張智輝， 王雪山

(1. 大連遼南船廠, 遼寧 大連 116041； 2. 海軍駐大連地區(qū)軍事代表室, 遼寧 大連116041)

?

艉軸架照光法環(huán)氧澆注安裝的工藝

張智輝1， 王雪山2

(1. 大連遼南船廠, 遼寧 大連 116041； 2. 海軍駐大連地區(qū)軍事代表室, 遼寧 大連116041)

介紹某艇長軸系艉軸架采用先進(jìn)照光法環(huán)氧樹脂澆注安裝的新工藝及技術(shù)要點(diǎn)，對艉軸架對中定位澆注安裝的精度分析與實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行論述，通過安裝后復(fù)測及航行試驗(yàn)，驗(yàn)證艉軸架采用新工藝安裝的應(yīng)用效果，給出艉軸架對中安裝的總結(jié)性建議。

照光/望光法；環(huán)氧澆注；艉軸架；安裝

0 引言

船舶軸系運(yùn)行狀態(tài)對船舶正常推進(jìn)、航行的安全性起著至關(guān)重要的作用。對于設(shè)有艉軸架的排水量型快艇，艉軸架及海水潤滑軸承的安裝優(yōu)劣將直接決定艉軸架軸承的受力狀態(tài)，從而也決定了軸系運(yùn)行的好壞。

排水量型快艇的建造基本都由中小型船廠承接，這些船廠的艉軸架安裝和工藝習(xí)慣絕大部分都采用傳統(tǒng)的焊裝與船上鏜削加工相結(jié)合的方式，精度、質(zhì)量不高。有極少數(shù)船廠采用拉線與環(huán)氧澆注相結(jié)合的方式，精度、質(zhì)量大幅提高。本文闡述了一種更新的照光/望光與環(huán)氧樹脂澆注相結(jié)合的工藝方法，能達(dá)到更高精度和質(zhì)量要求，供船舶軸系艉軸架修造安裝交流、參考。

1 艉軸架布置形式與軸系組成

某艇艉軸架結(jié)合主動力4軸4槳布置形式共采用10個(gè)艉軸架，內(nèi)外舷對稱布置，外側(cè)單軸系艉軸架采用后、中、前3個(gè)艉軸架，內(nèi)側(cè)單軸系艉軸架采用后、前2個(gè)艉軸架，如圖1所示，從而保證4套主推進(jìn)裝置各自獨(dú)立運(yùn)行，每套軸系包括1臺高速柴油主機(jī)(功率2 040 kW)，經(jīng)主齒輪箱通過軸系驅(qū)動定距槳。外側(cè)軸系如圖2所示。

圖1 艉軸架布置示意圖

圖2 軸系組成

2 艉軸架安裝新工藝優(yōu)點(diǎn)及可行性論證

艉軸架的傳統(tǒng)焊裝是按照專用工藝，在主船體合龍結(jié)束軸系范圍密性試驗(yàn)完成后進(jìn)行。安裝時(shí)進(jìn)行軸系拉線找中，采用手動葫蘆起吊，絲杠工裝(圖片)調(diào)整艉軸架軸轂使其與軸線平行，并保證軸孔前后端面的加工余量，對中確定無誤后進(jìn)行點(diǎn)焊固定。開坡口、預(yù)熱并在加放預(yù)估焊接收縮量的基礎(chǔ)上，將艉軸架與船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行施焊。焊接工程量較大，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，施工條件也不佳。焊接完畢后，對與艉軸架相連的焊縫進(jìn)行100%著色探傷檢查，并按要求進(jìn)行密性試驗(yàn)，檢查軸孔中心與軸線的偏差。在前述內(nèi)容合格的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行振動消除焊接殘余應(yīng)力，并及時(shí)處理。一般振動時(shí)間為30 min，振動后間隔5天方可進(jìn)行正式交驗(yàn)。交驗(yàn)合格后轉(zhuǎn)入艉軸架進(jìn)行粗鏜、精鏜的鏜孔加工。受上船鏜孔設(shè)備本身精度影響，會使艉軸架鏜孔加工精度相比車間鏜床上機(jī)加工誤差大，且船上施工條件、鏜削的加工速度、吃刀量等對精度都有影響。船上鏜孔的精度達(dá)不到Ra1.6μm，圓度0.05mm，圓柱度0.05mm，軸承裝配效果也沒預(yù)期的好。

艉軸架通過環(huán)氧樹脂澆注這種非剛性安裝，不論從理論還是經(jīng)驗(yàn)方面都會降低軸系設(shè)備對船體局部振動的影響。

經(jīng)多年對環(huán)氧澆注在船上各部位應(yīng)用的總結(jié)與比較，如果艉軸架采用環(huán)氧澆注安裝的新工藝，可以實(shí)現(xiàn)：

