尾管、尾轴组件的制造和装配工艺设计及检验

1、.第一章 艉轴管、螺旋桨轴组件的制造和装配工艺及检验第一节 艉轴管、螺旋桨轴组件的制造及检验(内场工程)一、 艉轴管泵压艉轴管一般由前、中、后段三部分组成，前后端为铸钢件，中段为板件卷制而成，其相互间焊接联接。泵压前须检查电焊质量，板件焊缝UT加着色探伤，铸钢件与板件焊缝着色探伤。（一） 工艺过程如图1-1所示，艉轴管两端用闷板和连接螺栓接拢，平面用O型圈密封，先用自来水软管接到进水阀8，向尾管内灌水直到透气阀4有水流出，把阀4 、阀8关闭，拆去自来水软管，用压水泵的软管与进水阀8接妥，按艉轴管图的压水要求压力进行泵水，压力达到要求后（0.2Mpa钢规第三篇11.2.5.6），关闭进水阀8，检

2、查艉轴管及焊接处有否渗漏现象，同时检查艉轴管焊接质量。经过检查合格后，才能把艉轴管送至下一工序，即送船体部门进行定位焊接。图1-1 艉轴管泵压示意图1艉轴管 2闷板 3连接螺栓4透气阀5压力表6螺母7压水泵8进水阀9密封圈（二） 检验内容1 要求提供材质报告，磁粉探伤报告，超声波探伤报告，（检验要求可参照船体铸钢件检查标准JCSSTI-1978）；2 要求提供铸钢件产品证书，核对产品证书号及炉号的钢印；3 检查压力表是否在有效期内；4 打开放气阀确认没有空气；5 根据钢规第三篇11.2.5.6要求，检查压力表压力为0.2Mpa，确认艉轴管焊接处没有渗漏现象。二、中间轴及螺旋桨轴机加工检验 中间

3、轴及螺旋桨轴机加工检验应在机床上进行，检验内容如下：（一） 要求提供材质报告，核对产品证书号及炉号的钢印；（二） 检查测量所用仪表及磁粉探伤仪器的有效期，检查磁粉探伤操作人员的操作证书是否有效；（三） 轴表面磁粉探伤检查，检查区域为：1 螺旋桨轴锥度处；2 法兰圆角处；3 圆弧过渡处；4 轴承处；（四） 机加工尺寸及精度检验1 按图检验长度及外圆尺寸，轴外圆尺寸用外径千分尺测量垂直与水平方向两个位置的尺寸，测量表面粗糙度（用粗糙度仪或样板），用百分表测量径向及轴向跳动是否符合图纸要求（轴在机床上旋转，百分表放在要测量的位置，百分表波动的范围即为跳动值）。根据测量的轴垂直与水平方向两个位置的外圆

4、尺寸，检查椭圆度及不柱度是否符合要求。要求可参照批准图和CSQS；2 用百分表测量螺旋桨轴螺纹与螺母间隙是否符合要求；3 用圆弧样板检查轴径圆弧过渡处的过渡圆尺寸，要求不漏光，过渡光顺，表面粗糙度应符合要求；螺纹退刀槽也应过渡光顺。三、 轴系联接法兰螺孔及螺栓加工检验（一） 工艺过程1 联接法兰铰孔前对中如图1-2，将配对的轴安放在能上下、左右调节支架上，调整轴的位置，使两法兰的位移与曲折值不大于0.03mm。然后用联接螺栓将法兰紧固，两法兰间应接触紧密，0.03mm塞尺插不进。曲折值用刀口尺和塞尺或百分表测量不大于0.03mm。2 联接法兰铰孔 将铰孔机安装在轴上，调整铰孔机的高度，使铰孔机

