第六章 轴系及螺旋桨制造和安装检验.docx

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第六章轴系及螺旋桨制造和安装检验

第二节 轴系安装检验

一、尾轴管前后轴承安装检验

（一）巴氏合金轴承安装检验

1．检验内容

（1）安装前的检验。

（2）轴承压装检验。

2．检验方法与要求

（1）安装前的检验

①清洁检验。

尾轴管内残留的铁屑、毛刺、型砂、焊接飞溅、焊渣以及油污等多余物和垃圾已清除，并用清洁的布擦干净。

②润滑油管已装好，并经密性试验。

若有测温用的热电偶装置，则应装好、校准。

③对尾轴管前后轴承外圆直径及尾轴管内孔进行复测。

复测时，环境温度与轴承及尾轴管的温度应相同，若温度不同，将会导致实际过盈配合量不真实，从而影响压入力的数据。

（2）轴承压装检验

大型船舶的螺旋桨轴轴承内孔大都采用巴氏合金材料，轴承与尾轴管为过盈配合，轴承安装普遍采用液压拉伸器将轴承压入尾轴管孔内，其压入方法见图6-9所示。

图6-9 用液压拉伸器压入轴承

1-尾轴管；2-半圆垫木；3-长丝杆；4-液压缸；5-尾轴承；6-油泵。

轴承压入时须认真检查轴承上的“TOP”标记，使“TOP”标记的部位向上，千万不能搞错。

用液压拉伸器压入轴承前，应测量环境温度、尾轴管及轴承温度，从开始压入起，每压入50mm应记录一次液压压力及压入距离。

在正常情况下，随着压入面积的增加，其压入时的油压力也会随之上升，直至全部压入到位，其最终压入力应符合设计要求。

压入力可以根据液压拉伸器的活塞面积与油压力计算得出。

当图样没有规定压入力要求时，其压入力要求可参照表6-22规定的数值。

表6-22  尾轴管轴承安装压入力

          压入力

名称

轴承外圆D

压入力（kN）

前轴承

后轴承

压力润滑

尾轴管轴承

300＜D＜500

68.65~294.2

147.1~588.4

500＜D＜900

147.1~588.4

343.23~980.67

900＜D

147.1~784.53

343.23~1176.8

必须注意，在压轴承的最后80mm时，应能连续压入，若瞬时压入力超过或低于设计值过多时，应停止压入，待查出原因并纠正后方可再次压入。

（3）检验记录

尾轴管前轴承压入测量记录参见表6-23所示，并绘制压入曲线图。

尾轴管后轴承压入测量记录参见表6-24所示，并绘制压入曲线图。

尾轴管轴承压入尾轴管后，轴承内孔直径测量记录参见表6-25所示。

表6-23 尾轴管前轴承压入记录表

前轴承温度：

    ℃ 尾轴管温度：

    ℃ 环境温度：

  ℃

伸出距离（mm）

油泵压力（MPa）

压紧负荷（N）

表6-24 尾轴管后轴承压入记录表

前轴承温度：

    ℃ 尾轴管温度：

    ℃ 环境温度：

  ℃

伸出距离（mm）

油泵压力（MPa）

压紧负荷（N）

表6-25 尾轴管轴承压入尾轴管后轴承内径测量记录表

    单位：

mm

测量位置

a

b

c

d

e

内

径

T—B

Ⅰ—Ⅰ

Ⅱ—Ⅱ

（二）整体式尾轴管安装检验

1．检查尾轴管上所作的“向上”标记位置是否正确，不得搞错。

2．检查尾轴管法兰处有否填入帆布垫片并涂上牛油白漆，尾轴管与尾柱平面连接处有否填入铅垫片。

3．尾轴管后端螺母旋紧后，用0.05mm塞尺检查平面贴合紧密性，不能插入，并安装螺母锁紧装置。

4．安装后，对尾轴管所通过的水舱进行密性试验。

其方法是在水舱内放满水，舱壁与尾轴管连接处不允许有任何渗漏现象。

二、螺旋桨轴安装检验

（一）检验内容

1．安装前清洁检验。

2．安装后间隙测量。

（二）检验方法与要求

1．安装前清洁检查。

尾轴管轴承内孔和螺旋桨轴表面应进行严格清洗，并在轴承内孔及螺旋桨轴表面均匀地涂上润滑油。

2．安装后间隙测量。

螺旋桨轴安装到规定位置后，用塞尺检查尾轴管前后轴承端面上、下、左、右四个位置的间隙，要求上部间隙符合技术要求，下部间隙为零，左、右间隙应基本均匀，并作出测量记录。

