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[技术课堂] 造船轮机设计/工艺规则研讨 1-艉轴系 2014.3.16

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发表于 2018-12-19 14:57 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国山东威海
摘 要:
    本则汇集了造船轮机部艉轴系工程除了已知工艺工序节点以外需关注的工序要素及船东需
受检项目;纠正了机械零件设计及绘图误区和技术障碍;阐述了相关修改方案;提出了施
工中应注意的工艺节点;对中间轴承组件诠释了结构功能意义和相关要求。
关键词:
    造船轴系 工艺规则 研讨
    由于造船艉轴系统大多为订货-外加工承包供货形式,产品及图纸透明度很差并脱离
了船东现场监控程序,因此设计图纸的合理性、可靠性、完整性、以及工艺的严肃性显
得尤为重要。也由于在轴系部件制作、安装阶段船级社验船师受检项目并不多,因此很
多工序节点也要靠船东监造职能的把控。笔者根据某船监造经验,将 DN300 以上油润滑
轴系设计缺陷以及订货、安装误区和船东监控要点汇集如下工艺规则供各位同仁研讨:
一.详细设计图纸
    艉轴系详细设计零部件图纸绘图要求完整、系统、规范,属于本系统零件图的尺寸
不能空白或标注到他系统图中查找。不能用组装图替代零件图;也不能用总装图替代组
装图。设计同时应考虑组装件的工艺性以及组件维护工况。
  1.1 艉轴-舵系铸锻件订货技术条件
    目前较多船舶只是轮机部编制《轴系铸锻件订货技术条件》文件,没有囊括船体部
的艉柱、舵系铸锻件订货技术要求,这从单船设计的完整性看是未封闭的。导致艉柱-
舵系铸锻件订货都要使用施工图纸,给订货双方带来不便。这是不满足船舶设计整体性
标准要求的。
    艉柱前后轴毂应按精加工状态交货,内孔等要进行磁粉探伤检验;艉管艏艉铸钢体
所有表面均应按粗加工状态交货。所有表面均应进行不低于磁粉探伤的检验方法。
  1.2 推进器拆装工艺说明书
    同上述,目前较多船只编制了推进器拆装(液压)工艺原理说明书并且还没有实际
操作工艺程序和压入量计算数值,等同虚设。该说明书应包括舵杆上下、舵销三处液压
螺母在内的全船液压螺母拆装说明书。该书应详述一般的液压安装锥度压入计算方法和
因锥面斜度或外部尺寸结构不同应修正的差异值。具体应表述为对不同部位而实施不同
的径向、轴向压力值和所应达到的压入量标准。
  1.3 艉柱前/后铸钢轴毂
    前/后轴毂件零件图除标注定位调整螺栓孔外,还必须标注环氧浇注口及透气口位
置。注入孔必须设在轴毂下部便于施工位置;透气口各两个应设在轴毂上部的无碍处。
中心偏移不应大于左/右各 15°;距端面不应小于 80~100mm(防止两端浇注堵塞填料将
透气孔遮住)。注入、透气孔要加工呈凹陷式管螺纹接口,通径要大于 G1〞及以上,并
配以旋塞封堵。此举将避免事前焊接短管对它工位施焊造成的不便和事后必须用切割机
割除的赘事。
  1.4 艉管
    艉管图纸须满足由三个独立零件图纸构成:1.艏部铸钢体;2 艉部铸钢体;3 厚壁
无缝钢管。艏艉铸钢体图纸必须标注完整的加工内容(含艉密封油管 4 通道 温度探头
护管 1 通道)、尺寸及与五金轴承套的配合级别;艉管进油口须设在后部的下面,进/出
孔均需在上部绘制并标注施焊坡口;在图纸技术要求中应注明艉管:铸钢件粗加工/内
孔探伤→钢管焊接/焊道探伤→试压/热处理→精加工/内孔探伤的二次加工工艺顺序具
体要求。
    由于艉管油温是靠艉管外部冷却舱水冷却原理、且艉管中间采用的是厚壁无缝钢管
