位俊涛-大连海事大学毕业论文-59500吨成品油船轴系生产设计及安装工艺

'大连海事大学┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊毕业论文二○一一年七月 59500成品油船轴系生产设计及安装工艺专业班级：船舶与海洋工程姓名：位俊涛指导教师：侯岩滨继续教育学院 摘要船舶轴系是指从主机或传动装置的输出端到螺旋桨之间的动力传动构件总称。轴系的构件中有螺旋桨、中间轴、推力轴、隔舱填料函、中间轴承、推力轴承、尾管及尾管艉、艉密封件等等，轴系位于主机和螺旋桨之问。轴系的主要功能是：将船舶主机发出的功率传给螺旋桨，同时叉将螺旋桨在水中旋转产生的轴向反推力通过轴系中的推力轴承传给船体，使船舶根据驾驶指令而航行。由于主机是船上最大的动力源，因此可以说船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分。本文主要介绍轴系主要部件的设计及轴系布置设计；绘制轴系布置图、尾轴尾管装置图、尾轴管、中间轴、尾轴施工图；设计中间轴、尾轴加工工艺、尾轴管前轴承座铸造工艺和轴系安装原则工艺。关键词：船舶轴系；中间轴；中间轴承；推力轴承； AbstractShipshaftistopointtofromthehostortransmissiondevice,theoutputterminalofthepowertransmissioncomponentsbetweenpropellerofthegeneral.Theshaftoftheaxispropellers,component,thrustshaft,bulkheadstuffingbox,intermediatebearings,thrustbearing,tailpipeandthetailpipestern,sternshaftsealingandsoon,inthehostandthequestionofpropeller.Themainfunctionsoftheshaftis:willhostthepowertoshipapropeller,andatthesametimeinthewaterrotatingpropellerforkwillproduceaxialFanTuiLithroughthethrustbearingshaftsystemtomaketheshiphull,accordingtothecommandsofthevoyage.Duetotheship"slargesthostisthepowersource,thereforewecansayshipshaftMarinepowerplantistheimportantpart.Thispapermainlyintroducestheaxisofthemainpartsofshaftsystemdesignanddecorateadesign;Drawaxisarrangementplan,shafttailpipedevicefigure,shafttube,theaxis,tailshaftconstruction;Designtheaxis,shaftprocessingtechnology,tailshafthousingscastingprocessandbeforethepipeaxisinstallationprocessprinciple.Keywords：marineshafting;intermediateshaft;intermediatebearing;thrustshaft;thrustbearing; 目录第1章前言………………………………………………………………………………1第2章59500成品油船总述……………………………………………………………22.1本船概貌…………………………………………………………………………………22.2主要尺度及性能…………………………………………………………………………22.3航速、续航力及燃油消耗量……………………………………………………………32.4船体主要结构简况………………………………………………………………………32.5主推进装置简况…………………………………………………………………………42.6轴系零部件材料选用……………………………………………………………………5第3章59500成品油船轴系生产设计……………………………………………………73.1通则………………………………………………………………………………………73.2轴系的计算………………………………………………………………………………73.3尾轴管装置设计…………………………………………………………………………93.4轴系的组成与布置……………………………………………………………………10第4章轴系加工安装工艺设计…………………………………………………………114.1中间轴加工工艺设计…………………………………………………………………114.2尾轴加工工艺设计……………………………………………………………………144.3尾轴管前轴承座铸造工艺设计………………………………………………………164.4轴系安装原则工艺设计………………………………………………………………19参考文献……………………………………………………………………………………25致谢…………………………………………………………………………………………26 