间隙要求可参照表6-26规定的数值。

表6-26  螺旋桨轴与轴承安装间隙   单位：

mm

轴颈直径

铁梨木、怪压胶板、金属板条橡胶

白合金

整铸橡胶

安装间隙

极限

间隙

安装

间隙

极限

间隙

安装

间隙

极限

间隙

铁梨木

层压板

金属板条橡胶

＞100

0.90

0.35~0.40

0.60~0.70

4

0.40~0.50

1.50

0.35~0.50

3.5

100~150

0.9~1.1

0.40~0.50

0.65~0.75

4.4

0.45~0.55

1.65

0.40~0.50

4.4

150~200

1.0~1.2

0.50~0.60

0.70~0.80

4.8

0.50~0.60

1.80

0.45~0.55

4.8

200~250

1.1~1.3

0.75~0.85

5.2

0.55~0.65

1.95

250~300

1.2~1.4

0.80~0.90

5.6

0.60~0.70

2.10

300~350

1.3~1.5

0.90~1.05

6.0

0.65~0.75

2.25

350~400

1.4~1.6

1.00~1.15

6.4

0.70~0.80

2.4

400~450

1.5~1.7

1.10~1.25

6.8

0.75~0.85

2.55

450~500

1.6~1.8

1.20~1.35

7.2

0.80~0.90

2.70

500~550

1.7~1.9

1.30~1.50

7.6

0.85~0.95

2.85

＞550

1.8~2.0

1.45~1.70

8.0

0.90~1.00

3.00

 （三）测量记录

螺旋桨轴与轴承间隙测量记录参见图6-10所示。

三、螺旋桨安装检验

螺旋桨安装在轴上的方式有两种，一种是有键安装，另一种是无键安装。

随着造船技术不断发展，由于螺旋桨与轴无键安装连接的结构，避免了螺旋桨轴上加工键槽而引起轴的应力集中，所以目前新建的万吨级以上船舶使用无键安装的越来越多，逐步替代有键安装。

图6-10 螺旋桨轴与轴承间隙测量示意图

（一）有键螺旋桨安装检验

1．检验内容

（1）安装前的检验；

（2）螺旋桨压时量的确定；

（3）螺旋桨压进量的检验。

2．检验方法与要求

（1）安装前的检验

①螺旋桨及轴的结合面清洁、干燥。

②螺旋桨轴键方向朝上，在螺旋桨中间部位凹腔处放入牛油。

（2）螺旋桨压进量的确定

按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》的规定，对用键与螺旋桨轴连接的螺旋桨，一般应满足下列要求：

①在海水温度为35℃时，防止摩擦滑动的安全系数应大于1.0；

②在海水温度为15℃时，桨壳内表面压力不小于20MPa；

③在海水温度为0℃时，桨壳内表面主应力不大于其材料最小屈服强度的35%。

螺旋桨安装时，由工厂技术部门按照规范要求计算出螺旋桨在0℃与35℃安装时的压进量，作为螺旋桨安装时的检验标准。

安装时，测量螺旋桨温度与螺旋桨轴的温度，要求温度基本上相同。

若测得的温度略有相差时，可取两者温度的平均值作为压入时温度。

根据技术部门提供的0℃与35℃时的压进量，绘出图6-11所示的螺旋桨桨壳温度与压进量曲线。

安装时，按测得的螺旋桨与螺旋桨轴的平均温度，从图6-11中，根据插入法求得有键螺桨安装的压进量值。

图6-11 螺旋桨桨壳温度与压进量曲线

（3）螺旋桨压进量的检验

螺旋桨是以手掀泵产生油压至液压螺帽的方法，使螺旋桨压入螺旋桨轴，见图6-12所示。

检验方法如下：

图6-12 用液压螺帽安装螺旋桨

1-手掀泵；2-液压螺母；3-螺旋桨；4-螺旋桨轴；5-轴毂；6-隔舱壁；7-百分表

①螺旋桨端面安装两只百分表，表头应垂直桨毂BOSS端面，在舱壁处放百分表一只（防止压装时螺旋桨轴移动时修正用），以检查螺旋桨压进量，见图6-12所示。

②向液压螺母泵压，当压力表读数P0=5MPa时将百分表调至零点，即X0=0；再加压，使X1=0.5mm得P1；由此类推，X2=1mm得P2，X3=1.5mm得P3，X4=2mm得P4，……直至达到从图6-11中求得的规定压进量时停止泵压。

