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第三节 轴系状态的检验
航行中轴系、螺旋桨可能产生各种故障，需要进行船员自修或进厂修理。为了准确地确定修理范围、修理项目、修理方案和修理工作盘，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，不可轻易进行。修理时对修理质量的监督和检验亦应严格否则，不仅造成经济和船期的浪费，更重要的是影响船舶的安全航行。
一、轴系修理前的检查
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，各种测量数据和运转情况，不仅是进行修理的依据，而且是修理质量评估的依据。主要检查内容：
（1）检查轴系零件的振动情况，测量各轴承处轴颈的径向圆跳动量；
（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
(l)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、申问轴、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。
二、轴系校中状态的检查
船舶经过一段时间营运后。由于轴承磨损、船体变形或海损事故等造成轴系校中状态的变化，即轴系中心线发生弯曲、各传动轴之间产生不同轴的现象。
新造船舶或经大修船舶的轴系校中质量好坏和营运船舶的轴系校中状态好坏，对轴系和主机的正常运转以及船舶振动均有很大影响，特别是对轴径大、轴承间距小、刚性强的轴系影响更为显著。轴系校中质量差和校中状态变坏却会在运转时引起尾轴承的迅速磨损甚至烧坏，尾轴管密封装置迅速磨损产生漏泄，曲轴臂距差超过规定值，破坏减速齿轮的正常啮合和支承轴的正常工作，引起船体振动等。
轴系校中状态的检查包括轴系中心线偏差程度的检查、尾轴与中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。
1．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
轴系中心线发生弯曲变形将会影响传动轴之间连接法兰的相对位置的变化，使连接法兰处产生偏移和曲折。图9-13示出相邻轴连接法兰处四种相对位置的情况：
图(a)为相邻轴两法兰中心线同轴，即相邻轴同轴，法兰处的偏移值δ和曲折值Ψ均为零；
图(b)为相邻轴两法兰中心线不同轴但平行，即相邻轴轴心线平行，只发生偏移，法兰处的偏移值δ≠0，但曲折值Ψ=0；
图(c)为相邻轴两法兰中心对准，但中心线相交成一定角度，即相邻轴轴心线相交，只发生曲折，法兰处的曲折值Ψ≠0，但偏移值δ=0；
图(d)为相邻轴两法兰中心不对准且中心线相交成一定角度，即相邻轴轴心线相交，同时发生偏移和曲折，法兰处的偏移值δ≠0，曲折值Ψ≠0此种现象是通常发生的情况。
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，来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
相邻轴两连接法兰的轴心线不同轴但平行的现象称为偏移，偏移的数值称偏移值，用符号δ表示；相邻轴两连接法兰的轴心线相交的现象称为曲折，相交角度的大小称为曲折值，用符号Ψ表示。
测量偏移值δ、曲折值Ψ的方法有以下两种：
(1)直尺一塞尺法 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9-14(a)所示。通过以下公式计算求出偏移值δ。
在垂直平面内相邻轴连接法兰上的偏差值δ⊥为：
δ⊥=（Z上+Z下）/2
在水平平面内相邻轴连接法兰偏移值δ_为:
δ_=（Z左+Z右）/2
用塞尺分别在相邻轴连接法兰的上、下、左、右4个位置测量两法兰端面之间的间隙Y上、Y下、Y左、Y右4个数值。通过以下公式计算求出曲折值Ψ。
在垂直平面内相邻轴连接法兰的曲折值Ψ⊥为
Ψ⊥=（Y上-Y下）/D mm/m
在水平平面内相邻轴连接法兰的曲折值Ψ_为
Ψ_=( Y左-Y右)/D mm/m
式中，D——法兰直径，mm。
