船舶主机轴系负荷测量

snyn · 发表于 2014-2-9 15:04

船舶主机轴系负荷测量是对柴油机主轴承和中间轴轴承以及前艉轴管轴承在静止状态下进行测量、调整，保证主机及轴系各道轴承在运行时的负荷能够合理的分配。主机轴系负荷测量、调整是在船舶下水轴系螺栓联接后进行，轴系负荷调整至规范要求范围内后主机方可定位，因此主机、轴系负荷测量是系泊试验最重要的工序之一，也是影响系泊试验周期的关键因素。

1、准备工作

(1)首先主机在船台安装阶段需将机座调整至水平(要求0.10mm/m)，并在主机安装完毕后在主机机座下部首尾左右四角定位四个测量销(注意：不能影响主机调整)用来监测或调整船舶下水后主机的扭曲。

(2)下水后轴系螺栓联接前测量主机最后一道轴承的上部和左、右间隙及主机最后一缸的曲臂差值(便于在主机轴系负荷调整时对主机状态的判断)。

(3)按指定位置制做测量支架及百分表表架。

(4)主机周围所有大型焊接工作均应结束(如止推块的焊接)。

(5)测量前还应对温度(推力轴承温度、海水温度、大气温度及柴油机油底壳温度)、船舶的脑艇吃水深度进行测量并记录。

2、主机轴系负荷的测量

在轴系螺栓联接和准备工作完成后便可进行主机轴系负荷测量。

57300t系列船选用的主机是大连柴油机厂制造的6s50MC-C型柴油机，需对艇管前轴承、中间轴承及主机最后二道轴承进行负荷测量调整。在测量时应仔细小心地进行千斤顶定位，因为只允许很小的力矩的偏离角度，不良的定位会在千斤顶上产生更大的阻力，会在顶起曲线中产生更多的迟滞现象(由于液压千斤顶上的阻力是不可避免的，因此规定的负载相对应的液压压力在顶起期间要高于在降落期间的压力，这种现象称为迟滞)。

(1)第8道轴承负荷的测量。

      将液压千斤顶放在主机飞轮下面，在液压千斤顶上面放上合适的钢质垫板，并通过盘车使飞轮的两个齿与垫板接触，见图1。

(2)第7道轴承负荷测量。

将主机最后一缸曲柄盘车调至水平位置并且曲拐位于排气侧，架好百分表及千斤顶测量主机第7道轴承负荷，见图2。

(3)中间轴承与自尾管前轴承的负荷测量。

中间轴轴承负荷测量千斤顶的位置在距中间轴承轴瓦中心的首部或尾部650mm处，如图3。

艇轴管轴承负荷测量千斤顶的位置在距艇轴法兰端面500mm，测量方法与上述方法类似。

3、顶起曲线分析

各拐点分析如下。

0号：所有负荷均在轴承上，千斤顶上无负荷。

1号：所有负荷已转移到液压千斤顶上，并且轴承已完全卸载。

2号：千斤顶上的负荷己经很高，使第二道轴承也已完全卸载。

3号：该拐点表示已经顶起的主轴颈已被顶至与轴承上轴瓦相接触。

各线段分析如下。

1号：在轴承上有负荷且在千斤顶上也有负荷。随着压力不断增加，负荷也不断地从轴承上转移到千斤顶上。

2号：随着压力的不断增加，使千斤顶的负荷在增加，并且同时第二道带负荷的轴承开始卸载。

3号：随着压力的不断增加，千斤顶的负荷在增加，并且同时第三道带负荷的轴承将开始卸载。

4号：随着压力的不断增加，主轴颈轴承上轴瓦阻碍其抬高，见图4。

4、主机曲雷差的测量调整

曲臂差值是判断主机是否处于正常状态的一个重要参数，因此首先对主机的曲臂差进行调整。B&W公司要求6S50MC-C型柴油机最后一缸的曲臂差差值为±0.07mm，由于配重轮的影响，第一缸的曲臂差值要求在士0.47mm范围内，而其它各缸均为±0.23mm。

主机曲臂差的调整是通过改变主机首部尾部的位置(将主机的一端固定，调整另一端)来实现的，主机尾部抬高或降低对第6缸的影响较为明显。调整时还需注意尽可能的避免碰撞造成主机扭曲变化。

通过调整主机首部和尾部来达到规范所要求的数值，表1为57300t4#船的主机曲臂差值。

表1 57300 t 4#船的主机曲臂差值

缸号和曲臂差值
曲臂位置  1 2 3 4 5 6
接近底部，凸轮侧 B1 0 0 0 0 0 0
凸轮侧 C -18 -4.5 -3 -5.5 -2.5 -4
顶部 T -37 3 6 2 6.5 4
排气侧 E -17 -0.5 6 4.5 5 3
接近底部，排气侧 B2 2 -0.5 2 6 5 3