记录各点的油压及百分表上的压进量，根据油压及液压螺母的受力面积计算出轴向推力，绘制压进量与油压力曲线图（见图6-13所示），并将线延长到X轴得xa,则xa为实际压量的起始点，故螺旋桨实际压进量为x=a+xi,此值应符合技术要求（允许误差为+0.3mm），并向验船师和船东提交。

图6-13 螺旋旋压进量与油压力曲线

①缓慢地放掉液压螺母内油压，观察约15分钟，检查测距百分表有无变化，如无变化，即用扳手将螺帽扳紧，然后用锤敲紧，使螺帽再旋紧10°~15°，并安装好螺帽止动块。

②螺旋桨导流帽安装后，用0.05MPa压力空气检查连接面密封性，然后用牛油泵将牛油压入导流帽内，并安装好闷头螺栓。

（二）无键螺旋桨的安装检验

1．检验内容

（1）安装前的检验；

（2）螺旋桨压进量的确定；

（3）螺旋桨压进量的检验。

2．检验方法与要求

（1）安装前的检验。

螺旋桨与轴结合面应清洁，其要求与有键连结相同。

（2）压进量的确定。

按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》规定，无键螺旋桨安装压进量由技术部门按公式计算后，提供0℃与35℃时的压进量，并绘出类似图6-11所示的螺旋桨随温度变化的压进量曲线。

在安装螺旋桨时，测量螺旋桨及螺旋桨轴的温度，并求得两者温度的平均值，作为压入时的温度，再从图6-11中，用插入法确定无键螺旋桨安装时的压进量。

（3）螺旋桨压进量检验。

液压安装螺旋桨的压入方法可参照图6-12所示。

其压进量分两个阶段完成，第一阶段为干装配压进螺旋桨，第二阶段为湿装配压进螺旋桨。

①干装配压进螺旋桨。

按图6-12所示将A阀打开，并关闭B阀，用泵向液压螺母活塞加压，当压务表读数为P0=5Mpa时将百分表读数调至零点，即X0=0，再加压使X1=0.5mm得P1，X2=1mm得P2，X3=1.5mm得P3，X4=2mm得P4。

用座标纸绘出p=f（x）曲线。

将线延长交X轴于xa则点得a值，xa则为求得的实际压进量的起点，x4为干装配压入量终点，参见图6-14。

②湿装配压进螺旋桨。

压装方法按图6-12所示：

将A、B阀同时打开，使液压螺母轴向产生推力，此时螺旋桨锥体部分建立起的压力使桨毂径向膨胀。

根据百分表读数，每推进0.5mm记录一次油泵压力，保持20分钟，待桨毂压紧轴颈，稳定后再将A阀关闭，逐步放掉轴向液压螺母内油压，直至全部油压泄放掉以后，检查测距百分表有无变化，在确认螺旋桨无滑动时即用扳手扳紧螺母，然后再用锤使螺母向旋紧方向再旋紧10~15°，并安装好止动块。

必须注意，由于螺旋桨结合面用手工加工，其加工精度会使压入力与压进量之间出现较大差异，若压进量已达到规定值，而其压紧力比规定值小得多时，应根据现场情况由技术人员、船东、验船师共同商量适当增加压进量；反之，若压进量未到，但压紧力已达到要求，这时经商定可以适当增加压紧力。