(1) 艉軸架的機(jī)械加工可以利用內(nèi)場鏜床，既效率高、精度好，又能滿足粗糙度、圓度和圓柱度要求。

(2) 艉軸架環(huán)氧樹脂定位后可保證內(nèi)孔中心與軸系中心線同軸度不大于φ0.10mm，各艉軸架端面與孔中心線垂直度不大于0.05mm。這能嚴(yán)格保證同軸度控制在范圍內(nèi)。

(3) 效率高、工時(shí)少，大幅縮短施工周期，可實(shí)現(xiàn)全船艉軸架耗時(shí)1晚完成澆注，遠(yuǎn)大于焊接速度。

(4) 相對傳統(tǒng)的焊裝法，環(huán)氧澆注安裝沒有大量的焊接工程，有效避免焊接應(yīng)力殘存可能導(dǎo)致的后續(xù)變形，勞動強(qiáng)度也有所降低。

(5) 節(jié)省成本。環(huán)氧澆注安裝相比傳統(tǒng)工藝少了大量焊接和上船鏜削工作。

(6) 艉軸架環(huán)氧澆注安裝相比焊裝有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，即出現(xiàn)碰撞等外力引起的船體較大變形時(shí)，可以重新找中澆注安裝。

(7) 艉軸架通過環(huán)氧樹脂安裝可顯著降低螺旋槳及主機(jī)激振源通過軸系產(chǎn)生船體振動的影響。

另外，從現(xiàn)代造船模式的角度分析，追求預(yù)舾裝及舾裝率，提高效率降低建造周期，舾裝前移是關(guān)鍵。新工藝不僅能保證與艉軸架關(guān)聯(lián)的船體結(jié)構(gòu)舾裝前移和預(yù)舾裝率，還解決了艉軸架傳統(tǒng)焊裝與涂裝的矛盾，保證總裝階段能最大限度地滿足各專業(yè)均衡、連續(xù)地總裝造船。

綜上所述，環(huán)氧澆注安裝艉軸架可行，且精度提高較多，效率也更高。實(shí)現(xiàn)照光/望光法環(huán)氧樹脂澆注一次精確安裝艉軸架，可使艉軸架安裝精度達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平。

3 艉軸架新工藝對中安裝要點(diǎn)及施工后精度驗(yàn)證

3.1 艉軸架新工藝對中安裝要點(diǎn)

環(huán)氧樹脂澆注前，應(yīng)清除艉軸架法蘭所在穴腔內(nèi)的油漆。清理干凈后，用丙酮擦凈穴腔內(nèi)部及托架法蘭，然后噴涂一度環(huán)氧底漆。

以艉管鏜孔報(bào)驗(yàn)合格后的實(shí)際軸系中心線為基準(zhǔn)，用吊具將艉軸架初放到位。進(jìn)行找中時(shí)，用支頂工裝調(diào)整艉軸架對中。支頂工裝的設(shè)計(jì)應(yīng)保證剛性，并能夠進(jìn)行微調(diào)。找中工裝如圖3所示。

圖3 艉軸架找中工裝

在艉軸架內(nèi)設(shè)光靶，艏艉各設(shè)2個(gè)，如圖4所示。通過支頂工裝調(diào)整艉軸架，以艉管鏜孔后實(shí)際軸線的主光軸為基準(zhǔn)，將各艉軸架調(diào)整至符合對中要求：艉軸架內(nèi)孔中心與軸系中心線同軸度不大于φ0.10mm；同一軸系、同一艉軸架孔艏艉偏差應(yīng)同向；各艉軸架端面與孔中心線垂直度不大于0.05mm；艉軸架軸向定位偏差為±1mm。

圖4 艉軸架內(nèi)設(shè)光靶

3.2 艉軸架照光找中與環(huán)氧澆注安裝交驗(yàn)數(shù)據(jù)

以右舷外側(cè)軸系為例，測量交驗(yàn)數(shù)據(jù)如下。

(1) 外側(cè)軸系艉軸架照光對中定位數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 艉軸架對中定位數(shù)據(jù) mm

(2) 環(huán)氧樹脂澆注后，對艉軸架環(huán)氧澆注的精度進(jìn)行了復(fù)測，結(jié)果表明成形很好，變形小。艉軸架環(huán)氧澆注后，照光復(fù)測對中數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

表2 艉軸架照光復(fù)測對中數(shù)據(jù) mm

4 總結(jié)

同批次兩條船8根軸系經(jīng)過系泊試驗(yàn)階段手動盤車檢查及連續(xù)4次的航海試驗(yàn)驗(yàn)證，軸系運(yùn)行順暢，中間軸承工作溫度為51～53℃，狀態(tài)良好。實(shí)踐證明艉軸架照光法環(huán)氧澆注安裝新工藝與傳統(tǒng)建造工藝相比，不但大幅提高機(jī)械加工精度，還保證了上船安裝的高精度，同時(shí)降低工時(shí)成本且縮短建造周期實(shí)現(xiàn)軸系建造質(zhì)量的大幅優(yōu)化，因此新工藝極具推廣價(jià)值。此外，艉軸架采用環(huán)氧澆注型安裝，在艉軸架相對軸線失中后的換新修理，提供極大便利條件，且周期和成本也具有一定的優(yōu)勢。