5、的镗排中心与孔的中心一致（孔的粗加工在镗床上已分别加工好，一般放3mm余量）；然后在镗排上安装磁性吸铁座及百分表，将百分表对准发兰平面，旋转镗排，测量孔与平面之间的垂直度，应不大于0.03mm，否则应调整铰孔机直到达到要求为止。调整好铰孔机后固定之，然后就可以镗孔了，孔的尺寸镗至比要求尺寸小0.20mm时，换浮动铰刀，加油，从离铰孔机远的方向向近的方向进刀铰孔。一个孔铰好后，配制紧配螺栓装入此孔后，才能进行第二个孔的加工。一般需配2-3个紧配螺栓，安装后可转动轴进行其余孔的加工。（二） 检验内容1 检查测量所用仪表的有效期；2 检验两法兰的位移与曲折值不大于0.03mm；3 检查孔的表面质量；

6、4 测量孔垂直与水平方向两个位置的内径尺寸是否在公差内，并计算椭圆度及不柱度是否符合要求，一般椭圆度不大于0.01mm，不柱度不大于0.02mm。用粗糙度仪或样板检查表面粗糙度是否符合要求。要求可参照批准图和CSQS。(三) 螺栓的加工和检验螺栓的加工分粗加工和精加工两步，粗加工除外圆放余量以外，其余均按图纸的要求加工，一般外圆放3 mm余量。精加工根据发兰螺孔铰孔的实际尺寸仅加工外圆。先车床加工放0.20-0.30mm余量，然后进行磨销加工，与孔的过盈量一般为0.005-0.015mm(根据直径的大或小过盈量有所不同)。 螺栓的检验内容如下：1 要求提供材质报告，核对产品证书号及炉号的钢印；

7、2 检查测量所用仪表及磁粉探伤仪器的有效期，检查磁粉探伤操作人员的操作证书是否有效；3 检查螺栓的表面质量；4 测量螺栓垂直与水平方向两个位置的外径尺寸是否符合过盈量的要求，并计算椭圆度及不柱度是否符合要求，一般椭圆度不大于0.01mm，不柱度不大于0.02mm。用粗糙度仪或样板检查表面粗糙度是否符合要求。要求可参照批准图和CSQS；5 螺纹应用环规进行检验；6 外圆表面磁粉探伤。四、螺旋桨轴与螺旋桨锥孔的拂刮及检验（一） 工艺过程螺旋桨锥孔与螺旋桨轴的锥度应有良好的配合，一般采用对螺旋桨锥孔进行拂刮，因此要求螺旋桨锥孔缩小0.2-0.4mm。螺旋桨锥孔与螺旋桨轴的拂刮方法，一种是竖起来拂刮，

8、一种是横放拂刮，如果有条件的最好是竖起来拂刮。如图1-3所示，把螺旋桨放置在搁凳上，用固定扳手把螺旋桨固定在搁凳上，搁凳放置在预埋件7上，用水平仪9放在螺旋桨平面上。调整搁凳使螺旋桨处于水平位置后，把搁凳用连接螺栓6固定在预埋件上。螺旋桨轴1用专用吊板3连接后吊起，用框式水平仪9检查垂直度。然后用蓝油均匀地涂在螺旋桨轴锥部表面上。一切工作作妥后，吊车慢慢地放下直至到位，用0.05mm塞尺检查螺旋桨的大小端后，用液压千斤顶把尾轴顶松，吊车把螺旋桨轴吊起，检查螺旋桨锥孔的接触面积与接触点。根据接触情况，可先用一般砂轮的风磨机修正，用以上方法重复检查螺旋桨锥孔的接触情况。拂刮时，螺旋桨锥孔小端没有色

9、油处也要磨去，以防液压泵紧时被卡住。修正至较理想的状态时，可用100粒的油石砂轮风磨机修正，这样即可提高螺旋桨锥孔的接触面，又可提高螺旋桨锥孔表面的粗糙度。再重复以上的检查方法修正之，直到达到验收标准。检验结束后，将螺旋桨大端的位置划在轴上，并做好记号，将螺旋桨轴与螺旋桨周向相对位置划线做记号，以便在船上安装是作为依据。测量螺旋桨大端至螺旋桨轴法兰外平面之间的距离，作为计算主机轴系前后位置的重要数据。测量螺旋桨轴小端(应在螺旋桨内)离螺旋桨小端的距离，计算安装后的距离，是否与批准图相符。1. 螺旋桨轴 2. 螺旋桨 3. 吊板 4. 搁 架 5. 压板 6. 螺 栓 7. 液压千斤顶 8. 框

