CN106741799B - 船用尾轴尾管装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种船用尾轴尾管装置及安装方法，在尾管两端分别设有首端密封装置和尾端密封装置，所述的尾管的结构为：外尾管与内尾管套接连接，内尾管的内壁与两端的轴承过盈配合连接，在外尾管与内尾管之间设有固定连接层。安装方法，包括以下步骤：内尾管和外尾管车间制造，将前后轴承压装到位，得到内尾管总成；外尾管安装完工后，从尾部将内尾管总成安装至外尾管内，将内尾管调节至轴系中心线同心；灌注固定连接层；通过以上步骤实现船用尾轴尾管装置的安装。简化了安装工艺，在安装过程中，能够获得较高的定位精度，无需镗孔。

Description

船用尾轴尾管装置及安装方法

技术领域

本发明涉及船舶推进部件领域，特别是一种船用尾轴尾管装置及安装方法。

背景技术

现有船舶特别是内河船舶的尾轴尾管安装由于船体线型的优化发展较快，出现了如双尾、双尾鳍、外八字歪尾、涡尾、三尾等多种船型，其主要特征是上述各种尾部线型在尾管安装的部位均十分狭窄，当船体外壳将尾部安装焊接完毕后进入尾管安装时，工作人员很难进入其狭窄的空间进行焊接施工，这样，整个尾管只能是在两端安装焊接，而两端之间的尾部实肋板基本不能与尾管焊接，造成了尾管仅有两端与船体联接，两端的连接由于空间的狭窄又不利于控制变形。因此这种形式的安装，质量风险极大，加之又要进行镗孔，安装效率低、周期长。

消涡鳍的节能效果已被业界广泛采用，近年来在多种船型上推广很快，但其装置的安装方法大多采用一组螺栓与螺旋桨连接，这种方式因在消涡鳍外圆上需要设置螺栓孔和螺栓安装槽，影响了消涡鳍的整体圆柱度，使消涡鳍外圆表面处来流不顺，阻力增加，消涡鳍节能效果因此大打折扣。

常规船的螺旋桨安装大多采用键连接，由于船舶使用寿命一船为20-30年，在常年长期的运行中，有键螺旋桨轴键及键槽将不同程度受损，多有不到船舶报废退役时便出现螺旋桨轴损坏的现象，使维修成本增大，安全风险极高。

因此，发明一种利于船舶建造安装、安全可靠而不易损坏的新型尾轴、尾管总成。为开发高能效船的节能部件，能够便于可靠安装，对创新绿色造船关键技术很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供船用尾轴尾管装置，能够解决现有技术中尾轴尾管安装工作强度大、周期长、风险性高的难题，优选的方案中，还能够解决消涡鳍安装可靠性问题和大直径螺旋桨拆装困难、以及轴系疲劳强度的问题。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种船用尾轴尾管装置的安装方法，能够简化安装流程，尤其是安装过程中，便于校中轴系中心线，无需再次镗孔，降低了安装工作强度，降低安装风险。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种船用尾轴尾管装置，在尾管两端分别设有首端密封装置和尾端密封装置，所述的尾管的结构为：外尾管与内尾管套接连接，内尾管的内壁与两端的轴承过盈配合连接，在外尾管与内尾管之间设有固定连接层。

优选的方案中，所述的固定连接层位于靠近外尾管和内尾管两端的位置。

优选的方案中，所述的固定连接层为环氧树脂。

优选的方案中，所述的内尾管中，首端轴承座与连接管焊接连接，连接管与尾端轴承座焊接连接。

优选的方案中，在固定连接层朝向内尾管中部的一端设有挡圈，在外尾管的底部设有与外尾管和内尾管之间腔体连通的灌注管，外尾管的顶部设有与外尾管和内尾管之间腔体连通的空气管。