第一章前言是船舶动力装置的重要组成部分，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航行的目的。船舶轴系的结构较为简单，但作用十分巨大，维护管理好轴系，对保证船舶的安全航行十分重要。本论文设计内容包括轴系主要部件的设计及轴系布置设计；绘制轴系布置图、尾轴尾管装置图、尾轴管、中间轴、尾轴施工图；设计中间轴、尾轴加工工艺、尾轴管前轴承座铸造工艺和轴系安装原则工艺。[26] 第二章59500DWT成品油船总述2.1本船概貌本船为钢质单甲板、双壳体型、单桨、柴油机推进的成品油船。本船有球形船首、倾斜首柱、方尾和流线型半悬挂舵，并在尾部设置节能用的补偿导管及尾鳍。本船设有首楼和尾甲板室，机舱、起居处所和驾驶室均布置在尾部。本船设有专用压载水舱、原油洗舱系统、惰性气体保护设施。本船设有10道水/油密横舱壁，3道油密纵舱壁，把船分隔为6对货油舱、两个污油水舱、专用压载水舱，工作淡水舱、机舱、泵舱、首尾尖舱等。货油舱及污油水舱均为左、右舱。货油舱区为双壳双底，货油舱在中间，两侧及双底内为专用压载水舱，作压载及保护用。首尖舱用作压载水舱。尾尖舱上部为压载水舱，下部为冷却水舱。机舱区域设置双层底，内底板水平伸向两舷，并用作燃油舱、重柴油舱、滑油循环舱、隔离舱、含油水舱和舱底水舱。在机舱前端两舷侧设置燃油深舱，其中间为泵舱。在机舱后端设有逃口，可分别从底舱、C平台、B平台、A平台直达上甲板露天部位。另外，在机舱集控室也设逃口至上甲板。应急消防泵舱设置在舵机舱平台下，尾尖舱壁后。2.2主要尺度及性能总   长Loa(m)：228.6m垂线间长Lpp(m)：219m型    宽 B(m)：32.2m型    深 D(m)：20.6m设计吃水d(m)：12.5m结构吃水ds(m)：14.4m2.3航速、续航力及燃油消耗量试航速度：在设计吃水10[26] .5m时，主机发出选定最大持续功率，并在风力不超过3级的平静海面，考虑浅水影响条件(试航水深＞50m)时为14.5kn；服务航速：在设计吃水10.5m时，主机发出持续常用功率并有15%的海上风浪裕度为14.1kn；续航力：按服务航速，上述的燃油消耗量和燃油舱容积计算10000nmile主机的设计燃油消耗量，在常用功率和燃油发热量低热值为42700kJ/kg时约31.65t/day+5%；2.4船体主要结构简况甲板高度（中心线处）：上甲板到艇甲板：2.87m；艇甲板到起居甲板：2.70m；起居甲板到上起居甲板：2.65m；上起居甲板到船长甲板：2.65m；船长甲板到驾驶甲板：2.65m；驾驶甲板到罗经甲板：2.65m；上甲板到首楼甲板：2.90m；肋骨间距：从尾到FR14肋骨号600mm；从FR14肋骨号到FR219肋骨号800mm；从FR219肋骨号到首600mm；双层底高度：机舱区域：2050mm；货油舱区域：2000mm；边舱宽度：≥2000mm；分舱和肋距：（见下表2-1）表2-1分舱和肋距舱名肋位肋距（mm）长度（m）艉尖舱艉～FR1460012.4机舱FR14～FR4080020.8泵舱FR40～FR488006.4污油水舱FR48～FR608009.6第六左右货油舱FR60～FR8380018.4第五左右货油舱FR83～FR11080021.6第四左右货油舱FR110～FR13780021.6第三左右货油舱FR137～FR16480021.6第二左右货油舱FR164～FR19180021.6[26] 第一左右货油舱FR191～FR21980022.4艏尖舱FR219～艏60016.452.5主推进装置简况　1、概述：本船主推进装置由一台按MANB&W6S60MC型专利标准生产的低速船用柴油机通过单轴系直接拖动定距螺旋桨组成。2、主机：（1）主机设计采用MANB&W6S60MC型低速船用柴油机。(a):该型主机具有较高的经济性。油耗率为在0.160～0.176之间，提高了本船的续航力。(b)该型主机质量轻。除主机和传动机组外，不需要主锅炉、燃烧器以及工质输送管道等，所以辅助机械和设备相应较少，布置简单，因此单位质量指标较小。(c)该型主机有良好的机动性，操作简单，启动方便，正倒车迅速。