5、主机轴承负荷调整

在主机轴系负荷测量时应掌握各道轴承顶部间隙，在主机轴系负荷测量时，顶起距离应小于此间隙，避免由于顶起距离过大而对轴瓦带来不良影响。

轴承负荷的计算：轴承负荷L=S×Ci×Pm×106Pm=(Pu+Pd)/2。

式中：S为千斤顶活塞面积，m2；CZ为距离修正系数，中间轴承1.0、尾管前轴承0.973、主机第8道轴承1.3、主机第7道轴承0.9；Pu为顶起负荷，MPa；Pd为顶降负荷，MPa；Pm为升降负荷平均数，MPa。

(1)主机轴承负荷调整。

主机需要调整的负荷为最后二道轴承，第8道轴承(即飞轮端轴承)由于主机飞轮质量很大，在船舶运行时会给其带来较大的负荷，因此最后一道轴承的负荷要求最大不得超过17.92kN，而第7道轴承负荷应大一些。

由于在主机轴系联接前已对第8道轴承的上部间隙进行测量，在未联接轴系前曲轴应紧贴下瓦，因此所测得的顶部间隙为最大间隙，根据此间隙在调整过程中不进行负荷测量便可粗略地判断第8道轴承的负荷大小(如果第8道轴承顶部间隙小于轴系联接前0.02mm以上，可以推断第8道轴承负荷很小或为0)。在测量调整过程中用此方法便可推断第8道轴承负荷的情况，大大缩短了测量时间。

主机第8道轴承负荷可通过中间轴承和主机首部或尾部高度来调整。①中间轴承上升或下降0.10mm，最后一缸曲臂差增大或减小0.01~0.02mm，第8道轴承上瓦间隙减小或增大0.002mm；②主机首部上升或下降0.50mm，最后一缸曲臂差增大或减小0.05~0.15mm，第8道轴承上瓦间隙减小或增大±0.01mm；③主机首部上升或下降0.10mm，最后一缸曲臂差增大或减小0.03~0.07mm，第8道轴承上瓦间隙增大或减小0.02~0.06mm。

一般来说，1号拐点会出现在顶起的0.03mm和0.15mm之间，如果拐点出现在顶起0.25mm以后，那么就充分说明柴油机第7道轴承上的曲轴轴颈正在被顶起，柴油机第8道轴承已没有负载。

图5为57300t4#船最后一道轴承负荷曲线，从图中可以看出顶起曲线的1号拐点在0.02mm处，此时该轴承的负荷为9.3kN。

(2)中间及艇管轴承负荷调整。

中间轴承负荷的调整可通过中间轴承和主机首部或尾部高度来调整，中间轴承的高度调整对其负荷影响最大。①中间轴承上升或下降0.10mm，中间轴承负荷增大或减小15~20kN；②主机首部上升或下降0.50mm，中间轴承负荷增大或减小10~20kN；③主机尾部上升或下降0.10mm，中间轴承负荷减小或增大10KN左右。

一般来说，中间轴承的1号拐点会出现在顶起的0.05mm和0.25mm之间，从图6可以看出顶起曲线1号拐点在0.18处，此时该轴承的负荷为48.2kN。

从图7中可以看出顶起曲线1号拐点在0.14mm处，此时该轴承的负荷为32.4kN。

艉管前轴承的负荷可通过中间轴承和主机首部或尾部高度来调整。

(1)中间轴承上升或下降0.10mm，艉管轴承负荷减小或增大10~15kN。

(2)主机首部上升或下降0.50mm，对艉管轴承负荷的影响不大。

(3)主机尾部上升或下降0.10mm，中间轴承负荷减小或增大5~10kN左右。

6、主机挠度值测量

(1)主机挠度值调整。

在船舶航行时由于汽缸内产生大量热能使主机呈上拱趋势，因此在调整阶段应使主机机座呈下凹状态，但下凹量不易过大，应在B&W公司的认可范围内。主机挠度的调整是靠主机的底脚顶丝来实现的。当主机挠度值过大时，调整局部地脚顶丝使挠度值变小，当挠度值过小或主机机座呈上拱状态时不宜采取措施强行使主机呈下凹状态。

(2)主机挠度值测量。

①清洁机座底平面上所有要测量地方并去除毛刺，安装琴钢丝扳手工具并使之尽量靠近机座末端，拧紧螺栓；②在机座的另一端安装琴钢丝支架，拧紧支架。把琴钢丝拉到主机另一端，即在第二个支架前大约100mm处，用于拉琴钢丝使之预拧紧；③用专用扳手拧紧螺帽开始上紧琴钢丝，继续拧紧琴钢丝直到拧紧的螺帽和表杆对齐；④插入2个直块并使之尽量靠近第一和最后一档轴承的中心，这两个位置也是第一和最后一个测量点；⑤使用百分表来测量两端数值，通过调整直块使两端百分表读数均为零；⑥从主机首端开始测量，并记录所测数值。

7、结论

从以上57300t轴系负荷测量、调整程序可以看出，轴系负荷测量是一个较为复杂的过程。在调整过程中要关注船舶压载与温差变化造成的船体变形对轴系负荷的影响，本文可为船舶工程技术人员在轴系负荷测量时作以参考。