优选的方案中，外尾管的外壁与船体实肋板焊接连接，内尾管的尾端端面设有弯折段，多个轴向的螺栓连接尾端密封装置、内尾管的弯折段和外尾管的端面；

多个轴向的螺栓连接首端密封装置和外尾管的端面。

优选的方案中，尾轴与轴承的内径采用间隙配合，尾轴的尾端依次设有尾轴锥形段、尾轴螺纹段和尾轴缩径段；

其中尾轴锥形段与螺旋桨采用液压装配紧配合连接，尾轴螺纹段与液压螺母螺纹连接，尾轴缩径段与消涡鳍采用键和螺母紧定连接。

优选的方案中，尾轴缩径段与消涡鳍之间通过键和螺母紧定连接，在尾轴的尾端还与消涡鳍螺母紧定连接，用于压紧消涡鳍，在消涡鳍的首端端面设有密封圈，与液压螺母之间形成密封，消涡鳍的尾端设有用于容纳消涡鳍螺母的内凹部，内凹部的边缘与封盖法兰密封连接。

一种采用上述的船用尾轴尾管装置的安装方法，包括以下步骤：

一、内尾管和外尾管车间制造；

内尾管加工步骤为：将首端轴承座和尾端轴承座粗加工后与中段的厚壁无缝钢管连接管组装、焊接成一体，完成后将前后轴承压装到位，得到内尾管总成；

二、船体总装完成后，切割出外尾管的通孔，通孔直径大于外尾管的直径；

三、开孔完成后，拆去钢线，外尾管经通孔装入船体内，调整外尾管定位，定位妥当后，进行点焊定位，定位完成后，按设计焊接规格焊接牢固；

四、外尾管安装完工后，装配作为工艺孔的未装配船壳板；

五、从尾部将内尾管总成安装至外尾管内，将内尾管调节至轴系中心线同心；

六、灌注固定连接层；

通过以上步骤实现船用尾轴尾管装置的安装。

优选的方案中，步骤五中，在首端将与首端密封装置座外径相同，厚度为25~30mm的过渡盘，预装多个螺母，安装螺栓与外尾管连接，过渡盘套在内尾管首端外圆，在内尾管尾端预装多个螺母，安装螺栓与外尾管尾端连接；

调整调节螺栓使内外尾管初步安装定位，按照尾轴管及尾部轴承定位标准进行安装定位并填充环氧树脂，待稳定凝固期达到之后，再拆除首端过渡盘，装上首端密封装置，拆除尾端预装螺栓和工装，内尾管总成的精准定位完成。

本发明提供的一种船用尾轴尾管装置及安装方法，通过采用优化设计的整体式内、外尾管结构，简化了安装工艺，尤其是在安装过程中，能够获得较高的定位精度，无需镗孔。且内、外尾管之间采用环氧树脂浇注法安装，可靠性高。配合在尾轴尾端设计专用安装消涡鳍的尾轴缩径段和紧定消涡鳍的螺母，使节能消涡鳍的安装拆卸方便，使用更为合理。高效螺旋桨采用液压螺母和锥形连接的方案。为船舶建造提供了周期短、可靠性高、简单方便的安装结构和方法，使综合成本下降，又降低了安装风险，为开发高效节能、创新绿色造船关键技术提供了一种行之有效的解决方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体安装结构主视示意图。

图2为本发明的尾轴首端局部放大示意图。

图3为图1的B-B剖视示意图。

图4为图1的A-A剖视示意图。

图5为本发明中螺旋桨装卸时的结构示意图。

图6为本发明安装到船体上的整体结构示意图。

图7为本发明内尾管和外尾管调整时的示意图。

图中：联轴器1，尾轴2，尾轴锥形段201，尾轴螺纹段202，尾轴缩径段203，首端密封装置3，尾端密封装置3'，外尾管4，内尾管5，首端轴承座51，连接管52，尾端轴承座53，船体肋板6，首部轴承7，尾部轴承7'，固定连接层8，排气管9，挡圈10，螺旋桨11，液压螺母12，消涡鳍13，消涡鳍螺母14，止动块15，防松螺栓16，封盖17，泄油口18，进油口19，回油口20，油槽21，液压泵22，磁性底座百分表23，灌注管24。

具体实施方式

实施例1：

本发明中的首、尾方位以说明附图1中的方位为准，图1中的右端为首端或前端，左端为尾端或后端。

如图1~6中，一种船用尾轴尾管装置，在尾管两端分别设有首端密封装置3和尾端密封装置3'，其中首端密封装置3上设有直通尾管内腔的进油口19和泄油口18，用于给轴承提供润滑。在首端密封装置3上还设有回油口20。进油口19和泄油口18、回油口20之间的管路距离很短，便于安装。