一般正常启动到全负荷只需10～30min，紧急时仅需3～10min。(2)主机性能参数:(见下页表2－2)表2－2主机性能参数项目说明型号MANB&W6S60MC型式二冲程，单作用、中冷、直流扫气、废气涡轮增压，直接换向，十字头式低速船用柴油机工况点最大持续功率(MCR)合同最大持续功率（CMCR）持续常用功率（CSR）功率：kW(Hp)12240(15720)9790(12880)8683(11243)转速：r/min1059890.5缸径mm520[26] 冲程mm1800增压器ABB或MAN空气冷却器海水冷却燃油消耗173g/kW×h(127g/HP×h)+5%(以主机厂确认为准)。在合同最大持续功率用低发热值42707KJ/kg(10200kcal/kg)及ISO标准条件制造厂MANB&W专利生产厂调速器电子调速器3轴系：（见下表2-3）表2-3轴系项　目技术规格推力轴与主机一体中间轴1根螺旋桨轴1根尾管轴承白合金　1套前后滑油密封装置1套扭振减振装置1套4螺旋桨：型式：ＭＡＵ型4叶定螺距(整体铸造);数量：一只;材料：4级锰铝青铜;[26] 2.6轴系零部件材料选用（见表2-4）表2-4轴系零部件材料选用部件材料选用轴系中间轴优质碳素钢螺旋桨轴优质碳素钢连接螺栓优质碳素钢尾管尾管钢板及铸钢焊接体轴瓦铸铁浇注白合金中间轴承壳体铸铁轴承材料铸钢或低碳钢浇注白合金垫块铸铁螺旋桨螺旋桨4级锰铝青铜防绳罩低碳钢钢板尾管密封环密封环氟化橡胶[26] 第三章59500DWT成品油船轴系生产设计3.1通则1、本设计适用于59500DWT柴油机推进原油船的轴系。2、轴系按尾机型进行布置设计。3、推力轴和推力轴承装于主机内。4、中间轴由锻钢制成，其两端有整锻联接法兰。轴除了连接面外，整轴精车。在轴承和轴接地电刷处，具有高光洁度，并在轴承处轴径增加10mm。轴与螺旋桨轴用螺栓连接，另一端接主机输出法兰及螺栓连接。轴系法兰连接螺栓采用紧配螺栓。5、装有一只滑动式中间轴承。轴承是铸钢结构，并带有可卸锡基白合金衬轴瓦，轴承采用环润滑和海水冷却。6、桨轴由锻钢制成，螺旋桨轴的前端为整锻连接法兰。除了法兰面按要求外，整个轴精车，并在轴承处具有高光洁度，同时在轴承处，轴直径增加8~10mm。轴的尾部有1/20锥度与螺旋桨壳相配。螺旋桨壳为无键槽式，并用安装桨用的液压螺帽按计算确定的推入量精确地安装到桨轴的锥形端上。螺旋桨轴从机舱内抽出。3.2轴系的计算1、本设计按CCS《钢质海船入级与建造规范》2001年版进行。2、中间轴最小轴径计算：Ne——主机合同最大持续功率kW为9790；ne——轴传递Ne时转速r/min，98；F——柴油机推进取100；C——中间轴整体连接法兰取1；sb——抗拉强度为520N/mm2；=434.92mm取中间轴最小轴径为Φ450mm。[26] 3、旋桨轴最小轴径计算：Ne——主机最大选择持续功率kW为9790；ne——轴传递Ne时转速r/min，98；F——柴油机推进取100C——螺旋桨轴法兰连接的取1.22；sb——抗拉强度520N/mm2。=530.61mm螺旋桨轴最小轴径取Φ540mm。4、轴系连接法兰和螺栓的计算（１）联轴器法兰厚度bb>20%´d=20%´434.92=86.9现取法兰厚度为105，满足要求。（２）联轴器法兰过渡圆角RR³0.08´d=0.08´540=43.2mm现取过渡圆角半径R=50mm（３）联轴器螺栓ａ.中间轴与主机飞轮法兰紧配螺栓mm式中：Ne—合同最大持续功率,9790KWne—主机转速,89r/minZ—螺栓数12个D—节圆直径,750mm—抗拉强度800N/mm2铰孔螺拴：[26] 取d1=80mmｂ.螺旋桨轴与中间轴法兰紧配螺栓：mm式中：Ne—主机合同最大持续功率,9790KWne—主机转速,98r/minZ—螺栓数10个D—节圆直径,725mm—抗拉强度800N/mm2铰孔螺栓：取d1=80mm５、轴系计算有关参数的最终确定服从扭振分析和校中分析的结果。3.3尾轴管装置设计1、本设计采用油润滑单轴系尾轴管装置。由尾轴管、尾管轴承、密封装置和润滑冷却设备等部件组成。2、尾轴管设计成可拆式结构，由前轴承座和艉管两部分组成。由于尾轴管装置位于水线以下，且有一部分部件浸于水中，为保证其使用可靠性和寿命，前轴承座采用铸钢材料，艉管采用钢板卷制；由于尾管内部设置承受动力负荷很大的尾管轴承，所以尾管在设计上保证了足够强度和刚度，安装前进行0.2MPa液压试验。3、本设计采用油润滑方式，尾管轴承采用铸铁、白合金，长度符合CCS海船规范要求。4、密封装置是尾轴管装置的一个重要部件，不但要承受巨大的船外水压力，防止滑油外泄，还要保证螺旋桨轴因各种原因产生变形和位移时，仍能保持良好的密封性并确保轴系旋转自由。尾轴密封元件的工作条件比较恶劣。