船舶主机安装工艺

'专科毕业设计（论文）设计题目：船舶主机安装工艺系部：船舶与港口工程系专业：船舶工程技术（船机方向）班级：船机091302姓名：陶玉良学号：091701130831指导教师：王开顺职称：高级工程师2012年1月6日 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）目录目录I摘要IIAbstract...........................................................III1引言12主机安装前的准备13主机基座准备23.1基座的检验23.2基座上主机固定螺孔的定位33.3基座的加工44主机的吊运55主机的定位65.1根据轴系法兰定位65.2按轴系理论中心线校中66主机的固定76.1主机垫片及其配制76.2主机固定9结论11致谢............................................................12参考文献13-II- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）摘要论文主要是对船舶主机（柴油机）的安装和固定工艺的总结和探索。通过对主机安装和固定工艺传统的解析，分析船舶主机安装和固定时存在的问题以及尝试探求安装和固定工作更快、更好的工艺方法。本文从船舶主机安装的类型、主机安装的前期准备、主机安装的内容（主机基座的准备、主机的吊装、主机的定位、主机的固定）、主机安装时的注意事项等来论述主机安装工艺。使用传统工艺方法拉线法和现代工艺方法光学仪器法相结合来提高的主机定位的准确性。通过对安装过程的线性流程来提高主机安装的经经济性和快速性。关键词：船舶主机；准确性；经济性；快速性-II- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）AbstractThepaperismainlyonmarinemainengine(dieselengine)oftheinstallationandfixingtechnologysummaryandexploration.Thehostinstallationandfixingprocessoftraditionalanalysis,analysisofshipmainenginemountingandfixingproblemsandtryingtoseekformountingandfixingworkfaster,betterprocessmethod.Thisarticlefromthemarinemainenginetype,installationpreparation,installationcontent(hostbasepreparation,host,hostlocation,hosthoistingfixed),thehostinstallationcautionstodiscussthehostinstallationtechnology.Theuseoftraditionalmethodsandmoderntechnologymethodofpullingmethodofopticalinstrumentmethodarecombinedtoimprovetheaccuracyofthehost.Throughtheinstallationprocessoflinearprocessestoimprovethehostinstallationeconomicandfast.Keywords:Shipbuilding,Marineengine,Accuracy,Economy,Fast-II- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）1引言船舶主机，即船舶动力装置，是为各类船舶提供动力的机械，是船舶的核心，其安装质量的优劣将直接关系到动力装置的正常运行和船舶的航行性能。船舶主机根据采用燃料的性质、燃烧的场所、使用的工质及其工作方式等的不同，可分为蒸汽机、内燃机、核动力机和电动机。而本文主要讨论的是柴油机的安装工艺，因为柴油机是目前应用最广泛的一种主机。根据对以往安装工艺的总结，主机安装的工作内容可归纳为以下几个方面：一、主机基座（底座）的准备1基座的检验2基座上主机固定螺孔的定位3基座的加工二、主机的吊装三、主机的定位（校中）1．根据轴系法兰定位2、按轴系理论中心线校中四、主机的固定五、质量检验2主机安装前的准备主机安装之前还要做好相应的准备，柴油机的装配是柴油机制造过程中最后一阶段，装配质量的高低直接影响柴油机运转的经济性、可靠性和使用寿命，必须给予重视。为此，柴油机在装配中应注意如下几个问题。1.在柴油机装配之前，它的全部零件必须经过仔细的检查。检查的主要内容包括零部件的尺寸精度，形状及位置公差、表面粗糙度等必须符合有关技术要求，防止有差错。对于一些重要零件如曲轴、活塞和连杆更应仔细检查。