所述的尾管的结构为：外尾管4与内尾管5套接连接，内尾管5与两端的轴承过盈配合连接，在外尾管4与内尾管5之间设有固定连接层8。

外尾管为整体式焊接结构，外尾管两端的前、后承座与厚壁无缝钢管焊接连接，其外径前后端相同，焊接完成后再精加工至设计要求。

优选的方案中，所述的内尾管5中，首端轴承座51与连接管52焊接连接，连接管52与尾端轴承座53焊接连接。其中首尾部轴承7.7'在车间压装到位，以确保安装精度。

优选的方案中，所述的固定连接层8位于靠近外尾管4和内尾管5两端的位置。

优选的方案中，所述的固定连接层8为环氧树脂。随着技术进步，固定连接层8也可以采用其他粘合剂，例如改性酚醛树脂。

优选的方案中，在固定连接层8朝向内尾管5中部的一端设有挡圈10，环形垫圈在车间就与内尾管安装焊接，其外径保证与外尾管内径小于15m，以便于在后面调校中内尾管时不形成阻碍，海绵围条在内尾管完全定位后再压装进去并压实制成，用于挡住流体的环氧树脂，在外尾管4的底部设有与外尾管4和内尾管5之间腔体连通的灌注管24，用于灌注环氧树脂，外尾管4的顶部设有与外尾管4和内尾管5之间腔体连通的空气管9，用于在灌注环氧树脂时排气和溢流。

通过采用以上的方案，由于内尾管与两端轴承座为一体式结构，在安装过程中的尾轴回转精度易于保证，即仅需校中内尾管的轴系中心线即可，或者即便外尾管的安装存在误差，但是通过调整内尾管与外尾管之间的间隙，仍然能够方便的补偿外尾管的安装误差，而在调整过程中，不会影响尾轴的安装精度。因此，本发明的尾管结构，对于外尾管的安装精度要求不太高，内尾管与外尾管之间的安装精度易于调节，由于首端轴承座51和尾端轴承座53的定位精度，在工厂内就加工完成，相对于现场加工的情形，加工精度大幅提高，也无需现场镗孔加工，安装难度大幅降低，加快了生产工期。

优选的方案如图1中，外尾管4的外壁与船体实肋板6焊接连接，内尾管5的尾端端面设有弯折段，多个轴向的螺栓连接尾端密封装置3'、内尾管5的弯折段和外尾管4的端面；

如图1、2中所示，多个轴向的螺栓连接首端密封装置3和外尾管4的端面。

优选的方案如图1中，尾轴2与轴承的内圈连接，尾轴2的尾端依次设有尾轴锥形段201、尾轴螺纹段202和尾轴缩径段203；

其中尾轴锥形段201与螺旋桨11采用液压装配紧配合连接，尾轴螺纹段202与液压螺母12螺纹连接。

进一步优选的方案中，在液压螺母12与螺旋桨11之间设有液压油槽，在液压螺母12上设有液压油进口，在螺旋桨11的桨毂锥形内壁设有液压油槽，螺旋桨11的桨毂锥体内孔壁上设有液压油进口。

进一步优选的方案中，液压螺母前端面12与螺旋桨11的后端面接触，液压泵22通过管路阀件、压力表与液压螺母12和螺旋桨11上的液压油进口连接，备磁性底座百分表23，具体安装方法及螺旋桨推入量按工厂惯例和船级社要求进行。拆卸按工厂惯例进行。

进一步优选的方案中，尾轴缩径段203与消涡鳍13之间通过键和螺母紧定连接，在尾轴2的尾端还与消涡鳍螺母14连接，在消涡鳍螺母14上设置止动压块15实现止退，消涡鳍螺母14用于压紧消涡鳍13，在消涡鳍13的首端端面设有密封圈，与液压螺母12之间形成密封，消涡鳍13的尾端设有用于容纳消涡鳍螺母14的内凹部，内凹部的边缘与封盖17法兰密封连接。

由以上的结构，尾轴上不开键槽，以提高尾轴的强度，还可以减少后期维修成本，安装或拆卸采用如图4中的液压装配方法便可实现，方便而且高效。尾轴后部密封的安装于整体式内尾管的封盖17内，进一步延长了使用寿命。