工作时，除了受到剧烈的磨损及摩擦产生的高温外，由于尾轴承有径向间隙和推力轴承的轴向间隙，在螺旋桨不均匀推力作用下以及由正车到倒车的变工况过渡过程中，轴段和密封元件会产生剧烈的径向跳动和轴向窜动。此外，密封元件还受到油压或水压及其压力差的作用，以及海水的腐蚀和泥沙的浸入等影响。因此，尾管前端和后端设计采用辛泼莱克司（Simplex）改进型橡皮环径向密封结构。它采用两只呈球鼻型橡胶密封环。这种密封环的腰部做[26] 得较长，弹性和跟随性很好，密封环本身和轴衬套接触时径向借助于弹簧和油或水的压力压紧在轴衬套上，加之球鼻型密封环唇口与轴衬套的接触宽度小（约0.5～1mm左右），形成线接触状态，使接触压力较集中，只要能形成油膜（厚度仅几个μm），唇口接触处的压力就达到润滑介质的几十倍，完全可以阻挡介质从唇口沿轴表面浸润流动，密封效果好，使用寿命长，是目前大中型船舶上广泛应用的密封装置。5、尾轴后密封采用四道夹布氟化橡胶密封环；当一道油封环损坏后，另一道油封环可投入工作。尾管后密封滑油系统具备港湾内污染防止功能(P.A.P.系统)。6、尾轴尾管总成：　　见附图。3.4轴系的组成与布置１轴系的组成：（１）轴系的基本任务是将主机的功率传给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力通过轴系传给船体，推动船舶前进。这是推进装置中必不可少的重要部件。（２）轴系位于主机的输出法兰和螺旋桨之间，并起着连接它们的作用。本设计中的轴系由中间轴（一根）、螺旋桨轴（一根）、中间轴承（一件）、尾轴管总成（一套）以及其它附件组成。（３）本设计中的推力轴和推力轴承附设在主机内。２轴系的布置原则：（１）本设计将主机和螺旋桨布置在同一直线上。（２）螺旋桨轴布置在轴系最后端，其后端装有螺旋桨，前端穿过尾轴管轴承与中间轴相连，螺旋桨轴工作条件比其它轴段恶劣，本船采用ＭＡＵ型4叶定螺距(整体铸造)螺旋桨，使螺旋桨轴受较大的悬臂梁负荷，产生较大弯曲应力，同时还承受螺旋桨运转时不均匀动载荷和艉部振动力造成的附加应力，因此，除了选择合理的结构和材料外，本设计中还采用了油润滑铸铁白合金尾管轴承。（３）中间轴布置在主机输出法兰与螺旋桨轴之间，并设有一个滑动式中间轴承。３轴系布置数据参数：（１）主机与轴系按船体设计布置在从艉～FR40肋位的区域内，从艉～FR14肋位为艉尖舱，肋距600mm，长度12.4m；从FR14肋位～FR40肋位为机舱，肋距800mm，长度[26] 20.8m。（２）主机输出法兰布置在FR24肋位向艏550mm的轴系中心线上，中间轴右端法兰与主机输出法兰通过液压螺栓连接并紧固。（３）中间轴设计理论长度为7550mm，左端法兰延伸到FR14肋位向艏1000mm处。（４）将距中间轴左端法兰3400mm处设定为中间轴承安装中心位置。（５）螺旋桨轴法兰与中间轴左端法兰通过液压螺栓连接并紧固。螺旋桨轴设计理论长度为6873mm，左端向艉延伸到FR4肋位。（６）尾轴管总成右端布置在距FR14肋位向首200mm处，左端向艉延伸并与船体尾柱焊接。第四章　　轴系加工安装工艺设计4.1中间轴加工工艺设计１中间轴技术条件分析：ａ.材料为优质碳素钢，化学成分（见表4—1）。表4—1中间轴化学成分（%）C≤0.60Ni≤0.04Si≤0.45Cr≤0.30Mn0.30～1.50Mo≤0.15S≤0.04Cu≤0.30P≤0.04b.整锻联接法兰锻造毛坯，经正火和回火处理后的机械性能（见表4—2）。表4—2中间轴机械性能标定抗拉下限值σb（MPa）屈服强度σs≥（MPa）伸长率δ5%≥硬度HB纵向切向横向[26] 150～185520260211815ｃ.两端整锻联接法兰外圆径向圆跳动公差为0.04mm；Φ410h7（0-0.063）轴段外圆径向圆跳动公差为0.03mm；两端整锻联接法兰端面平面度公差为0.04（—），跳动公差为0.04mm；加工表面粗糙度Ra为6.3～0.8微米。２中间轴加工工艺路线：落料锻造正火和回火处理锻件粗加工消应力处理超声波探伤标记移置镗右端面（钻中心孔）粗车各外径超声波探伤半精车镗拨叉孔精车各外径镗法兰连接孔验收包装入库。３中间轴加工工艺规程：（１）说明：因锻件毛坯由武汉锻件厂提供，所以本工艺规程的设计从标记移置开始。（２）中间轴加工工艺规程：(a)标记移置：加工前请船东、船检移置标记。（b）镗：将中间轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.03mm。达到上述要求后，装夹牢固，镗平右端面并镗钻中心孔。（c）粗车：在C61125B卧式车床上，用四爪卡盘夹Φ890法兰端，另一端用车床尾座顶尖顶在中心孔，找正，检查锻件粗加工毛坯各部加工余量及跳动情况，确定在允许范围内后粗车各轴径外圆及法兰，其中Φ410轴径留10mm加工余量，其余各轴径留5mm余量，R50等过渡圆角处按相连轴径留加工余量；Φ883法兰外圆留6mm加工余量，Φ883法兰两侧端面均需留出安装时实际长度尺寸修正余量（待定）；由C61125B卧式车床操作者按实际需要加工两个架子印，架子印圆度误差不大于0.01mm，表面粗糙度Ra为1.6微米；安装中心架，撤下尾座顶尖，精修原中心孔。