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于：在步骤(2)中采用照光法在艉轴管轴前端、后端确定轴承安装孔的镗孔位置的操作步骤为：首先在艉轴管后端、前端和主机前端的预设位置放置照光靶架，照光靶架的靶筒安装照光靶；然后根据所测量的轴系首基准点、尾基准点调整艉轴管后端和主机前端的照光靶的位置，使照光靶中心与首基准点、尾基准点重合；设置光学照光仪，调整光学照光仪的位置直到光学照光仪中心与艉轴管后端和主机前端的照光靶中心重合；再调整艉轴管前端的照光靶架使其内的照光靶中心与照光仪的中心重合；最后将艉轴管后端、前端照光靶架上的照光靶从靶筒中取出，并在靶筒内装入划线工具，在艉轴管上划出艉轴管后端、前端轴承安装孔的镗孔加工圆。
3.根据权利要求1所述的不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于：在步骤(3)中确定艉轴管前端轴承安装孔、后端轴承安装孔中心点位置的方法为在轴承安装孔内安装照光靶架，在照光靶架的靶筒上安装百分表半径测量工具，调整靶筒中心使其到艉轴管内壁的上下左右距离相等，这样靶筒的中心点就是轴承安装孔或中间轴承中心点。
4.根据权利要求1所述的不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于：在步骤(3)中采用照光法定位中间轴承的操作步骤为：首先在艉轴管前端轴承安装孔、后端轴承安装孔及中间轴承的中心点位置安装照光靶，使照光靶中心的十字线与相应轴承安装孔或中间轴承的中心点重合，然后设置一光学照光仪，校对该光学照光仪，调整光学照光仪的位置使其中心的十字线与艉轴管前后端的照光靶中心的十字线重合，最后校调中间轴承的位置，按照计算得到的中间轴承中心点位置与轴系理论中心线位置的偏移量，用光学照光仪观察中间轴承处的照光靶，调节中间轴承的上下左右位置，直到照光仪中心的十字线与照光靶中心的十字线二者偏移量的读数满足计算要求。
5.根据权利要求1所述的不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于：在步骤(4)中艉轴通过一液压联轴节同中间轴连接成单轴系。
6.根据权利要求1所述的不设置艉轴管前轴承的船舶单轴系安装方法，其特征在于：在步骤(4)中测量轴承负荷采用液压油泵顶升测量的方法进行。
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