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1、第 11 章：船舶轴系的检修Chapter 11 船舶轴系的检修11-1 概 述船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，承担着将主机发出的功率传递给螺旋桨，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体实现推船航行的目的。轴系轴系 shaft1 定义：轴系是指从柴油机输出端法兰至螺旋桨为止的传动机构。2 组成：对于直接传动的推进系统，包括传递功率的传动轴及其轴承等零部件，主要有：中间轴（intermediate shaft）、推力轴和推力轴承、中间轴承、尾轴（stern shaft）、尾轴承、螺旋桨等。对于间接传动的推进系统，除有上述传动轴和轴承外，还有离合器、弹性联轴器和减速齿轮箱等部件。3 作用：传递
2、主机功率螺旋桨将产生的推力船体推动船航行。4 种类：（1）单轴系：轴系布置在船体的纵剖面上，并且平第 11 章：船舶轴系的检修行于船体的基线，多用于大型海船。单轴系的长度主要由中间轴数目来定，而中间轴的数目则取决于机舱位置。中机舱的中间轴数量多，轴系长。凡具有两节或两节以上中间轴的轴系称为长轴系；尾机舱的中间轴数量少甚至没有中间轴，轴系较短。凡具有一节中间轴或无中间轴的轴系称为短轴系。所以目前造船趋势都是采用尾机舱或近尾机舱的船舶结构。单轴系的结构如图 11-1 所示。单轴系的特点是：直接传动、结构简单可靠、传动损失小，便于操纵。单轴系多用于大型海船、拖轮及内河中小型船舶，如油船、集装箱船及散
3、货船等。（2）双轴系：双轴系结构如图 11-2 所示。两个轴系分别平行对称布置在船体中纵剖面的两侧，相对船体基线略有倾斜，以保证螺旋桨充分没入水中。需在船体外架设人字架，将船外部分的尾轴托起。为了便于拆装将尾轴分为两段制造，中间用联轴器连接。在船体尾轴管内的轴段仍称为尾轴；悬伸在船外的轴段与螺旋桨连接，并由人字架支承，这段轴称为螺旋桨轴。双轴系船舶具有高速、机动性好和生命力强的特点。但双轴系结构复杂、配套设备多，如双轴系为双机双桨；第 11 章：船舶轴系的检修建造和修理工作量大、费用高。一般多用于客船和军用舰船。5 轴系理论中心线的确定：轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线。轴系和主机
4、安装时轴系理论中心线是重要安装基准，根据轴系理论中心线确定主机的安装位置和轴系各传动轴和轴承的安装位置。所以，轴系理论中心线十分重要，新造船舶在船体建造时确定轴系理论中心线的实际位置。确定轴系理论中心线常采用拉线法和光学仪器法。拉线法适用于短轴系船舶，钢丝线的直径为 0.5l mm。光学仪器法适用于长轴系船舶。1）基准点的确定轴系理论中心线是根据其基准点来定位的。基准点有两个，即首基点和尾基点。基准点的三维位置：纵向（轴向）位置：由机舱设计图纸确定。首基准点一般取距主机首端 12 个肋位处或在机舱前隔舱壁上；尾基准点取在船尾零号肋位或其后 12m 处，如图 11-3。左右位置：单轴系的首、尾基
5、准点位于船中纵剖面第 11 章：船舶轴系的检修线（即轴系理论中心线的投影线）上，一般在船体建造时确定中纵剖面线的位置；双轴系以中纵剖面线为基准，在其左、右按图纸规定的尺寸确定两条轴系的中线。高度位置：用钢直尺在指定肋位处从双层底平面上的船中纵剖面线向上量取图纸规定的尺寸。在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线。2）确定轴系理论中心线的方法依确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线。（1）拉线法在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两端，根据首、尾基准点的三维位置调节钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点。拉线前，应先在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁等壁面上相应位置开孔，以