②调头装卡Φ883法兰端，安装中心架，车Φ890法兰外圆，预留量5mm，法兰两侧端面均需留出2mm加工余量，车中心孔。（d）超声波探伤检查。（e）精车：①在C61125B卧式车床上，用四爪卡盘夹Φ[26] 890法兰端，另一端用车床尾座顶尖顶在中心孔，找正，检查粗车后各部加工余量及跳动情况，确定在允许范围内后按安装单位（机装分厂）提供的总长尺寸车轴的总长，其中Φ883外圆及厚度两侧面均预留2mm加工余量，Φ410轴径留4mm加工余量；精车两个架子印，架子印圆度误差不大于0.01mm，表面粗糙度Ra为1.6微米；安装中心架，撤下尾座顶尖，车Φ883法兰右端面Φ450凹台，深度按4mm车（包括厚度预留的2mm加工余量），精修原中心孔。调头装卡Φ883法兰端，安装中心架，车Φ890法兰外圆，预留量5mm，法兰两侧端面均需留出2mm加工余量，车Φ890法兰左端面Φ450凹台，深度按4mm车（包括厚度预留的2mm加工余量），精修原中心孔。（f）划线：在左、右法兰上分别按图中10×Φ75孔和12×Φ76孔成品位置划出一Φ60孔加工线。（g）镗：将中间轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按一端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.03mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工左、右端法兰上的Φ60孔（这两个Φ60孔是拨叉用工艺孔，钻孔深度按拨叉定，约85～90mm，不需钻透）。（h）精车：①在C61125B卧式车床上，采用两顶尖装夹方式，在Φ883法兰端安装拨叉，车Φ890法兰外圆及端面成品，端面只准凹不准凸。精车各表面均需达到图示表面粗糙度要求。②调头，采用两顶尖装夹方式，在Φ890法兰端安装拨叉，车Φ883法兰外圆及端面成品，端面只准凹不准凸。精车Φ410轴径，预留磨削量0.05～0.08mm；精车其余各轴径至尺寸；精车R50过渡圆角，精车过程用“R规”监测。精车各表面均需达到图示表面粗糙度要求。在刀架上安装砂带磨削机，磨削Φ410轴径至尺寸，表面粗糙度Ra为0.8微米。（i）划线：在左、右法兰上分别划出10×Φ75孔和12×Φ76孔加工线。（j）镗：①将中间轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.04mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工左端法兰上的10×Φ75H7孔至尺寸，锪平10—Φ138。②调头，按左端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.04mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工左端法兰上的12×Φ76H7孔至尺寸，锪[26] 平12—Φ138。（k）验收：自检、互检。专检。船东、船检联检。（L）包装：用工业用橡胶板对中间轴进行包覆。（m）入库。4.2尾轴加工工艺设计１尾轴技术条件分析：（１）尾轴工作图见附图；（２）尾轴技术要求如下：ａ.材料为优质碳素钢，化学成分(见表4—3)。表4—3尾轴化学成分（%）C≤0.60Ni≤0.04Si≤0.45Cr≤0.30Mn0.30～1.50Mo≤0.15S≤0.04Cu≤0.30P≤0.04b.整锻联接法兰锻造毛坯，经正火和回火处理后的机械性能(见表4—4)。表4—4尾轴机械性能标定抗拉下限值σb（MPa）屈服强度σs≥（MPa）伸长率δ5%≥硬度HB纵向切向横向150～185520260211815ｃ.右端整锻联接法兰外圆径向圆跳动公差为0.04mm；Φ488h7（0-0.063）轴段和Φ4490h7（0-0.063）轴段外圆径向圆跳动公差为0.03mm、圆度公差为0.028mm、圆柱度公差0.028mm；右端整锻联接法兰端面平面度公差为0.04（—），跳动公差为0.05mm；加工表面粗糙度Ra为6.3～0.8微米。[26] ２尾轴加工工艺路线：落料锻造正火和回火处理锻件粗加工消应力处理超声波探伤标记移置镗右端面（钻中心孔）粗车各外径超声波探伤半精车镗拨叉孔精车各外径镗法兰连接孔验收包装入库。３尾轴加工工艺规程：（１）说明：因锻件毛坯由其他锻件厂提供，所以本工艺规程的设计从标记移置开始。（２）尾轴加工工艺规程：A:标记移置：加工前请船东、船检移置标记。