并经过试压程序,艉管外端前后浇注的环氧填料也完全满足密压性能,因此有的船舶设
计将艉柱前后轴毂中间再用钢管焊接并密闭形成“外套艉管”是非常错误的,此举将艉
管的冷却功效等同作废同时也使艉管上的进出油管在工艺上无法连接。
1.5 前后合金轴承(五金套)
    艉管及前后轴承组件必须有独立的零件图纸,且必须由详细设计部门绘制并列入送
审图纸范围。将上述部件划归配套厂或外协厂设计制作是有违规范要求的(见规范第三
篇 11.1.4.1;13.1.4.1)①。上述部件涉及船东营运使用效能及拆装维护效能,因此船东
对轴承尺寸及安装结构形式;过盈量及结合面加工精度;轴承衬套材质;轴承合金牌号;
各部间隙以及安装工艺等具有第一时间的知情权和对其修正的选择权。
1.5.1 在轴承套零件图的技术要求中,要对轴承外径过盈尺寸、长度按《艉管轴承
压入计算和质量要求》CB/Z233-87②,要求列出设计、计算依据或出具单独计算书。
  1.6 温度探头
    艉轴管后轴承测温用两只固定式探头的模式已被淘汰,应改为可拆式短型探头(E
型 探头部分~10mm),导线用工艺钢丝衬托从前端经 90°套管将向后直接插入轴承套
外径后部,满足了营运中就可更换探头的工艺。该探头通道的不锈钢保护套管通径应加
大为 DN12 或 14mm,壁厚不小于 1.5mm;套管位置应避开中心底部改在密封装置下端
油管的上方一侧;前端伸出艉管壁的 90°管段(~500mm)应用整根管自然弯曲制作,
保证弯曲内壁光滑无阻;与艉管内的直管部分用卡套连接,与艉管体固定套管外螺纹等
接头都应采用管螺纹;套管整体安装后应做试压检验。
  1.7 艉轴 液压螺母
    艉轴锥面小端需设防泄漏 O 型圈槽;液压螺母注入接头结构为平肩凹孔φ25x15;
丝孔 G3/8″,两注入螺孔应左右对称分布;封闭螺塞形状要采用船用放泄旋塞
CB/T23-1999③(或内六角)标准,材质为不锈钢;活塞零件的拆装工艺螺孔应不小于
M12。
  1.8 推进器 导流罩
    推进器图纸对铸造-机械加工技术要求原则上要依照《船用金属螺旋桨技术条件》
GB/T12916-91④标准提出具体的铸造质量检验和机加工精度要求,如按 ISO4841 级标
准高于前述标准的要提出具体铸造-加工精度参数对照值供制作单位参照。有条件的要
提出用推进器专用数控机床对推进器进行全方位机加工。船东应在推进器铸造后、缺陷
修补前后、静平衡、螺距校验工序节点进行现场监控或验收。
  1.8.1 推进器图纸锥孔大端需设防泄漏 O 型圈槽;锥孔内液压油道布置径向至外端
间距不应小于 100mm、两油道间距应不大于 130mm、轴向 4 条应呈十字线分布;油道
形状 R5、宽度 5mm、深度 1.5mm(轴向深度/宽度略大于径向);液压注入接头结构同
液压螺母;后端与保护罩搭接的凹台长度不能小于 30mm。
  1.8.2 艉轴轴颈大于 400mm 及以上的推进器与导流帽连接螺栓数量应为 12 只及以
上、螺栓直径为 M20 及以上;上下泄放旋塞口螺纹应为 M20x1.5 及以上(此螺纹口兼
有导流帽吊环座功能)。
二、配套产品
    通常详细设计对艉轴前后密封装置、中间轴承的设计要求是乏力的,根据现实需求
许多重要的技术要素没有进行跟踪展现。使生产厂家产品一直拙于产品的初始形态没有
修正。下述要求应在订货明细表或相关的图纸、技术文件中补充、标注或表述:
2.1 前/后密封装置
    前/后密封装置交货文件中应提供完整的产品生产装配总图。图中对各部件结构、
尺寸及材质均应标注清楚;后密封装置润滑油通道 2-3;3-3S 两进油口应按艉轴旋转下