在修造船中，直尺一塞尺法应用较多。此法简单、方便、灵活，但精度较低。尤其在法兰外圆面、端面腐蚀、粗糙时或两法兰直径不等时精度就更低，甚至无法测量。
(2)指针法 将两对指针对称地安装在相邻轴两法兰的外圆上测量偏移值和曲折值，如图9-14(b)所示。测量时将相邻两根轴同时、同方向、同角度回转，每转90º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Z1上、Z1下、Z2上、Z2下，Y1上、Y1下、Y2上、Y2下和水平方向Z1左、Z1右、Z2左、Z2右，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δ⊥和曲折值Ψ⊥：
δ⊥=[(Z1上+Z1下) - (Z2上+Z2下) ]/4 mm
Ψ⊥=[( Y1上+Y1下) - (Y2上+Y2下)] /2D mm/m
水平平面内的偏移值δ_和曲折值Ψ_:
δ_=[(Z1左+Z1右) - (Z2左+Z2右)]/4 mm
Ψ_=[( Y1左+Y1右) - (Y2左+Y2右)] /2D mm/m
指针法测量精度较高，当法兰外圆腐蚀或两法兰直径不等时采用指针法测量可保证精度，但操作较麻烦。
3）用相邻轴连接法兰上的偏中值检验轴系中心线的偏差度
相邻轴连接法兰上的偏中值是其偏移值和曲折值的统称。检验修理船舶的轴系中心线偏差度是采用直尺一塞尺法或指针法所获得的轴系各对法兰上的偏移值和曲折值来衡量。检验步骤如下：
(1)设置临时支承。通常轴系的每节中间轴用一个中间轴承支承，测量偏中值需拆去法兰连接螺拴，所以应增设临时支承，以支承中间轴。临时支承的位置应以使轴自重所引起的附加偏移值Δδ、附加曲折值ΔΨ最小为原则。图9-15为临时支承位置距法兰端面的距离太近或太远，均使轴自重的影响较大，即Δδ、ΔΨ均较大。所以，一般在距法兰端面(0.18～0.22)L（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设临时支承。
(2)拆去法兰连接螺栓。加设临时支承后，拆去轴系各对法兰上的连接螺栓。如两法兰用中心凸起定位，应在拆去螺栓后使两法兰脱开，中间有0.5～1.0mm的间隙。若连接螺栓锈死，应设法拆除，但一定要保护螺栓孔的螺纹精度。
(3)测量并计算出各对法兰的偏中值。
(4)与标准比较。实测法兰上的偏移值和曲折值应符合船舶轴系修理技术标准表9-3。长轴系为挠性轴，对弯曲变形不敏感，故要求偏差较小；短轴系为刚性轴，轴系稍有弯曲变形就会引起主机尾端轴承和尾轴的尾前轴承产生较大的附加负荷，故要求偏差较大。
CB/T3420-92 表9-3 轴系各法兰校中安装的偏差要求
分类 要求校中部位 偏移δ mm 曲折φ mm/m
长轴系 推力轴与相邻中间轴法兰 ≤0.15 ≤0.20
尾轴与相邻中间轴法兰 尾轴安装间隙的25% δ=0时 ≤0.25（上开口之值）
≤0.50（下开口之值）
中间轴与中间轴相邻法兰 按8.3.2规定的原则：参照尾轴与相邻中间轴法兰的要求稍许降低，各中间轴法兰的δ、φ值基本上是平均分配，但靠近轴系中间部分的法兰，要求可相应降低些。当δ=0时，φmax≤0.6mm/m。合理分配中间轴相邻法兰的δ、φ值。
短轴系 ≤0.25 ≤0.25
≤离合器 ≤0.60 ≤2.00
≤0.40 ≤1.00
弹性橡胶圈连接螺栓联轴器法兰 ≤0.40 ≤1.00
主机曲轴与推力轴（或齿轮轴）法兰 — ≤0.10

2．轴系两端轴同轴度偏差的检验
主机曲轴和尾轴分别位于轴系的两端，故又将曲轴和尾轴称为端轴。检查轴系校中状态时，还应对尾轴与中间轴，中间轴与推力轴或与曲轴的同轴度偏差进行检查，即对轴系的两端轴同轴度偏差进行检查。测量出两端轴法兰的总偏移值δ总和总曲折值Ψ总，以判断轴系中心线的技术状态。
轴系中心线产生同轴度偏差是由于轴系长期运转使轴承过度磨损、船体或机座变形或发生严重的海损事故等，致使两端轴发生偏离。生产中采用平轴法、平轴计算法，拉线法或光学仪器法等来检测同轴度偏差。以下简介平轴法的检验步骤：
（1）按要求在各中间轴增设临时可调支承；
（2）拆去各对法兰连接螺栓并使两法兰脱开；
（3）以尾轴(或曲轴、推力轴)的法兰为基准，自尾向首(或相反)通过逐个调节中间轴承和临时支承来调节中间轴的位置，以使自尾向首(或相反)的每对法兰上的δ=0、Ψ=0；