B:镗：将尾轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.03mm。达到上述要求后，装夹牢固，车平右端面并镗钻中心孔。C:粗车：在C61125B卧式车床上，用四爪卡盘夹尾轴左端，另一端用车床尾座顶尖顶在中心孔，找正，检查锻件粗加工毛坯各部加工余量及跳动情况，确定在允许范围内后粗车各轴径外圆及法兰，各轴径均留10mm加工余量，各端面均留5mm余量，R50等过渡圆角处按相连轴径留加工余量。D：超声波探伤检查。E:半精车：①在C61125B卧式车床上，用四爪卡盘夹尾轴左端，另一端用车床尾座顶尖顶在中心孔，找正，检查粗车后各部加工余量及跳动情况，确定在允许范围内后半精车各外圆尺寸，均预留５mm加工余量；精车两个架子印，架子印圆度误差不大于0.01mm，表面粗糙度Ra为1.6微米；安装中心架，撤下尾座顶尖，车Φ890法兰右端面和Φ450凹台至尺寸及形位公差要求，法兰右端面只准凹不准凸；精修原中心孔。②调头装卡Φ890法兰端，安装中心架，车左端面及长度至尺寸，精修原中心孔。F:划线：在按图中10×Φ75孔成品位置划出一个Φ62孔加工线。G:镗：将尾轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.05mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工法兰上的Φ62孔（这个Φ62孔是拨叉用工艺孔，钻头从法兰右端进入，钻孔深度按拨叉定，约85～90mm，不需钻透）。[26] H:精车：①在C61125B卧式车床上，采用两顶尖装夹方式，在法兰端安装拨叉，按锥度样板车1：20锥度轴径，轴向留100mm加工余量。②半精车各轴径及法兰外圆。③精车1：20锥段，预留0.05～0.07mm磨量，用锥度样板检查，0.03mm塞尺插不进，再用螺旋桨母型量规检查，要求锥段表面与螺旋桨母型量规间隙不大于0.04mm，着色面积不小于50%；精车其余各轴径，工作轴台预留0.05～0.07mm磨量；精车法兰外圆；各过渡圆角和法兰根部R50圆角精车，用“R规”监测。④在刀架上安装砂带磨削机，磨削各工作轴径至尺寸，表面粗糙度Ra为0.8微米。I:验收：①自检、互检；　②专检；　　③船东、船检联检。J:车：与液压螺母配车M370×6—6g（左）螺纹至尺寸。K:划线：在法兰上划出10×Φ75孔加工线；尾轴左端2—M16螺孔加工线。L:镗：将尾轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.05mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工法兰上的10×Φ75H7孔至尺寸，锪平10—Φ138。调头，将尾轴置于T615K镗床工作台上，用“V”型槽定位夹具支撑平稳，按右端法兰外圆及端面找正，轴向误差为每1000mm小于0.10mm，端面跳动误差小于0.05mm。达到上述要求后，装夹牢固，加工尾轴左端2—M16螺孔的丝底孔，保证螺纹有效深度25mm。M:钳：尾轴左端2—M16螺孔攻丝，保证螺纹有效深度25mm。N:验收：　①自检、互检；　②专检。U:包装：　用工业用橡胶板对尾轴进行包覆。V:入库。4.3尾轴管前轴承座铸造工艺设计１铸造工艺参数的确定：尾轴管前轴承座形状如图4－１所示。钢的化学成分为CCS规范所规定的成分。由于铸件要进行超声波探伤，需把疏松、夹渣、裂纹等缺陷限定在极小的范围之内，因此，要把该件按致密铸件来进行铸造工艺设计。　[26] 图4－１　尾轴管前轴承座示意图（１）模样在砂型中的位置：由于该铸件内部质量及外形尺寸、表面质量要求较高，根据铸件的形状特点、热节分布等情况综合考虑，设计拟定以铸件的轴线垂直于水平面的方式安放模样，有利于造成顺序凝固温度场分布，有益于获得致密铸件；同时这种方式对冷铁的安放、冒口切割、提高表面质量、获得准确线形都有好处。但对合箱操作十分不利，使浇注系统的设置变得复杂化。（２）浇注位置的确定：该铸件的轴向尺寸675mm，加上砂箱、冒口高度接近1500mm，可采用简单的下注浇注系统，以防铸件产生缺陷。设计采用底式浇注，断面积分配为开放式，使钢液上升平稳，减少钢液的喷溅，有利排气，促进顺序凝固。同时，内浇道的分散引入，减轻了铸件凝固过程中的局部过热现象，可减少铸件上的气孔、冷隔、缩孔、疏松、氧化等缺陷。浇注系统用成型耐火砖砌出，直浇道直径为60mm，内浇道直径为40mm。（３）拔模斜度、加工量设计参数：拔模斜度为：1：50；顶面加工量：20mm；底面加工量：30mm；直径：940mm；内孔：40mm。（４）内冷铁的确定：因为铸件壁厚为200mm，钢液充填中积蓄的热量很大，使砂型、砂芯较长时间处于高温状态，易于产生缩孔、气孔、粘砂等缺陷。因此还设计在型腔中排放一定量的内冷铁，以改善温度分布，缩小热节。