6、便钢丝线穿过。固定后的钢丝线即代表轴系理论中心线，如图 11-4 所示。由于钢丝线自重产生下垂而不能准确代表轴系理论中心线，轴系越长误差越大。为此应进行修正：求出钢丝线在各隔舱壁、中间轴承等处的下垂量，使钢丝所定位置升高相应的下垂量即可。利用所拉出轴系理论中心线进行以下的检查：第 11 章：船舶轴系的检修检查人字架轴毂孔、尾柱轴毂孔中心线是否在此线上；检查主机底座面板、各中间轴承底座面板相对于钢丝线的高度尺寸和左右位置。利用钢丝线确定各加工部位的中心点。即在人字架轴毂前、后端面，尾轴毂后端面，尾隔舱壁加强垫板端面，机舱前、后隔舱壁上，以钢丝线为中心画出十字线、加工圆线和检查圆线。首先依钢丝线在
7、上述各面上画出十字线并打冲孔，随后拆去钢丝线，依十字线冲孔定出中心并打冲孔（在各面开孔处嵌上木板），即理论中心。再依此中心冲孔在各面上画出加工圆线、检查圆线，打冲孔作为加工和永久检查的记号。拉线法所用工具简单、操作方便、适用于短轴系。（2）光学仪器法当轴系较长时，可采用光学仪器来确定轴系理论中心线。首先在首、尾基准点处各放一基准光靶，调节光靶使其十字线中心位于基准点上；其次，调节光学仪器使其光轴通过基准靶上的十字线中心；则光轴即是轴系理论中心线。当然，在光线通过的隔舱壁上应预先开孔。第 11 章：船舶轴系的检修望光法：采用准直望远镜或经纬仪望远镜等；投射法：采用投射仪；激光技术：采用激光导向准
8、直仪或激光衍射准直仪等。3）按照轴系理论中心线镗孔轴系理论中心线确定后，依此在人字架轴毂和尾柱轴毂端面、各隔舱壁面划出的加工圆线，以其为基准进行上述部位的镗孔。采用专用镗削装置（镗排）加工各端面、壁面上的孔达到要求的精度，保证轴系的安装质量。6 轴系工作条件及故障船舶轴系的主要零件中间轴、尾轴等虽然结构简单，但尺寸大、重量大，一般轴长 L 与轴径 d 之比均超过 10，所以是挠性轴、容易产生变形。轴系位于船体水线以下部位，运转时不仅受到主机传递的扭矩作用、轴系自重引起的弯曲变形，而且还受到螺旋桨产生的阻力矩和推力作用。此外，还受到船体变形、船舶振动及螺旋桨水动力等引起的附加应力的周期作用。船舶
9、主机的紧急停车及机动操车，上述情况就更加严重，并使轴承负荷加重、传动轴工作表面与轴承的相对运动还会产第 11 章：船舶轴系的检修生过度磨损，在海水和滑油介质中受到腐蚀。所以，船舶轴系在运转中会产生声音异常、振动、轴承温度升高、传动轴磨损加剧、密封装置漏泄等损坏，严重时甚至产生断轴事故。轮机人员应作好日常的维护管理，使轴系处于良好的技术状态并应掌握船舶轴系的有关理论知识和实际检验方法。第 11 章：船舶轴系的检修11-2 船舶轴系和螺旋桨的拆验为了保持船级，中国船级社对入级的民用钢质海上营运船舶的轴系和螺旋桨进行各种定期检验，如坞内检验、螺旋桨轴与尾轴检验和特别检验等，使轴系和螺旋桨在航期间保持
10、良好的技术状态。航行中螺旋桨、轴系可能产生各种故障，需要进行自修或厂修。为了准确地确定修理范围、修理项目、修理方案和修理工作量，在修理前必须进行各种检验。值得注意的是，船舶轴系和螺旋桨等零件都很笨重，所在位置狭窄和不便，拆卸和安装的工作量大、周期长，并且需要进坞，修理费用高，所以轴系检修是一项艰巨而又复杂的工程。因此，对轴系和螺旋桨的修理要特别慎重。修理时对修理质量的监督和检验亦应严格。1 轴系修前的检查轴系修理前，应对轴系的技术状态进行有针对性的航行检查和拆卸中及拆卸后的检查。1）航行检查航行检查主要了解轴系在运转中的技术状态。各种第 11 章：船舶轴系的检修测量数据和运转情况，不仅是进行修
11、理的依据，而且是修理质量评估的依据，主要检查内容：（1）轴系振动情况的检查：检查轴系零部件的振动情况、测量各轴承处轴颈的径向跳动量；（2）检测各轴承的温度；（3）检查轴系润滑油和冷却水漏泄情况。2）拆卸过程中和拆卸后的检查（1）检查轴系校中状态；（2）检查螺旋桨与尾轴配合情况；（3）检查尾轴、中间轴、推力轴等轴颈表面质量和形位公差；（4）检查密封装置磨损情况；（5）检查轴系各轴承的轴承间隙和磨损情况；（6）检查与轴系相关的管系及各附件的工作状况。2 轴系中心线状态的检验检验方法：通过对轴系中心线弯曲程度和尾轴与曲轴轴线同轴度的检查来确定轴系中心线状态。轴系校中状态的检查包括轴系中心线偏差程度的