（4）测量第一节中间轴首端法兰与曲轴或推力轴尾端法兰（或最后一节中间轴尾端法兰与尾轴首法兰)上的偏移值和曲折值，也就是两端轴法兰的总偏移值δ总和总曲折值Ψ总，如图9-16所示；
（5）与标准比较，测量出的两端轴法兰的偏中值（δ总和Ψ总）应符合船舶轴系修理技术标准表9-4。表中L计算为轴系发生弯曲部分的长度，随主机与轴系的连接形式不同有不同的选取方法，如图9-17所示。
轴系中心线允许的总偏差根据所测轴系的计算长度L计算和最小轴径d从表9-4中查出δ总和Ψ总，并以此作出Ψ总 - δ总的坐标三角形。如图9-18所示。例如，采用平轴法测得某轴系的总偏中值δA、ΨA，其在坐标上的交点A位于三角形内(阴影部分)，则该轴系的同轴度偏差在要求的范围之内；若测得的总值中值δB、ΨB在坐标上的交点B位于三角形之外，说明该轴系的同轴度偏差过大，超过规范要求，应进行修理。
三、轴系状态的调整
通过对轴系状态的检验——轴系中心线偏差度和两端轴同轴度的检测，并与标准比较，其结果有以下几种情况：
(1)轴系偏差使和同轴度分别符合表9-3和表9-4的要求，即表明轴系状态良好；
(2)轴系同轴度符合表9-4的要求，但偏差度检测发现轴系有的法兰上的δ、Ψ不符合表9-3的要求。对此应采用调节相关中间轴承和中间轴位置的方法，使法兰上超过标准的δ、Ψ调整到许可范围内；
(3)轴系同轴度不符合表9-4的要求，即轴系的δ总和Ψ总超过标准的规定。与轴系的同轴度误差较大时，表明轴系的偏差度也不符合要求。
为了使轴系同轴度符合要求，必须采用改变两端轴的相对位置来调整轴系的状态。具体的修理方案有三种:
(1)偏心镗削尾轴承或尾轴管，通过改变尾轴中心线的位置，达到与曲轴同轴。但是应保证尾轴承或尾轴管偏心镗削后尾轴承或尾轴管最薄处的壁厚尺寸，以满足强度要求。
(2)当同轴度误差过大，偏心镗削的方法不能使轴线借正时，则应改变主机的位置，使曲轴中心线与尾轴中心线对准，从而使δ总、Ψ总符合要求。但是改变主机位置的工程量很大，并且也受机舱的限制。
CB/T3420-92 表9-4 轴系中心线偏差要求
L计算m 总偏移（δ总=0）mm 总曲折φ总（δ=0）mm/m
轴 的 最 小 直 径 d mm
100 150 200 300 400 500 100 150 200 300 400 500
5 1.25 0.85 0.65 0.42 — — 0.42 0.28 0.21 0.14 — —
10 5.2 3.50 2.60 1.70 1.30 — 0.78 0.51 0.39 0.26 0.20 —
15 11.7 7.80 5.80 3.90 1.90 2.30 1.17 0.78 0.58 0.39 0.29 0.22
20 20.8 13.9 10.4 6.90 5.20 4.20 1.56 1.04 0.78 0.52 0.39 0.31
30 45.8 31.2 23.4 15.6 11.7 4.90 2.34 16.6 1.17 0.78 0.58 0.47
40 83.2 55.5 41.6 27.7 20.8 16.6 3.12 2.07 1.56 1.04 0.78 0.62
50 — 86.7 65.0 43.3 32.5 26.0 — 2.59 0.59 1.30 0.97 0.78
60 — — 93.6 62.4 46.8 37.4 — — 2.34 1.56 1.17 0.94
70 — — — 84.9 63.7 51.0 — — — 1.82 1.36 1.09
80 — — — — 83.2 66.6 — — — — 1.56 1.26
(3)采用偏心镗削尾轴承或尾轴管和改变主机位置的两个措施，即通过改变两端轴的轴线位置来达到同轴。但是此种方法工程量更大，制约的因素也更多。
在船舶轴系的实际运转中，一般轴系的同轴度误差均在允许范围内，仅偏差度容易出现不符合要求的情况，但当个别法兰上的δ、Ψ超过标准时，对轴系的运转无影响。一般不需调整。轴系产生过大的同轴度误差通常是在发生海损事故，船体受到较大破坏时，例如，船舶搁浅使机舱或船尾遭创伤。

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