内冷铁按熔焊式设计，对壁厚为200mm的本件，选内冷铁直径为20mm，形式为笼式结构，内冷铁重量按毛坯重量的2～2.5%设计。内冷铁经酸洗除锈后使用，以保证充分焊合。[26] （５）冒口确定：设计采用明冒口，取冒口尺寸为腰形350×700×800mm，斜度1：10，冒口模数为M冒=16cm。由于铸件中已排放了内冷铁，模数已被缩小，因此，此冒口是完全满足要求的，冒口质量为1200公斤。（６）工艺出品率校验：　　对于致密铸件，在采取了安放内冷铁措施后，工艺出品率是合适的。（７）模样：考虑到前轴承座对外形尺寸及线形要求较严，设计选用实样模，凝固收缩取２％，鉴于本件特点，设计上没有考虑分型负数。（８）造型：用粘土石英砂造型：面砂为新砂，背砂为旧砂，芯砂为黑砂，要求型砂、芯砂致密度要高。涂料为锆砂水莹涂料，要求涂料厚度大于１mm，砂型经上窑烘干后浇注。（９）浇注：　　由于本件壁厚为200mm，很容易粘砂，设计采用低温快注浇注工艺。浇注温度控制在1540℃～1560℃之间。（10）前轴承座铸造工艺简图见图4－２：　　图4－２　　前轴承座铸造工艺简图[26] ２冶炼工艺设计：设计采用碱性炉衬氧化法冶炼工艺。炉料要清洁少锈，不含有色金属，入炉材料必须干燥，炉体良好。要求氧化期脱碳量为0.2～0.3%，除渣磷小于0.015%。碳为0.10～0.15%，出钢成分控制为：C：0.18～0.22%，Mn：1.0～1.3%，Si≤0.40%，S≤0.030%，P≤0.030%，出钢温度为1580℃～1600℃。实际出钢温度约为1560℃～1580℃。镇静6分钟后浇注。３热处理工艺设计：按CCS规范本件需经正火加回火处理。要求操作者最少用三支热电偶测试炉内温度，以保证温度的均匀性。具体工艺按图4－3执行。图4－3　前轴承座铸件热处理工艺曲线4.4轴系安装原则工艺设计１概述：本船采用单机单桨形式的动力装置，主机为MANB&W6S60MC船用低速柴油机，合同最大持续功率（CMCR）9790Kw，持续常用功率（CSR）8683Kw。轴系由推力轴（在主机内）、一根中间轴（BH509—425—04）公称尺寸Φ400×7550mm，与中间轴承相配合处为Φ410×850mm、一根螺旋桨轴（BH509—425—03）公称尺寸Φ480×6873mm，一只中间轴承（C型Φ410）、一套轴系接地装置和一套尾管装置（BH509—425—02—00）等组成。螺旋桨轴从机舱内穿入，螺旋桨与轴的装配采用无键液压联接，轴系法兰之间均采用液压紧配螺栓联接。轴系理论中心线在船中线上，与船体基线平行并距船体基线3300ｍｍ。[26] ２轴系中心线的测定：轴系中心线的测定方法采用照光法。（１）轴系照光的基本条件：泵舱前壁FR48以后，艉主甲板以下船体装配、焊接、火工矫正等船体工作基本结束；尾管冷却水舱以及双层底舱密性试验结束；轴系区域主要基座装焊基本完成；轴系艏、艉基点以及舵系上、下基点交验合格；船体垫墩、侧向支承布置合理，坚固可靠；尾管密性试验结束。（２）注意事项：照光应在夜间或无日光照射的环境条件下进行；照光期间禁止有较大振动及禁止吊进吊出重大设备；对船体垫墩、侧向支承应定期检查。（３）基准点的位置及相关要求：　　艏基点选在FR35肋骨附近不碍事处，艉基点选在FR0肋骨以后，艉基点应与挂舵壁相连并且牢固可靠。基准点的具体形式应满足机装分厂提出的要求。（４）照光检查：（a）将照光仪设置在艉基点后胎具内，照向艏基点并与艉基点靶心调整在同一直线即轴系中心线上，此后照光仪固定不动。（b）按照光仪调整尾轴管内艏艉两端临时支架中的光靶中心，使之与艏艉基点重合在轴系中心线上。检查尾轴管前后端面与内孔是否有足够的加工余量，在尾轴管艏艉端面上做出内孔加工基准点。注意：轴系的艏基点应保留。（c）检查中间轴承基座顶面距轴系中心线高度应为500±5mm。（d）在FR26、FR29、FR32肋位三处照光检查主机基座顶面距轴系中心线高度应为1200±5㎜，基座面板内边每侧各距轴系中心线水平距离为920±5mm。（e）上述均符合要求后，用照光或拉线方法检查轴线与舵线的相交性，允差≤5.5mm，并检查舵线与尾管成品后端面的距离应保证4100±5mm。(５)尾轴管在镗孔前，在船上应进行0.2MPa水压密性试验。３尾轴管装置船上加工:(１)镗孔机由钳工负责安装，找正后的镗杆相对于其基准点的偏差为0.03mm。(２)前后轴承座内孔的镗削加工精度要求如下：　　加工后的前后轴承座内孔表面粗糙度Ra为1.6微米，圆度误差不大于0.04mm，圆柱度误差不大于0.04mm。(３)镗孔后钳工将安装前后轴承处的内孔实际尺寸测出，并把轴承加工图和测量用的千分[26] 尺提供给机械工程有限公司。４轴系复光:(１)尾轴管艏艉两端内孔中放置光靶，按内孔找正。(２)照光仪设置在艉基点后，使其中心与尾轴管艏艉两端内孔光靶中心线重合，然后向艏基点照光，允许与艏基点的偏差：左右方向≤３mm，上下方向≤７mm。