干装配、湿装配的推进量与油压曲线P=f（x）曲线见图6-14所示，其螺旋桨压进量X=a+xi,，允许误差+0.3mm。

图6-14  无键螺旋桨压进量与油压力曲线图

（三）螺旋桨安装记录

螺旋桨安装时须记录油压及压进量，测量记录参见表6-27所示，此表对螺旋桨有键安装及无键安装均适用。

表6-27 螺旋桨压入记录表

环境温度   ℃  螺旋桨温度计     ℃  螺旋桨轴温度  ℃ 轴向活塞面积：

cm2

压进距离（mm）

油压

MPa

轴向

径向

 四、尾轴管密封装置安装检验

尾轴管密封装置结构形式可分两类：

用海水润滑的螺旋桨轴铁梨木轴承，尾轴管前端采用填料函牛油麻绳密封装置；用油润滑的螺旋桨轴巴氏合金轴承，采用金属环式密封装置或橡胶密封环式（simplex）密封装置。

目前建造的万吨级以上的船舶，基本上采用橡胶密封环式密封装置。

下面分别介绍上述几种密封装置的安装检验。

（一）尾轴管前端填料函结构密封装置安装检验

1．装配间隙

尾轴管前端填料函如图6-15和图6-16所示，各部位的装与间隙与极限间隙按表6-28的规定。

表6-28 尾轴管前端填料函装置间隙     单位：

mm

轴径d

布油环、分水环、填料压盖与填料函本体之间隙A

布油环、分水环、填料压盖与轴之装配间隙B

极限间隙

A

B

＜100

0.10~0.15

2.00~2.50

0.80

5.0

100~180

0.15~0.25

2.50~3.00

0.90

6.0

180~260

0.20~0.35

3.00~3.50

1.00

7.0

260~360

0.25~0.40

3.20~3.70

1.10

8.5

360~500

0.30~0.45

3.50~4.20

1.20

10.0

500~600

0.35~

4.00~4.80

1.25

12.0

2．检验方法与要求

安装填料时，应按规定的填料规格及数量严格按图施工，并符合以下要求：

（1）加装填料时，每圈填料的两端应刚好接拢，各道填料搭口应相互错开安装。

（2）填料压盖前后移动应灵活。

（3）填料装妥后，压盖法兰与尾管凸缘平面的间距应相等。

图6-15 尾轴管前端填料函式密封装置

1-衬套；2-填料；3-填料函本体（箱）；4-压盖衬套；5-填料压盖

（4）压盖衬套的内圆不准与轴接触，力求四周间隙相等。

图6-16  尾轴管前端填料函式密封装置

1-分水环；2-填料；3-分油环；4-尾轴管；5-压盖衬套；6-填料压盖

1.营运中，尾轴管前端填料函应按表6-29所示的要求检查。

表6-29  首部填料函在营运中的要求

分   类

营运中使用情况

使用极限温度

水润滑填料函

允许有少量经尾管内的水流出

60℃

油润滑填料函

一般不应漏油，每分钟漏油量不超过6~10滴允许使用

75℃

（二）金属环式密封装置安装检验

金属环式尾轴管尾部密封装置一般在中小型船舶上使用，其结构见图6-17所示

图6-17 尾轴管金属环式密封装置

1-防蚀衬套；2-橡皮压板；3-环座板；4-金属环

1．零件制造及组装要求

尾轴管金属环式密封装置的制造及安装精度要求较高，详见表6-30和表6-31规定要求。

表6-30 尾轴管金属环式密封装置加工要求   单位：

mm

项目

材料

加工制造要求

防

蚀

衬

套

铜

1.工作表面粗糙度符合图样要求

2.内外圆不同轴度≤0.05

3.内孔与轴颈配合间隙为0.10~0.30。

当靠衬套法兰凸角定中时，则内孔与轴松配间隙为0.30~0.50

金

属

环

铜

1.任何部们的厚薄差≤0.02

2.两面直线度≤0.02

3.环内孔与衬套配合要求见表6-31

环

座

板

铜

1.两平面及座槽平面厚薄差≤0.02

2.座槽与油环外圆，板内孔与衬套径向间隙K见表6-31