实施例2：

具体制造、安装方法如下：

1、内、外尾轴尾管的车间制造

1.1 外尾管：将检验合格的前后端外尾管铸钢件或锻钢件粗加工后与中段厚壁无缝钢管组装、焊接成一体，焊接应保证整体外尾管两端的同心度，焊接妥后的整体外尾管在车间精加工到设计要求，也可以采用整体厚壁无缝钢管制成。

1.2 内尾管：将检验合格的首端轴承座51和尾端轴承座53粗加工后与中段的厚壁无缝钢管连接管52组装、焊接成一体，焊接时确保整体内尾管两端的同心度，焊接妥后整体内尾管再在车间精加工到设计要求，也可以采用整体厚壁无缝钢管制成，完成后将前后轴承7.7'在车间里压装到位，得到高精度的含轴承轴系中心线的整体式尾轴管，即内尾管总成。

1.3 其余零部件按设计要求制造。

2、船体总装全部完成，在尾管安装的分段尾部、轴系中心线的两侧预留有供安装焊接外尾管的部分船体外板不装配，即作为工艺孔，先在船体之外采用拉线法初步确定轴系中心线，在所有尾管需要通过的尾封板、实肋板、舱壁预开便于拉线的钢线通孔，拉线之用的开孔完毕后通过钢线孔拉钢线，收紧钢线，在前后两端将轴系中心线调校至设计要求。也可以采用其它的轴系中心线校中方法。

3、船体总装完成后，船体在位于尾管安装段的轴系中心的两侧留约400~600mm宽的外板不安装焊接，作为安装外尾管的工艺孔，拉钢线确定轴系中心线并划出开孔线，切割出外尾管的通孔；具体为：在尾封板、任一实肋板、舱壁上以定位妥的轴系中心钢线为基准采用合适的方法如样板或圆规划线，切割出外尾管的通孔，通孔直径略大于外尾管4的外径1~2mm，以切割精度确定，切割精度高时取小值，切割精度低时取大值，舱壁上按划出的通孔线采用可靠合理的方法切割出通孔。

4、开孔完成后，拆去钢线，在船体上定位焊接吊送尾管用的吊耳装置，采用合适的起重工艺将外尾管经尾封板各实肋板或舱壁通孔装入船体内，因为外尾管的外径自首至尾为同一尺寸的直径，可以很简便的将其安装到位，初到位之后在尾管前后端沿圆周在船体上安装焊接3只调节螺母、装入螺栓待用，如图7中所示。重新第二次拉钢线将其复位至设计要求的中心线，调整调节螺栓将外尾管定位，定位妥当后，进行点焊定位，定位完成后，按设计焊接规格焊接牢固。焊接过程中测量人员实时监测，严格控制外尾管偏离轴中心线的误差。

5、外尾管安装焊接完工后，装配该船体分段处尚未完成的船壳一侧的船壳板并完成焊接，接下来装配另一半船壳板，将此段船体外板安装焊接完成，经密封性试验合格。

按安装外尾管的方法将内尾管从尾部装至外尾管之内，新安装焊接调节螺母，装入螺栓，首先装入首端的过渡盘，首端的过渡盘，其外径、内径尺寸与首端密封装置3的尺寸相同，厚度约为25—30mm，螺栓通孔与轴承座螺栓通孔数量和直径相同；重新第三次将钢线复位至设计要求的中心线，将内尾管调节精准，在首端将过渡盘预装四只或更多螺栓与外尾管首端面连接，利用三只螺栓的伸缩调节至设计的轴系中心线，在内尾管尾端预装四只或更多螺栓与外尾管尾端面连接。内尾管初安装定位后，安海绵围条并压实，接下来按照尾轴管及尾部轴承环氧树脂定位标准“CB*Z/-321-81”进行环氧树脂浇灌安装，环氧树脂从底部的灌注管24注入，空气从顶部的排气管9排出。待稳定凝固期达到之后，再拆除首端过渡盘，装上首端密封装置座3'，拆除后端预装螺栓和工装，将前后端的内尾管与外尾管的加强定位螺栓涂上环氧树脂并紧固，内尾管总成的精准定位完成。其余尾轴、前端密封座、密封装置、可拆联轴器、后端密封装置、液压螺旋桨、液压螺母、消涡鳍、消涡鳍螺母，压板各零部件按工厂施工惯例进行安装。