(３)检查加工后的尾轴管内孔的同轴度。５轴系内场加工:(１)尾轴的加工工艺详见尾轴加工工艺。加工完后应保证图4—4所示位置。图4—4　　尾轴与母型量规的相对位置（２）液压紧配螺栓的安装应按照制造厂推荐的工艺文件执行。（３）轴系的内场排轴，加工铰制配对法兰螺栓孔。（a）轴系的内场排正按图4—5所示要求进行，法兰与法兰之间接触紧密，用0.02mm塞尺插不进，开口偏移均不大于0.02mm。（b）铰配后螺栓孔的圆度误差与圆柱度误差应≤0.02mm。图4—5轴系内场装配图注：船上轴系校中时，图中标记必须对齐。图中“△”为临时支撑。[26] (４)尾轴管的端面和内孔按有关图纸加工，在内场加工时应保证船上加工余量，待上船后加工到成品。(５)尾管前后轴承加工时，机械工程有限公司应按机装分厂提供的外径实际尺寸加工成品。加工过程中应考虑环境温度的影响，其配合的过盈量为0.01～0.03mm。轴承外径相对于标定外径的偏差不大于±1.5mm。６螺旋桨与螺旋桨轴的内场预装:(１)用公型锥度量规检查螺旋桨内孔1：20锥度的正确性，见图4—６所示，在螺旋桨锥孔机械加工后，已预留轴向研量为8～10mm（相对应的径向研量为0.4～0.5mm）。图4—6　　用公型量规检查螺旋桨锥度1：20的正确性及相对位置(２)螺旋桨内孔的研配:（a）尾轴锥体与螺旋桨内孔研配后着色25mm×25mm不少于3点，接触面积占总面积的75%，允许极限接触面积不小于60%。（b）尾轴与螺旋桨大端面的垂直度用弯尺现场检查不大于0.15mm/m。（c）研配后桨孔与轴锥体相对位置如图4—７所示。[26] 　　图4—7　　螺旋桨研磨后，桨与轴的相对位置(３)螺旋桨预装:（a）预装台架、设备工具由机装分厂现场确定，应保证安全可靠。(b）应保证尾轴锥体与螺旋桨内孔等清洁。（c）按图3—８所示安装螺旋桨、液压螺母。（d）将千分表安装可靠，调整到“０”位。（e）用插入法求出0℃～35℃之间的推入量。（f）螺旋桨液压安装时轴向压力达到初始压力后，将千分表指针调整到“０”位，以每压入0.5mm为一档并记录每一档的相对油压。（g）当达到要求的推入量后，逐渐泄掉向螺旋桨的供油压力，20分钟后再泄掉向液压螺母的供油压力，观察千分表指针，不应有任何变化。（h）绘制出推入量与推力的关系曲线。（i）拆下螺旋桨进行保养待船上安装。图4—8　　压装螺旋桨液压系统图[26] ７对尾轴首尾密封装置进行0.12MPa的密性检查，保压5分钟不得泄漏。其它部件船上安装：１尾管前后轴承的压入：（１）压装前须在同等温度下复查前后轴承的外径尺寸，并确定其“上”、“下”方向。（２）对前后轴承的配合面进行清洁并涂上润滑油。（３）前轴承的压入压力约为150～600KN，后轴承的压入压力约为350～1000KN。（４）压入过程中每压入60mm记录一次压力值。（５）压装后测量轴承的内径尺寸并作记录，白合金表面应完好。２轴系其它部件的船上安装：（１）按尾轴尾管总成图纸安装各部件，安装时注意下列要求：（a）各密封垫及管接头螺纹处应涂密封胶。（b）尾管内油路安装布置后应进行清洗，然后注油做0.2MPa密性试验。（c）尾轴承测温电阻安装后进行电阻检验。（d）尾轴穿入后，应测量轴与前后轴承的间隙，左右间隙应等于装配间隙的35～65%，上部约等于装配间隙，下部0.05mm塞尺插不进。(２)间轴承的安装要求：(a）塞尺检查轴承间隙，测量前后两端左右上下间隙，上部约等于装配间隙，下部0.05㎜塞尺插不进，前端左右、后端左右四个间隙大致相等。（b）底座垫片接触均匀，每25mm×25mm不少于3个接触点，其区域占总面积的70%以上，允许局部间隙，0.04mm塞尺插入深度不大于10mm，宽度不大于15mm。（c）中间轴承的安装必须在轴系校中后进行。３中间轴的安装：中间轴的安装在尾轴安装到位、主机安装到位并组装完成后，实测出尾轴法兰端面到主机输出法兰端面的长度并依此加工出中间轴总长后进行。[26] 【参考文献】[1]朱树文主编.船舶动力装置原理与设计.上海：上海交通大学出版社，1985[2]中国船级社.钢制海船建造规范.北京：人民交通出版社，2006[3]高振邦主编.船舶原理（上册）.上海：上海交通大学出版社，2004[4]周尚忠主编.船舶轴系传动装置的改进.大连：大连海事大学出版社，1980[5]王平主编.船舶轴系扭振计算方法的研究.大连：大连海事大学出版社，2002[6]杨勇主编.船舶轴系校中技术研究.大连：大连理工大学出版社，2003[7]夏国忠主编.船舶结构与设备.大连：大连海事大学出版社，1998[26] 致谢本次毕业设计检验了我这几年所学课程的好坏，并通过此次设计，我学到很多东西，锻炼了自己。学会了如何进行设计，通过自己的努力和侯岩滨老师的大力帮助，顺利的完成了设计内容。对于侯岩滨老师的帮助表示衷心的感谢。[26]'