橡

皮

压

板

铜

1.内孔直径D1≥D+2b（2~3），D—衬套外径

2.橡皮槽深b1=b－（0.2~0.50），b—橡皮厚度

3.内孔圆弧应光滑圆顺

密

封

橡

皮

耐

油

橡

胶

1.根据衬套外径D选用橡皮厚度b，见表6－31

2.橡皮内孔割制尺寸：

D2=0.9D－（15~18）

3.橡皮应无裂纹，割制内孔唇边应光洁无表明纹和缺口，橡皮未老化

表6-31  尾轴管金属式密封装置组装要求   单位：

mm

衬套外径D

100~150

150~220

220~310

310~360

衬套极限厚度tj

5

6

7

8

金属环与衬套配合

+0.051~0

+0.01~－0.01

0~－0.02

－0.01~－0.03

径向间隙K

4.0~4.5

4.5~5.5

5.5~6.5

7.0

环座板极限厚度tj

3.5~4.0

4.0~4.5

4.5~5.0

5.0~5.5

选用橡皮厚度b

6~8

8~10

10~12

12

2．检验方法与要求

（1）金属环装配时，环与环槽两侧轴向间隙（包括衬纸厚度在内）应大于推力轴的轴向间隙，一般取0.20~0.35mm。

（2）防蚀衬套装配后，衬套前端面与轴毂端面的间距不小于6~8mm。

而伸出首油环的距离B不少于8~10mm，见图6-17。

（3）油压试验压力：

①对回油管在水线以上的船舶，当油从回油管出油起继续泵油三分钟。

②对回油管在水线以下的船舶，泵油压力为轴系中心线至船舶重载水线间距的1.5倍，一般不得大于0.1MPa。

③试验时不准有滑油泄漏。

此刻，允许微微转动轴系进行检查。

（三）橡胶密封环式密封装置安装检验

橡胶密封环式密封装置是较为理想的一种密封装置，此种结构在目前建造的万吨级以上船舶上得到广泛使用。

1．检验内容

（1）防蚀衬套安装后的同轴度；

（2）密性检验；

（3）下沉量测量。

2．检验方法与要求

（1）进行防蚀衬套安装后的同轴度检查，要求同轴度不超过0.10mm。

检查应在后防蚀衬套与螺旋桨平面连接，以及前防蚀衬套与压紧环安装连接后进行。

检查方法：

在防蚀衬套外圆处安装百分表（见图6-18所示），然后转动螺旋桨轴，观察百分表上读数的变动。

转动一周，百分表的最大摆动值之半即为同轴度值。

要求同轴度不超过0.1mm（或根据制造厂说明书的要求进行），测量记录参见图6-19。

前防蚀衬套安装方法：

先将图6-18所示的零件8（压紧环）的对开式螺栓旋紧，使压紧环紧紧地抱在尾轴上，然后将防蚀衬套与压紧环的平面螺栓旋紧。

如果不按此步骤安装而反顺序安装，在运转时就会产生前防蚀衬套滑出的情况。

（a）尾轴管后端密封装置       （b）尾轴管前端密封装置

1-防蚀衬套；2-测隙仪；3-压盖；4-橡胶环；

5-螺塞；6-橡胶座；7-进油管；8-压紧环

（2）密性试验方法。

前、后密封装置安装后，应做密性试验。

其方法是在高位重力油箱内灌满油，以油箱内油的静压力进行密性试验，保持12小时。

检查时要在缓慢转动螺旋桨轴情况下，观察密封装置的密性，不允许泄漏。

对于回油管在水线以下的船舶，密封装置试验时的泵油压力为轴线中心线至满载水线间距离1.5倍的液位压力，一般不得大于0.1MPa。

密性检查时，第一道油封橡胶环后面下部的一个放油旋塞应拆掉，最好用盘车机转动尾轴1~2转，以观察漏油情况。

认可后，在二道油封橡胶环内注入一定量的润滑油，并装好所有闷头，如不注油，则会烧坏橡胶密封环。

（3）下沉量检验方法。

密封装置安装结束后，可使用配套厂供应的专用测量工具（见图6-18所示中件2）测量螺旋桨轴的下沉量。

测量前，应将安装测隙仪的平面清洁干净并旋紧。

测量时，用测隙仪中间的一根杆推至与防蚀衬套相接触，然后从测隙仪的游标尺上读出数据。

