來源：中國船檢

林虹兆

軸系合理校中對大型軸系的正常運轉和船舶安全可靠的航行至關重要，它是根據船舶軸系的實際結構，按照規定的約束條件，即規定的軸承負荷、應力和轉角等允許范圍，通過校中計算和現場安裝工藝確定各軸承的合理位置，把軸系安裝成規定的曲線狀態，使各軸承的負荷分配均勻，支承截面上的彎矩和轉角在允許范圍內。現場安裝工藝中，為確保軸系校中盡可能接近理論計算狀態，水上階段軸承斜率的精確定位尤為重要。結合現場建造檢驗經驗，總結歸納出帶斜率或抬高中心線的軸承(以下統稱偏心軸承)在軸系水上定位安裝的工藝要點。

1、偏心軸承簡介

大型軸系的重量帶來的軸系擾度不可忽略，特別是艉軸后軸承位置，由于螺旋槳的額外重量，該處的彎曲一般比較大。為避免軸承局部比壓過大，增加軸與軸承之間的有效接觸面積，確保潤滑油膜的有效建立，現在主流的做法是將軸承內孔中心線設計成帶有一定斜率或者整體抬高一點，軸承外圓仍然與艉管同心(斜鏜孔方式已不常見)。根據CCS船舶建造檢驗管理軸系課題組發布的艉軸承高溫原因研究報告顯示，由于鏜孔壓裝或整體艉管定位偏差導致軸與軸承的相對傾角得不到有效保證是引起艉軸承高溫Z常見的原因，雙斜率軸承和沒有前軸承的軸系尤為敏感。

基于上述原因，《鋼制海船入級規范》(以下簡稱規范)第3篇12.5.3.6條規定，在尾管后軸承支點處，螺旋槳軸與尾管后軸承的相對傾角，在靜態下應不超過3.5×10-4 rad(約0.35mm/m)。以某13800DWT項目軸系為例，如下圖1所示，按照批準的《軸系校中計算書》中簡化的軸系支撐計算理論曲線圖顯示，尾軸在后軸承支撐點位置與水平的傾斜角大約為0.4mm/m(以下均簡稱)，如果采用常規軸承則超過規范要求。

圖1 某13800DWT軸系簡化支撐理論曲線圖

廠家結合其他限制計算結果和成熟經驗，Z終確定艉軸后軸承中心線斜率為0.24mm/m，艉軸前軸承中心線抬高0.3mm，如下圖2左右所示。因此理論上軸與后軸承之間的傾斜角降低為0.16mm/m，滿足規范要求的軸與軸承靜態下傾斜角不超過0.35mm/m。

圖2 某13800DWT艉軸前后軸承內孔結構形式

2、偏心軸承軸系的水上安裝方法

按照CCS持證規則要求，艉軸承和艉管均需按照批準的圖紙尺寸加工并持有產品證書，也就是說軸承內孔本身的偏心加工數據已經得到我社產品驗船師的認可，作為建造現場的驗船師，則需要保證軸承Z終上船定位后其空間位置的準確性，即軸承內孔中心線與水平面之間的斜率值等于設計值。

目前船廠在水上主要采用兩種軸系安裝工藝：一是采用艉管定位并鏜孔，船廠自己壓裝軸承的方式；二是采用先將軸承壓入艉管，該過程由外包方進行，船廠僅對整體艉管進行環氧定位。根據規范第3篇12.5.5.4條要求：尾軸承壓裝完成后，應測量尾軸承處斜度，因此前者對船廠技術能力要求較高，主要難點為：鏜孔精度要求較高，并需要考慮鏜排擾度對軸承外圓和艉管內孔配合的精度影響；壓裝結束后，需要測量安裝好的軸承相對水平面的斜率和抬高值，限于篇幅本文不再詳述。后者相對簡單，以13800DWT項目為例，船廠艉管和軸承打包給某廠家，艉管和軸承分別由CCS認可廠家生產并持證，該廠家完成軸承壓裝工作，并提供壓裝和測量過程的數據報告，船廠和建造驗船師的主要工作就是怎樣將艉管準確的定位在船上，定位工藝的控制要點將在下一節詳述。

