艉轴架照光法环氧浇注安装的工艺

张智辉， 王雪山

(1. 大连辽南船厂, 辽宁 大连 116041； 2. 海军驻大连地区军事代表室, 辽宁 大连116041)



艉轴架照光法环氧浇注安装的工艺

张智辉1， 王雪山2

(1. 大连辽南船厂, 辽宁 大连 116041； 2. 海军驻大连地区军事代表室, 辽宁 大连116041)

介绍某艇长轴系艉轴架采用先进照光法环氧树脂浇注安装的新工艺及技术要点，对艉轴架对中定位浇注安装的精度分析与实践结果进行论述，通过安装后复测及航行试验，验证艉轴架采用新工艺安装的应用效果，给出艉轴架对中安装的总结性建议。

照光/望光法；环氧浇注；艉轴架；安装

0 引言

船舶轴系运行状态对船舶正常推进、航行的安全性起着至关重要的作用。对于设有艉轴架的排水量型快艇，艉轴架及海水润滑轴承的安装优劣将直接决定艉轴架轴承的受力状态，从而也决定了轴系运行的好坏。

排水量型快艇的建造基本都由中小型船厂承接，这些船厂的艉轴架安装和工艺习惯绝大部分都采用传统的焊装与船上镗削加工相结合的方式，精度、质量不高。有极少数船厂采用拉线与环氧浇注相结合的方式，精度、质量大幅提高。本文阐述了一种更新的照光/望光与环氧树脂浇注相结合的工艺方法，能达到更高精度和质量要求，供船舶轴系艉轴架修造安装交流、参考。

1 艉轴架布置形式与轴系组成

某艇艉轴架结合主动力4轴4桨布置形式共采用10个艉轴架，内外舷对称布置，外侧单轴系艉轴架采用后、中、前3个艉轴架，内侧单轴系艉轴架采用后、前2个艉轴架，如图1所示，从而保证4套主推进装置各自独立运行，每套轴系包括1台高速柴油主机(功率2 040 kW)，经主齿轮箱通过轴系驱动定距桨。外侧轴系如图2所示。

图1 艉轴架布置示意图

图2 轴系组成

2 艉轴架安装新工艺优点及可行性论证

艉轴架的传统焊装是按照专用工艺，在主船体合龙结束轴系范围密性试验完成后进行。安装时进行轴系拉线找中，采用手动葫芦起吊，丝杠工装(图片)调整艉轴架轴毂使其与轴线平行，并保证轴孔前后端面的加工余量，对中确定无误后进行点焊固定。开坡口、预热并在加放预估焊接收缩量的基础上，将艉轴架与船体结构进行施焊。焊接工程量较大，且费时费力，施工条件也不佳。焊接完毕后，对与艉轴架相连的焊缝进行100%着色探伤检查，并按要求进行密性试验，检查轴孔中心与轴线的偏差。在前述内容合格的基础上，再进行振动消除焊接残余应力，并及时处理。一般振动时间为30 min，振动后间隔5天方可进行正式交验。交验合格后转入艉轴架进行粗镗、精镗的镗孔加工。受上船镗孔设备本身精度影响，会使艉轴架镗孔加工精度相比车间镗床上机加工误差大，且船上施工条件、镗削的加工速度、吃刀量等对精度都有影响。船上镗孔的精度达不到Ra1.6μm，圆度0.05mm，圆柱度0.05mm，轴承装配效果也没预期的好。

艉轴架通过环氧树脂浇注这种非刚性安装，不论从理论还是经验方面都会降低轴系设备对船体局部振动的影响。

经多年对环氧浇注在船上各部位应用的总结与比较，如果艉轴架采用环氧浇注安装的新工艺，可以实现：

(1) 艉轴架的机械加工可以利用内场镗床，既效率高、精度好，又能满足粗糙度、圆度和圆柱度要求。

(2) 艉轴架环氧树脂定位后可保证内孔中心与轴系中心线同轴度不大于φ0.10mm，各艉轴架端面与孔中心线垂直度不大于0.05mm。这能严格保证同轴度控制在范围内。

(3) 效率高、工时少，大幅缩短施工周期，可实现全船艉轴架耗时1晚完成浇注，远大于焊接速度。

(4) 相对传统的焊装法，环氧浇注安装没有大量的焊接工程，有效避免焊接应力残存可能导致的后续变形，劳动强度也有所降低。

(5) 节省成本。环氧浇注安装相比传统工艺少了大量焊接和上船镗削工作。

(6) 艉轴架环氧浇注安装相比焊装有不可比拟的优点，即出现碰撞等外力引起的船体较大变形时，可以重新找中浇注安装。

(7) 艉轴架通过环氧树脂安装可显著降低螺旋桨及主机激振源通过轴系产生船体振动的影响。

另外，从现代造船模式的角度分析，追求预舾装及舾装率，提高效率降低建造周期，舾装前移是关键。新工艺不仅能保证与艉轴架关联的船体结构舾装前移和预舾装率，还解决了艉轴架传统焊装与涂装的矛盾，保证总装阶段能最大限度地满足各专业均衡、连续地总装造船。