10、式水平仪图1-3 螺旋桨轴拂锥孔示意图（二） 检验内容1 观测螺旋桨轴锥度及螺旋桨锥孔表面质量，是否有表面损坏现象，根据损坏的实际情况决定是否进一步探伤；2 在螺旋桨轴锥度处均匀地涂上蓝油，蓝油要涂得薄。如果太厚则不能反映实际接触面情况，蓝油不能含有柴油之类渗透性较强的物质，否则也不能反映实际接触面情况。3 检验标准为螺旋桨锥孔内蓝油分布均匀，在每25 X 25mm内不小于3个接触点，实际接触面积应不小于70-75%，大端、小端0.05mm塞尺插不进，一般大端比小端略硬一些为好。可参照CSQS 和钢规第三篇11.4.5.2。四、 前后轴承加工检验(见艉轴管镗孔检验)第二节艉轴管、螺旋桨轴组件的

11、安装及检验(外场工程)船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分。轴系的主要功能是将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨在水中旋转时产生的轴向反推力传给船体，以推动船舶航行。 船舶轴系是指主机输出端法兰起到艉轴止，包括推力轴、中间轴、螺旋桨轴、联轴器、推力轴承、中间轴承、艉轴管等部件的总成。由于船舶的吨位、任务、船体型线以及动力装置的不同，故轴系的结构型式及其组成部件也不同。轴系根据船上所安装的主机台数，可分为单轴系、双轴系和多轴系；根据主机的位置可分为长轴系及短轴系。为确保轴系长期安全正常地运转，除在轴系设计时应保证具有足够的强度及刚度外，轴系安装的好坏是个重要因素。其各轴段的应力及各轴

12、承上的负荷是否合理，主要取决于轴系校中质量的好坏。图1-4艉管轴系装置如图1-4艉管轴系装置由螺旋桨轴、螺旋桨、中间轴及主机曲轴彼此之间用法兰联轴器连成一体。中间轴用一个滑动式中间轴承支持，并用调节垫块定位后用螺栓紧固在轴承基座上。艉轴管与船体艉柱焊为一体。 此轴系安装的工艺过程与所采用的轴系校中方法密切相关。但就安装工艺过程的顺序而论，还是有一定的规律性。图1-5为轴系安装工艺流程方框图。定轴系中线基准点定轴系艉轴管中心线 划艉轴管镗孔基准线 艉轴管镗孔并配前后轴承 安装前后轴承 安装后密封油管并密性，安装温度传感器安装螺旋桨轴、测量轴承间隙 安装前后密封及润滑装置 安装螺旋桨及螺母，将军帽

13、 艉轴管及前后密封压油 定位中间轴承基座、中间轴及中间轴承到位 按法兰允许偏中值校中 连接轴系 测力法定位中间轴承 配制中间轴承垫块 中间轴承在基座上固定 测量主机曲臂差 轴系试车交验 图1-5 轴系安装工艺流程图 由上述轴系安装流程图可知，轴系安装工程所包含的工作是多方面的。但就其主要工作内容而言，有如下几个方面。一、轴系中心线的测定（也称轴系照光或轴系望光拉线）（一）轴系望光拉线应具备的条件1. 机舱前舱壁以后和上甲板以下的船体结构的主要焊接工作和矫正工作已完毕，机舱前舱壁向船首的一条环形大焊缝焊装结束。2. 主船体艉部区域的双层底、艉尖舱，机舱内与船体结构连接的油水舱密性检验结束；3.