3、偏心軸承整體艉管定位的工藝要點

首先，對于偏心軸承的整體艉管，驗船師必須驗證壓裝數據報告，若船廠無入庫測量斜率的能力，驗船師有權利要求見證廠家壓裝測量的全過程，確保艉軸承壓入艉管之后不會因其外圓與艉管內孔配合的誤差影響整體艉管的偏心值，做到過程監控無死角。如下圖3所示，為13800DWT經驗船師見證的廠家軸承壓裝測量數據報告。

圖3 某13800DWT外協廠家軸承壓裝測量報告

其次，檢查整體艉管的定位標記，正常情況會有4個TOP標記，分別在前軸承、艉管前軸承座、后軸承、艉管后軸承座上，這四個標記點理論上必須在同一面上，且該面通過艉管的中心線，如下圖4所示，為13800DWT艉軸前軸承和前軸承座上的TOP標記。該標記主要有兩個作用：一是確保前后軸承壓裝方向的準確性，防止前后軸承壓裝的相對位置出現周向旋轉偏差；二是作為現場艉管周向定位使用，確保艉管在順逆時針方向上的準確性。

圖4 13800DWT艉管前軸承座及前軸承上的TOP標記

Z后，艉管在船上的定位，確保軸承與水平方向的偏心值滿足設計要求。偏心軸承的整體艉管的定位跟普通整體艉管的定位在基本工藝上是一致的，采用拉線、照光、拉線照光結合的方式都是可以的，相對來所照光方式更加準確，不同之處有兩點：一是偏心軸承的整體艉管的定位是以軸承外圓或者艉管軸承座內圓為參考，讓理論軸系中心線跟上述兩者的中心線重合；二是偏心軸承艉管需要特別注意艉管周向的定位，通過旋轉艉管的方式，Z終需要讓4個TOP標記點在12點鐘方向。如下圖5所示，13800DWTZ終艉管定位后，其中艉軸承座的TOP標記的位置正好在12點方向。

圖5 某13800DWT艉管定位后12點鐘方向的TOP標記

4、工藝的改進

偏心軸承整體艉管精確定位的難度就在于周向定位的準確性，如果不能夠精確的保證軸承在周向的位置，則出現的直接后果就是軸與軸承之間的實際傾斜角不能達到理論要求，同時軸承的左右間隙可能出現嚴重不均的現象，后者尤為明顯。從目前廠家采用的TOP定位標記來說，很難精確的將軸承定位在設計的理想位置，因為TOP標記由3個字母組成，現場驗船師也只能通過肉眼觀察的方式將其定位在12點鐘方向。筆者通過思考，提出改進建議：船廠在與廠家進行技術協議簽訂的時候，要求廠家將TOP標記改為標記線，即在軸承和艉管端面分別做4根豎直的標記線，如下圖6所示。現場在進行周向定位時，讓艉管旋轉到該標記線位于Z上方且垂直水平面時，即可認為艉管周向上定位已經到位。船廠接受了筆者的建議，在后續船舶建造時采取了改進工藝，從測試的數據來看，后續船的軸承左右間隙在均勻性上得到了極大的改善。

圖6 某13800DWT項目改進的TOP標記線

5、總結

偏心軸承整體艉管的定位相對普通整體艉管的定位技術難度更大，熟練掌握整個工藝過程的要點和不同點是大型軸系水上安裝的關鍵，也是合理校中的前期保障。工藝精度的提升是基于實踐的總結，創新的提出將TOP標記改為標記線，解決了艉管周向定位誤差大的問題，改善了軸承左右間隙的均勻性。

作者簡介

林虹兆：CCS重慶分社涪陵辦事處驗船師，主要從事新建船舶和營運船舶輪機電氣專業檢驗工作。先后在揚州中遠海運重工和重慶川東船舶重工等廠區參與400K-VLOC、13500TEU、13800DWT油化船、650客位內河豪華旅游客船等船型的建造檢驗工作，在重慶港、萬州港和涪陵港參與內河豪華旅游客船、集散兩用船、油化船、客滾船、滾裝貨船等船型的營運檢驗工作。