该实施例仅为本发明的优选方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种船用尾轴尾管装置，在尾管两端分别设有首端密封装置（3）和尾端密封装置（3'），其特征是：所述的尾管的结构为：外尾管（4）与内尾管（5）套接连接，内尾管（5）的内壁与两端的轴承过盈配合连接，在外尾管（4）与内尾管（5）之间设有固定连接层（8）；

所述的固定连接层（8）位于靠近外尾管（4）和内尾管（5）两端的位置；

所述的固定连接层（8）为环氧树脂；

所述的内尾管（5）中，首端轴承座（51）与连接管（52）焊接连接，连接管（52）与尾端轴承座（53）焊接连接；

尾轴（2）与轴承的内径采用间隙配合，尾轴（2）的尾端依次设有尾轴锥形段（201）、尾轴螺纹段（202）和尾轴缩径段（203）；

其中尾轴锥形段（201）与螺旋桨（11）采用液压装配紧配合连接，尾轴螺纹段（202）与液压螺母（12）螺纹连接，尾轴缩径段（203）与消涡鳍（13）采用键和螺母紧定连接。

2.根据权利要求1所述的一种船用尾轴尾管装置，其特征是：在固定连接层（8）朝向内尾管（5）中部的一端设有挡圈（10），在外尾管（4）的底部设有与外尾管（4）和内尾管（5）之间腔体连通的灌注管（24），外尾管（4）的顶部设有与外尾管（4）和内尾管（5）之间腔体连通的空气管（9）。

3.根据权利要求1所述的一种船用尾轴尾管装置，其特征是：外尾管（4）的外壁与船体实肋板（6）焊接连接，内尾管（5）的尾端端面设有弯折段，多个轴向的螺栓连接尾端密封装置（3'）、内尾管（5）的弯折段和外尾管（4）的端面；

多个轴向的螺栓连接首端密封装置（3）和外尾管（4）的端面。

4.根据权利要求1所述的一种船用尾轴尾管装置，其特征是：尾轴缩径段（203）与消涡鳍（13）之间通过键和螺母紧定连接，在尾轴（2）的尾端还与消涡鳍螺母（14）紧定连接，用于压紧消涡鳍（13），在消涡鳍（13）的首端端面设有密封圈，与液压螺母（12）之间形成密封，消涡鳍（13）的尾端设有用于容纳消涡鳍螺母（14）的内凹部，内凹部的边缘与封盖（17）法兰密封连接。

5.一种采用权利要求1~4任一项所述的船用尾轴尾管装置的安装方法，其特征是包括以下步骤：

一、内尾管（5）和外尾管（4）车间制造；

内尾管（5）加工步骤为：将首端轴承座（51）和尾端轴承座（53）粗加工后与中段的厚壁无缝钢管连接管（52）组装、焊接成一体，完成后将前后轴承（7.7’）压装到位，得到内尾管总成；

二、船体总装完成后，切割出外尾管的通孔，通孔直径大于外尾管（4）的直径；

三、开孔完成后，拆去钢线，外尾管经通孔装入船体内，调整外尾管定位，定位妥当后，进行点焊定位，定位完成后，按设计焊接规格焊接牢固；

四、外尾管安装完工后，装配作为工艺孔的未装配船壳板；

五、从尾部将内尾管总成安装至外尾管（4）内，将内尾管调节至轴系中心线（4）同心；

六、灌注固定连接层（8）；

通过以上步骤实现船用尾轴尾管装置的安装。

6.根据权利要求5所述的一种船用尾轴尾管装置的安装方法，其特征是：步骤五中，在首端将与首端密封装置座（3’）外径相同，厚度为25~30mm的过渡盘，预装多个螺母，安装螺栓与外尾管连接，过渡盘套在内尾管（5）首端外圆，在内尾管尾端预装多个螺母，安装螺栓与外尾管尾端连接；

调整调节螺栓使内外尾管初步安装定位，按照尾轴管及尾部轴承定位标准进行安装定位并填充环氧树脂，待稳定凝固期达到之后，再拆除首端过渡盘，装上首端密封装置（3），拆除尾端预装螺栓和工装，内尾管总成的精准定位完成。