综上所述，环氧浇注安装艉轴架可行，且精度提高较多，效率也更高。实现照光/望光法环氧树脂浇注一次精确安装艉轴架，可使艉轴架安装精度达到国内外先进水平。

3 艉轴架新工艺对中安装要点及施工后精度验证

3.1 艉轴架新工艺对中安装要点

环氧树脂浇注前，应清除艉轴架法兰所在穴腔内的油漆。清理干净后，用丙酮擦净穴腔内部及托架法兰，然后喷涂一度环氧底漆。

以艉管镗孔报验合格后的实际轴系中心线为基准，用吊具将艉轴架初放到位。进行找中时，用支顶工装调整艉轴架对中。支顶工装的设计应保证刚性，并能够进行微调。找中工装如图3所示。

图3 艉轴架找中工装

在艉轴架内设光靶，艏艉各设2个，如图4所示。通过支顶工装调整艉轴架，以艉管镗孔后实际轴线的主光轴为基准，将各艉轴架调整至符合对中要求：艉轴架内孔中心与轴系中心线同轴度不大于φ0.10mm；同一轴系、同一艉轴架孔艏艉偏差应同向；各艉轴架端面与孔中心线垂直度不大于0.05mm；艉轴架轴向定位偏差为±1mm。

图4 艉轴架内设光靶

3.2 艉轴架照光找中与环氧浇注安装交验数据

以右舷外侧轴系为例，测量交验数据如下。

(1) 外侧轴系艉轴架照光对中定位数据如表1所示。

表1 艉轴架对中定位数据 mm

(2) 环氧树脂浇注后，对艉轴架环氧浇注的精度进行了复测，结果表明成形很好，变形小。艉轴架环氧浇注后，照光复测对中数据记录如表2所示。

表2 艉轴架照光复测对中数据 mm

4 总结

同批次两条船8根轴系经过系泊试验阶段手动盘车检查及连续4次的航海试验验证，轴系运行顺畅，中间轴承工作温度为51～53℃，状态良好。实践证明艉轴架照光法环氧浇注安装新工艺与传统建造工艺相比，不但大幅提高机械加工精度，还保证了上船安装的高精度，同时降低工时成本且缩短建造周期实现轴系建造质量的大幅优化，因此新工艺极具推广价值。此外，艉轴架采用环氧浇注型安装，在艉轴架相对轴线失中后的换新修理，提供极大便利条件，且周期和成本也具有一定的优势。

船体局部振动方面，由国内权威机构通过航行试验中主机7种工况对船体结构局部振动结构航行测试结果符合《舰艇船体振动评价基准》的要求。该结果能反应螺旋桨及主机激振源通过轴系产生船体振动的影响情况。与相近焊装型艉轴架相比振动影响降低很多，明显改善了艇员的工作及生活条件。

另外，艉轴架的精加工工序移到内场，关联结构可在总段完成安装，浇注安装与艉轴管安装衔接，这与现代造船模式相匹配。对于完成造船转模的船企会很便利，对于转模中的船企，也应积极推广设计与工艺先行的理念。

艉轴架的照光法环氧浇注安装要点简要总结如下。

(1) 施工条件。由于艉轴架安装精度要求高，从实船基线、轴线监测数据分析看，前半夜仍有不稳定因素，建议后半夜进行艉轴架的找中定位、环氧树脂浇注安装固化。

(2) 环氧树脂浇注盒穴时厚度尺寸极限要求：

① 艉轴架法兰上部环氧树脂垫厚度不得低于15 mm；

② 艉轴架侧面与盒穴间距不得低于12 mm。

(3) 以艉管镗孔后实际轴线的主光轴为基准，找中艉轴架。

(4) 螺栓扭紧力矩的确定，应有理论计算书。实船安装应达到现场验船师检验要求。

(5) 环氧树脂垫片压缩量的消除方法。在树脂浇注前，将对中好的艉轴架，沿径向按0.01 mm/10 mm的比率整体下移。即按比率计算值调整艉轴架，使其内艏艉光靶十字线中心低于主光轴。

(6) 艉轴架环氧树脂浇注安装的同时应浇注样块，标准尺寸为10 cm×10 cm×4 cm。试块硬度检测应保证巴氏硬度≥35 bar。

(7) 环境温度。环氧树脂浇注固化期间，当外界温度<12 ℃时，应按场地与实船条件，采取适当的加热、保温措施。

(8) 环氧树脂的浇注工作应由具备船级社资质证书的人员完成。

(9) 对不具备照光/望光条件安装艉轴架的小型船厂可以考虑采用拉线法，对长轴系船型可以考虑采用区间拉线法，仅需注意计入钢丝下垂量即可。

[1] 国防科学技术工业委员会.中国造船质量标准：CB/T 4000-2005[S/OL].[2005-12-27].http://www.docin.com/p-104011501.html.

[2] 国防科学技术工业委员会.水面舰船主机轴系安装验收要求:GJB 1844-93[S/OL].[1993-12-20].http://doc.mbalib.com/view/20167b3b4e8031d9efaafbd64399ec57.html.

[3] 中国船舶工业总公司.船用环氧机座垫片技术条件:CB/T 3514-1992[S].北京：中国标准出版社，1992.

[4] 中国船舶工业总公司.舵、轴系找中镗孔质量要求:CB/T 3625-1994[S].北京：中国标准出版社，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

张智辉(1973-)，男，工程师，研究方向为船舶工程

1000-3878(2017)02-0042-05

U671

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