用同样方法可测得上部与底部二个数据作为原始下沉量，记录参见表6-32所示。

测量时，记录螺旋桨轴位置，一般取螺旋桨一号叶片向上，或螺旋桨桨毂上的检验标志向上，或主机1号缸上死点。

测量位置应在记录内注明，以供船舶运行一段时间后进坞时复测对照，并按此尺寸变化来判断尾轴管轴承磨损的情况。

图6-19  尾轴前后轴封校中测量示意图

表6-32 下沉量测量记录表

测量位置

上 部

底  部

沉降量

五、轴系安装检验

按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》的规定，轴系校中一般应在热态情况下满足下列要求：

1．轴承负荷的最大值不超过轴承的允许比压；

2．每个轴承的正反力不小于相邻两跨轴的重量的20%；

3．轴的附加弯曲应力不超过规定值；

4．施加到柴油机输出法兰处的弯矩和剪力不超过柴油机制造厂所规定的值；

5．大齿轮前后轴承的反力差不超过两轴承之间轴段及大齿轮重量的20%；

6．尾轴管后轴承支点处轴的截面转角不超过规定值。

轴系校中方法：

目前有法兰偏移曲折法和轴系合理找正计算法两种。

轴系法兰偏移曲折法是轴系校中最普通的一种方法，它是按照轴系连接法兰的偏移和曲折，将轴逐根进行对中的方法。

轴系合理找正计算法是考虑轴系在热态情况下所具有的合理的轴承反力，按照计算模型设置支架，计算轴系连接法兰位移与缝差值的一种轴系校中方法，此种方法在目前建造的船舶中被广泛使用。

（一）法兰偏移曲折法

1．检验内容

（1）以螺旋桨轴法兰为基准，用第一根中间轴法兰校中的检验数据定位中间轴承。

（2）以第一根中间轴前法兰为基准，用该根中间轴后法兰校中的检验数据定位另一根中间轴的中间轴承。

（3）以最前一根中间轴前法兰为基准，以齿轮箱轴法兰或主机推力轴法兰校中的检验数据定位齿轮箱或主机。

以上校中均以检验一对法兰的偏移和曲折的方法来对中轴系。

检验顺序是从船尾向船首逐根定位，先定位中间轴，再定齿轮箱、推力轴或主机。

2．检验方法与要求

在具体实施中有两种方法，较为简单的一种方法是用直尺与塞尺两种工具检验法兰的偏移和曲折，简称为直尺、塞尺法，如图6-20所示。

另一种方法是在法兰外园上安装两对指针（如图6-21所示），用塞尺检查指针间的距离，来检验法兰的偏移和曲折，简称为指针法。

下面介绍两种检验方法的测量与偏移及曲折值的计算方法。

（1）用直尺、塞尺法校中轴系的方法。

用直尺、塞尺法测量轴的偏移和曲折，见图6-20所示。

偏移值与曲折值测量和计算方法如下：

图6-20用直尺、塞尺测量轴的偏移和曲折

1—直尺；2—法兰

①偏移值的测量：

用直尺贴附在相邻两法兰其中一个的外圆上，然后用塞尺测量另一法兰外圆与直尺之间间隙。

如图6-20（a）所示，依次在法兰外圆的上、下、左、右四个位置进行测量，可得A上、A下、A左、A右四个位置的测量数值。

测量记录参见表6-33所示。

偏移值计算方法：

垂直平面内两轴线的偏移值：

（A上+A下）/2（mm）

水平平面内两轴线的偏移值：

（A左+A右）/2（mm）

②曲折值的测量：

塞尺在上下左右四个位置测量两法兰端面之间的间隙，如图6-20（b）示。

分别测量得出B上、B下、B左、B右四个位置数值，测量记录参见表6-33所示。

曲折值计算方法：

垂直平面内两轴线的曲折值：

（B上－B下）/S（mm/m）

水平平面内两轴线的曲折值：

（B左－B右）/S（mm/m）

式中S—法兰直径（m）。

螺旋桨轴与中间轴法兰、中间轴与推力轴法兰偏移和曲折的允许值如下：

偏移应小于0.05mm，曲折应小于0.1mm/m。

表6-33 法兰偏移和曲折值测量记录表

测量位置

外圆值

A上+A下/2或A左+A右/2

上

下

左

右

测量位置

平面值

B上－B下或

Ｂ左－Ｂ右

Ф垂直＝Ｂ上+Ｂ下/S

Ф垂直＝Ｂ左+Ｂ右/S

上