行方向(右旋推进器为右侧)中心线上下接近 60°处设置。上为 2-3、下为 3-3S;出口
设在对应方向;进/出口要用钢字码在外体上打印标志;前密封装置两进油口应按上述
原理在右侧轴中心线上下各近 60°处设置,出口应在左侧轴中心线以上近 60°处设置。
前后密封装置均需设置永久、可靠、有效地轴下沉量测量装置。
    轴系布置图技术要求中应对前后密封装置安装要求及与之使用的润滑油系统图原
理予以提示并标注艉管润滑系统图衔接图号;艉管润滑系统图应在技术要求中对连接
密封装置润滑通道的进出口位置予以警示说明。
  2.2 中间轴承 GB/T14364-93⑤
    中间轴承技术文件要求同上述 2.1;轴承需在冷却水出口处配置机械遥测式压力表
一只;油池后部需配置机械遥测温度表一只、远程测温探头旋塞口一个;中间轴承在前
部也需按上述设置轴系下沉测量装置;轴承上部检测口翻盖应设计为防溅扣罩式结构;
底座两侧面前后要留出与侧止推装置研合的机械加工面;轴承在出厂前要做模拟低转速
甩-刮油试验,艉轴转速小于 130r/min 的在 50r//min 时(高于最低稳定转速 10%)就必
须达到足量的甩-刮油效能。
  2.2.1 详细设计对中间轴承要绘制安装布置图,图中对钢垫块、两侧止推装置应标
注具体的制作-安装尺寸。
  2.2.2 中间轴承基座的设计其地脚宽度应不小于两倍轴承外体宽度,中间及两侧需
留有管遂通道,中间宽度应不小于 250mm、两侧应不小于 150mm。上平面两侧宽度应满
足侧止推装置宽度要求。
三、组件制作 安装
    船东在艉柱前后轴毂定位时要验证浇注环氧进出口位置;艉段合拢时要亲自进行轴
线挠度计算并确定前后轴毂中心高度值;对外加工制作方的以下工序节点要进行现场监
控并验收:
  1 艉管材质单、探伤-试压检验报告;
  2 五金轴承材质单、浇注质量验收单;
  3 艉轴及液压螺母、中间轴、连接螺栓材质单及探伤检验报告;
  4 艉管前后轴承套处内径的最后精加工过程及与五金套的过盈精度检测;
  5 前后五金套安装;6 中间轴承在出厂前应进行模拟甩-刮油效能试验。
四、浇注环氧树脂
    浇注环氧树脂工艺是将管螺纹短管旋入接口并连接软管后必须是从下部入口连接
手摇泵、用自下而上的压入-排气工艺进行浇注。施工环境、温度及浇注时间应尊重供
货商意见,不满足产品施工工艺的船东应行使否决权。
五、排轴找(校中)线
    艉轴安装前就应对后密封装置的旋转套在本体前后位置做出标记,在推进器安装完
以及与密封套连接后,艉轴在机舱内的图纸长度尺寸应与上述刻定标记校核,有差异的
应以此刻度位置为准。详细设计应出具详细的排轴找线工艺,该工艺应以《船舶推进轴
系校中》CB*/Z338-84⑥标准为编制依据。该工序所有节点都应向船东报验。
六、系统安装
    艉轴与中间轴法兰铰孔方向应与螺栓穿入方向相一致,以保证锥孔误差用螺栓相同
锥度尺寸予以消除;轴系安装后用顶升法进行轴承负荷检测的应不少于四处(推进器、
艉管前端、中间轴承、主机飞轮处)。
    上述内容主要汇集于一条船,不同船舶、设计部门所出现的问题会不尽相同。但船
舶从设计到制作讲究寻依据、出数据、重检验、讲实践的思维理念应潜化为一种下意识
规则被设计部门和施工单位在造船全部工程中所恪守,这是船东们所亟盼的。
    本文查阅文件
① 引用规范版本为《钢质海船入级规范》2009
② 引用 CSSC《船舶标准全文系统》2004 分类序号 CBZ-97 下同
③ CBT-6
④ GB-468
⑤ GBT-541
⑥ CB*/Z-148
2014.3.16
     

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