14、机舱内大型设备底座焊接完毕，大型设备吊装到位；4. 望光拉线过程中，应停止船上有较大振动物件的吊装和有严重噪音干扰的作业；5. 望光拉线应在夜间或无日光直接照射的环境下进行，机舱内两边的温差应不大于2；6. 船体基线绕度应在规定范围内，机舱内前舱壁与艉尖舱轴壳之间全长范围内的绕度差为±25mm，相邻横舱壁之间的绕度差为±15mm。根据船体基线，已在主机前和艉部树立轴系中心线光靶（图1-6所示的H为轴系中心线至船体基线的距离。机舱内船体中心线和相关肋位线已标出。图1-6 轴系望（照）光拉线示意图A艉管后端中心调节器 C艉管前端中心调节器 H艉基准光靶 G艏基准光靶 h基线至轴

15、系中心线的距离 K望（照）光仪(二) 确定轴系中心线轴系中心线（理论中心线）是安装轴系的基准，而测量轴系中心线的方法有多种，如拉线法和望光法（照光法），目前最常用的方法是望光法（照光法）。望光法（照光法）又分两种：激光法和望远镜法，望远镜法相对较精确。望光法（照光法）的目的是测量轴系的理论中心线，测量艉轴管是否有加工余量。在艉轴管前后端面上，画校调圆打上洋冲，作为镗排校调的依据。 1首先定出轴系中线的基准点图1-6为轴系望光拉线示意图。从图中可看出，纵向在主机自由端的艏基准光靶G之前定位望远镜（激光仪）K，上下左右调节望远镜（激光仪）使其中心线与艏、艉基准光靶(G、H)的中心在一条直线上，此直

16、线即为轴系理论中心线。固定望远镜（激光仪），调整艉管前后两端中心调节器C、A，使中心调节器C、A上的中心孔对准望光镜中的十字线交点，此两点的连线即为艉管中心线。望远镜（激光仪）K也可定位在艉基准光靶H之后，操作方法与上述一致。 2按轴系中线划出艉管镗孔线及镗孔。 （1） 检查艉管位置 按轴中心线检查艉管的同轴度，以确保有足够的加工余量按图纸尺寸镗出规定尺寸的孔径。如检查不符要求，应适当调整中线位置。但轴系中心线偏差短轴系(15m)不得大于左右±3mm，上下±7mm，长轴系(>15m)不得大于左右±7mm，上下±10mm。 （2）划镗排校调圆 完成上

17、述检查后，可按轴中心线在尾管平面上划十字线。以C、A中心调节器上的中心孔为圆心，在尾管平面上划圆，并在通过十字线的点上敲出四点记号（洋冲）。此四点即为镗孔基准。 （3）镗孔采用专用的镗孔设备镗排按上述四点基准进行定位。如艉管较长，须在艉管内的中部固定一个中间轴承，托起镗排，以消除镗排绕度的影响。镗排定位后即可进行镗孔。（4）轴系中心线的复测（复光）其轴心线与镗孔基准线的偏差轴系中心线的复测（复光）的目的是：测量镗加工后的孔的轴心线与镗孔基准线的偏差，偏差应不大于0.10mm。测量的方法一般有以下几种：1） 在艉管孔的镗加工结束后，艉管的两端面加工之前，以第一次轴中心测量时所做的洋冲记号为依据，

18、用单脚卡钳测量镗排的中心线与此中心线的误差。2） 在艉管孔、两端面的镗加工结束之后，拆镗排之前，在镗排的前端固定一个望远镜，转动镗排，以主机前端的光靶为基准（光靶上贴坐标纸），测量其偏差。3） 镗排拆去以后，重复操作1，测量其偏差。（三） 检验内容1 检查所有测量仪器仪表的有效期；2 检验轴系中心线测定（也称轴系照光或轴系望光拉线）的条件；3 轴系中心线偏差(与基准光靶的偏差) ，短轴系(15m)不得大于左右±3mm，上下±7mm，长轴系(>15m)不得大于左右±7mm，上下±10mm；4 检查基准光靶、望远镜及艉轴管前后光靶在一条直线上，检查艉轴