船體局部振動方面，由國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)通過航行試驗(yàn)中主機(jī)7種工況對船體結(jié)構(gòu)局部振動結(jié)構(gòu)航行測試結(jié)果符合《艦艇船體振動評價(jià)基準(zhǔn)》的要求。該結(jié)果能反應(yīng)螺旋槳及主機(jī)激振源通過軸系產(chǎn)生船體振動的影響情況。與相近焊裝型艉軸架相比振動影響降低很多，明顯改善了艇員的工作及生活條件。

另外，艉軸架的精加工工序移到內(nèi)場，關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)可在總段完成安裝，澆注安裝與艉軸管安裝銜接，這與現(xiàn)代造船模式相匹配。對于完成造船轉(zhuǎn)模的船企會很便利，對于轉(zhuǎn)模中的船企，也應(yīng)積極推廣設(shè)計(jì)與工藝先行的理念。

艉軸架的照光法環(huán)氧澆注安裝要點(diǎn)簡要總結(jié)如下。

(1) 施工條件。由于艉軸架安裝精度要求高，從實(shí)船基線、軸線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析看，前半夜仍有不穩(wěn)定因素，建議后半夜進(jìn)行艉軸架的找中定位、環(huán)氧樹脂澆注安裝固化。

(2) 環(huán)氧樹脂澆注盒穴時(shí)厚度尺寸極限要求：

① 艉軸架法蘭上部環(huán)氧樹脂墊厚度不得低于15 mm；

② 艉軸架側(cè)面與盒穴間距不得低于12 mm。

(3) 以艉管鏜孔后實(shí)際軸線的主光軸為基準(zhǔn)，找中艉軸架。

(4) 螺栓扭緊力矩的確定，應(yīng)有理論計(jì)算書。實(shí)船安裝應(yīng)達(dá)到現(xiàn)場驗(yàn)船師檢驗(yàn)要求。

(5) 環(huán)氧樹脂墊片壓縮量的消除方法。在樹脂澆注前，將對中好的艉軸架，沿徑向按0.01 mm/10 mm的比率整體下移。即按比率計(jì)算值調(diào)整艉軸架，使其內(nèi)艏艉光靶十字線中心低于主光軸。

(6) 艉軸架環(huán)氧樹脂澆注安裝的同時(shí)應(yīng)澆注樣塊，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為10 cm×10 cm×4 cm。試塊硬度檢測應(yīng)保證巴氏硬度≥35 bar。

(7) 環(huán)境溫度。環(huán)氧樹脂澆注固化期間，當(dāng)外界溫度<12 ℃時(shí)，應(yīng)按場地與實(shí)船條件，采取適當(dāng)?shù)募訜?、保溫措施?/p>

(8) 環(huán)氧樹脂的澆注工作應(yīng)由具備船級社資質(zhì)證書的人員完成。

(9) 對不具備照光/望光條件安裝艉軸架的小型船廠可以考慮采用拉線法，對長軸系船型可以考慮采用區(qū)間拉線法，僅需注意計(jì)入鋼絲下垂量即可。

[1] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會.中國造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：CB/T 4000-2005[S/OL].[2005-12-27].http://www.docin.com/p-104011501.html.

[2] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會.水面艦船主機(jī)軸系安裝驗(yàn)收要求:GJB 1844-93[S/OL].[1993-12-20].http://doc.mbalib.com/view/20167b3b4e8031d9efaafbd64399ec57.html.

[3] 中國船舶工業(yè)總公司.船用環(huán)氧機(jī)座墊片技術(shù)條件:CB/T 3514-1992[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1992.

[4] 中國船舶工業(yè)總公司.舵、軸系找中鏜孔質(zhì)量要求:CB/T 3625-1994[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

Stern Shaft Bracket Illuminated Epoxy Resin Casting Method Installation

ZHANG Zhihui1, WANG Xueshan2

(1.Dalian Liaonan Shipyard Technical Centre, Dalian 116041, Liaoning, China；2.PLA Navy Deputy Office of Dalian Area, Dalian 116041, Liaoning, China)

The new installation technology and essential of the long shafting stern shaft bracket of a naval vessel with advanced techniques of illumination epoxy resin casting installation are described. And the analysis precision and practice result are also elucidated. Effect of the new installing techniques by callback after installing and sea trials is validated. Sum-up advice and guidance are provided.

illumination method; epoxy resin casting; stern shaft bracket; installation

張智輝(1973-)，男，工程師，研究方向?yàn)榇肮こ?/p>

1000-3878(2017)02-0042-05

U671

A