12、检查、尾轴与中第 11 章：船舶轴系的检修间轴及中间轴与推力轴（或齿轮减速箱输出轴、离合器轴）同轴度误差的检查。检查时，为了提高测量精度减少温度、振动与船体变形的影响，要求在夜间或阴雨天气和平潮时进行检测，并且应停止一切冲击、敲打等振动性作业。2.1 轴系中心线偏差度的检查轴系中心线偏差度的检查轴系实际中心线与轴系理论中心线的偏差即为轴系中心线的偏差度。1）相邻轴连接法兰的相对位置轴系发生弯曲变形将会引起传动轴之间连接法兰处相对位置变化，发生偏移和曲折。相邻轴两连接法兰的相对位置有图 11-5 所示的四种情况：a）为相邻轴两连接法兰的轴心线在同一直线上，即相邻两轴同轴。连接法兰处的偏移值（sa
13、g of couplings）和曲折值（gap of couplings）均为零；b）为相邻轴两连接法兰处只产生偏移。偏移是指相邻两法兰的轴心线不同轴但平行的现象。两轴心线之间的距离为偏移值，用符号表示。c）为相邻轴两连接法兰处仅产生曲折。曲折是指相邻两法兰的轴心线相交成第 11 章：船舶轴系的检修一定角度的现象。两法兰或两轴的中心线的交角为曲折值，用符号表示，d）为相邻轴两连接法兰轴心线不同轴也不平行而相交成一定角度，即在两法兰处同时产生偏移和曲折，这是通常发生的情况。由于轴系的实际变形难以直接检测、所以通过测量轴系各对连接法兰上的偏移值和曲折值，或者采用光学仪器来检验轴系中心线的偏差度，则
14、可了解轴系的实际变形情况。2）偏移值和曲折值的测量和计算方法：方法：（1）直尺塞尺法（alignment of shafting by straightedge-feeler method）：采用钢直尺和塞尺测量相邻轴连接法兰上的偏移值和曲折值。测量时，将直尺依次紧贴于法兰的外圆面的上、下、左、右 4 个位置上，用塞尺依次测量直尺与另一个法兰外圆面的间隙 Z上、Z下、Z左、Z右4 个数值，如图 11-6a）所示。在垂直平面内相邻轴连接法兰上的偏移值为：垂直（Z上Z下）/2 ；在水平平面内相邻轴连接法兰上的偏移值为：水平（Z左Z右）/2第 11 章：船舶轴系的检修在垂直平面内相邻轴连接法兰的曲折
15、值 为：垂直（Y上-Y下）/D ；在水平平面内相邻轴连接法兰的曲折值 为：水平（Y左-Y右）/D （mm/m）D法兰直径 m。一般后法兰轴心线高于前法兰轴心线或后法兰偏向左舷时，偏移值规定为正，相反为负。相邻两法兰之间的开口向上或向左舷时，规定曲折值为正，相反为负。生产上为便于施工常用开口值代替曲折值。开口值是指相邻两法兰不平行时其最大间隙与最小间隙之差，用符号 Y 表示。开口与曲折的关系为：YD mm式中：D法兰直径，mm。方法特点：测量简单、精度低，修船时常用。（2）指针法（alignment of shafting by indicating needle method）：采用两对指针对
16、称地安装在相邻两法兰的外圆上测量偏移值和曲折值，如图 11-6b）所示。测量时将相邻两根轴同时同方向回转，每转 900用塞尺分别测量两对指针间的径向间隙 Z 和轴向间隙 Y。上、下两对指针分别以注脚 1 和 2 标记，可测得垂直方向第 11 章：船舶轴系的检修Z1 上、Z1 下、Z2 上、Z2 下和 Y1 上、Y1 下、Y2 上、Y2 下和水平方向 Z1 左、Z1 右、Z2 左、Z2 右和 Y1 左、Y1 右、Y2 左、Y2右间隙。依下式计算出垂直平面内的偏移值和曲折值：（Z1 上Z2 上）+（Z1 下Z2 下）4 mm（Y1 上Y2 上）-（Y1 下Y2 下）2D mmm水平平面内的偏移值和曲折值：（Z1 左Z2 左）+（Z1 右Z2 右 ）4 mm（Y1 左Y2 左）-（Y1 右Y2 右）2D mmm方法特点：测量精度较高，当法兰外圆腐蚀或两法兰直径不等时采用指针法测量可