19、管端面的洋冲所决定的中心线的准确性；5 检查轴系中心线与舵系中心线的相交度，载重量大于10万吨应不大于5-8mm，载重量不大于10万吨应不大于4-6mm；6 检查轴系中心线与舵系中心线的垂直度，应不大于1mm/m；7 复测轴系中心线（复光），镗加工后的孔的轴心线与镗孔基准线的偏差，偏差应不大于0.10mm。8 以上一些标准可参照批准图和CSQS。二、 艉轴管镗加工后完工检查和艉轴管轴承机加工检查1. 检查所有测量仪器仪表的有效期，要求提供艉轴管轴承产品证书；2. 检查表面质量，是否有裂纹、气孔等缺陷，如气孔的大小不大于4mm，150X150不多于9点，则只要将其锐角磨去即可，否则要补焊。可参照

20、船体铸钢件检查标准JCSSTI-1978；3. 检查表面粗糙度是否符合要求（Ra6.3m）；4. 检查椭圆度、不柱度是否符合要求；5. 检查艉轴管端面与孔中心线的不垂直度是否符合要求（不大于0.15mm/m）；6. 艉轴管孔不能倒锥度；7. 艉轴管轴承孔的中心应比外圆中心高半个间隙，“TOP”标记向上；8. 艉轴管轴承外圆与相应的艉轴管孔的配合过盈0.02-0.05mm。艉轴管轴承外圆粗加工后放0.5mm的余量，待冷却后精加工。配合应在早晨或晚间车间与室外温差不大时进行，否则要进行温度补偿；9. 以上一些标准可参照批准图和CSQS。三、 安装艉轴管轴承、螺旋桨轴、密封装置 （一） 安装艉轴管轴

21、承Px（KN） 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 D1（mm） 前轴承 1艉轴管前后轴承的装配过盈量为0.020.05mm，压入时压力参照CB/Z233的要求（见图1-7）。Px（KN） 1200 1000 800 600 400 200 0 200 400 600 800 1000 D1（mm） 后轴承图1-7 标准压入力Px与轴径DI的关系2图1-8是尾管轴承压配示意图，采用液压压入法，将前后轴承分别压入尾管内。安装轴承前，应认真清洁，喷上润滑剂二硫化钼（可防咬死），将轴承放入艉轴管内。量取轴承伸出的长度，一般量3-4点应相等，说明艉轴

22、管与轴承的中心线在一条直线上。 图1-8 尾管轴承压配示意图1. 尾管 2. 轴承 3. 压板 4. 双向液压千斤顶 5. 高压软管 6. 电动液压泵7. 长螺栓 8. 螺母 9. 支撑架 10. 导向滑轮3根据轴承直径可查出压入力的范围，压入时记录每50mm压入量时的压力，直至全部压入。压力和位移应有线性关系，如从某位移起线性关系发生改变，可能是艉轴管与轴承某些部位已咬死，此时应停止压入，待查明原因再后决定该继续压如还是拉出检查。注意轴承是有上下的，“TOP”标记向上。核对产品证书钢印号码及船级钢印。4 艉轴管前后轴承如果压入力偏离上限很大，可以在压入过程中即可计算出，停止压配工作。因为压入

23、力和压入距离是线形关系，千万不要等偏离上限时再停止压配工作，否则将给轴承拉出时带来麻烦。等轴承拉出后查找原因，解决后再进行压配。如压入力偏离下限，则根据情况而定，如偏离量很大，则将轴承拉出后查找原因，一般情况下是换个轴承。5 因为轴承是偏心的（相差半个间隙），一般是轴承内孔中心相对外圆中心偏上总间隙的一半。因此轴承是不允许在压入过程中被转动的，一旦转动后，将会产生轴中心线的偏离。一般这种问题出现后，马上停止压配，采取防转措施，利用艉轴管平面螺孔，设计一只防转工装伸入轴承外圆直槽内作为导向工装即可。 （二）安装艉轴管内后密封管并密性，试验压力为2.5-3.5bar。安装艉轴管内温度传感器，测试正

24、常后，清洁检查即可安装螺旋桨轴。 （三）安装螺旋桨轴螺旋桨轴的前端是固定法兰，所以螺旋桨轴是机仓内向外塞入艉轴管。螺旋桨轴的前端是可拆法兰，螺旋桨轴就可从机仓外向内塞入艉轴管，一般是将轴放在专门的小车上将螺旋桨慢慢推进。当螺旋桨轴塞到位后，用长塞尺测量螺旋桨轴与艉轴管轴承的上下及左右间隙。上部应是图纸要求的总间隙；左右间隙应是总间隙的40%60%之间；下部应0.05mm塞尺插不进。测量左右间隙时，因有油槽，故测量位置应借开油槽，在稍偏离油槽向上方向的位置测量。特别注意安装螺旋桨轴过程不要碰伤轴承表面，以免发生不必要的损失。 （四） 安装密封装置 螺旋桨轴前密封装置应在螺旋桨轴未塞入艉轴管前套入

25、尾轴中，当尾轴在尾管中到位后才能正确安装。尾轴后密封装入尾轴后，正确位置等螺旋桨装上后才能定。 四、安装螺旋桨 （一）工艺过程螺旋桨与尾轴连接之前，其锥孔已在车间里拂配好。首先用有机溶剂清洁螺旋桨轴锥度表面和螺旋桨锥度表面，保证表面无油脂和各种垃圾。检查内场拂磨时，螺旋桨轴与螺旋桨周向相对位置的划线记号是否对准。检查所有测量仪器仪表是否在有效期内。套合时，应分别测量螺旋桨与螺旋桨轴的温度，如它们的温度不相等，取温度较低的数值作为查取压入量的依据。根据所测量的温度，在温度压入量曲线中查取对应的压入量。温度压入量曲线是根据钢规第三篇第11章11.4.5.1计算而得，如图19。套合后安装（液压）螺旋

26、桨螺母，因螺旋桨螺母很大，必须用专用工装大型螺母旋入工装如图110所示。图19 温度压入量曲线1. 吊环本体2. 调节螺杆3. 滚轮4. 锁紧螺母图110 大型螺母旋入工装示意图图111螺旋桨安装螺旋桨的安装见图111。其压入和压入量检验一般分两步进行：1干装配压入螺旋桨检验按图111所示将A阀打开，并关闭B阀，用泵向液压螺母活塞加压，当压力表读数为P0=5MPa时将百分表读数调至零位，即X0=0，再加压使X1=0.5mm得P1，X2=1mm得P2，X3=1.5mm得P3，X4=2mm得P4。用坐标纸绘出p=f(x)曲线。将线延长交X轴于点xa，得a值，则xa为求得的实际压进量的起点，X4为干装配压入量终点，参见图112。图112 螺旋桨压进量压入压力曲线图2湿装配压入螺旋桨检验按图111所示将A、B阀同时打开，使液压螺母产生推力，同时压力油压入轴与桨毂结合锥面之间，使表面产生弹性变形而作径向涨（毂孔）缩（轴），从而将螺旋桨轴向压进。每推进0.50mm记录一次油压，直到螺旋桨推进到规定的压进量要求时停止泵压。然后，打开B阀，先释放径向压力，保持15-20分钟百分表的读数应不变，由于材料的弹性恢复，使桨毂孔锥面与轴锥面之间形成过盈配合，然后释放轴向压力，安装尾轴螺母并旋紧。并用0.03mm塞尺检查螺母与螺旋桨贴合面，安装螺母防松装置。 螺旋桨安装好之后，调整