2.柴油机有的零件，尤其精密件，应经过清洗使工作表面达到清洗程度，在清洗中发现零件有局部缺陷，应进行必要的整修，如用刮研，锉修方法加以消除后，再送去装配。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）3.对于某些密封受压的零件（例如气缸盖、气缸套、活塞等），其受压空间或工作表面应经过液压试验，其试验部位和压力，可查有关柴油机说明书要求。4.装配过程应严格按装配技术要求进行，并在每一顺序完工后进行检查验收，例如装配间隙要求，必须符合“标准”要求，有时应采取各种措施，进行反复调整或修正，达到“标准”要求为止，绝不能马虎从事，以免影响机器运行质量。5.装配过程中，金属碎屑及其它杂物应清除干净，严防杂物遗留在机器部件中，同时，所有螺栓、螺母应拧紧到规定要求，以免造成不必要的事故。准备好酒该安装主机了。3主机机座的准备主机是通过垫片或减振器安装在船体基座上的，基座是与船体直接相连的支承座。根据不同的机型，基座一般有两种形式。对于大型低速柴油机，没有单独的基座，机舱双层底是由加厚的钢板焊接而成，主机的基座就落位在加厚的钢板上。中小型柴油机，通常带有突出的油底壳，因此在双层底上还要焊接一个由型钢和钢板焊接起来的金属构件。主机安装前，基座的准备包括：基座位置及外形的检验，主机紧固螺栓孔与固定垫片位置的确定和基座上平面的加工。3.1基座的检验基座的检验与轴系中心线的测定往往是结合在一起进行的。基座位置的检验通常是在确定轴系理论中心线后紧接着进行的，其检验标准轴系理论中心线。主机基座的左右和高度位置的检验通常有两种方法：（1）拉线法。在确定轴系理论中心线后，根据轴系理论中心线所拉的钢丝线，来检验基座的左右位置。工具：拉线架。特点：简单、方便但是精度低。（2）光学仪器法。当用光学仪器确定轴系理论中线时，可按仪器主光轴来检查基座位置。由于船体装配时存在误差，而这些误差是依据改变轴系中心线位置，用尾管孔留有加工余量来调整的，所以当检验基座时把尾管的加工余量考虑进去，因为尾管加工余量有限，主机机座与基座间的间隙有限必须控制基座位置的公差。其公差如下：轴向位置的误差，可以用轴的长度来找正，一般偏差小于或等于正负10mm。基座宽度的上偏差小于+10mm，下偏差小于-5mm。基座两侧面板高度的偏差小于+3mm基座中心线与轴系中线投影偏移的偏差小于正负5mm。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）基座支撑表面至轴系中心线之高度的偏差可以用垫片厚度来调整，其偏差小于正负3mm.基座总长度的上偏差小于+10mm，下偏差小于-5mm。在检查基座高度尺寸的同时，应计算出安装主机垫片的厚度是否合适。垫片的厚度等于基座面板或固定垫板至轴系理论中心线（考虑钢丝下垂量后）的尺寸减去主机或轴承旋转轴心线至机座支承脚下平面的尺寸，应为10~75毫米。钢质垫片厚度不大于25毫米；铸铁垫片厚度不小于25毫米，基座位置及尺寸的允许偏差见表1：表1位置精度尺寸精度基座名称前后左右上下长宽高主柴油机机座±10±5两边高度差＜3＋10－5＋4－2＋3－6为了防止主机机座与基座相碰，必须检验面板内边缘是否妨碍主机机座落于垫片上，3.2基座上主机固定螺孔的定位当基座位置检验合格后，就可以在基座面板上画螺栓孔的位置了。画线时首先要确定主机输出端即后部底脚螺栓孔的位置，其他螺栓孔的位置以此孔为基准量出。第一螺栓孔的位置的具体尺寸从轴系布置得到，画其他螺栓孔中心线时，先按照螺栓孔左右分档的尺寸从中分线向左右量出，求出螺孔的纵向中心线上画线，这样就确定了其他螺栓孔的位置。主机固定螺孔的定位，实际上也是对固定垫片的定位，所以垫片的定位和固定螺孔的定位可同时进行。固定垫片定位好后，主机安装时的位置调整就只能局限在垫片的位置范围内，因此固定螺孔或固定垫片的定位必须准确。主机固定螺孔的定位方法基本上有：拉线定位法和样板定位法。（1）拉线定位。根据轴系理论中心线拉一根钢丝线，在基座左右平面上横向放一根直尺，用角尺准确地将轴系中心线（钢丝线）投影到基座平面上，按主机定位图尺寸，-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）定位出主机各缸的中心线。然后再在基座平面上分别画出左右两排螺孔纵向中心线，沿中心线画出各螺孔的中心位置线。并同时画出各孔初钻孔的孔径圆，打上样冲孔以示位置界限。（2）样板定位。用样板定螺孔位置时，先按拉线法所述方法拉钢丝线，并画出轴系理论中心线及主动最后一缸的中心位置，使样板上基座中心线与轴系中心线投影及主机气缸的中心位置重合，然后用夹具夹固样板，核对样板上基座边框是否在基座顶面边缘内（10mm），然后方可画出主机基座螺孔位置线，同时要画出固定垫片位置。用样板确定螺孔位置的主要特点是，由于样板是按主机基座底平面实样复制，对批量生产的柴油机则可按图纸制成钻孔样板，所以尺寸正确，不易产生较大误差，但是制作样板麻烦。3.3基座的加工基座的加工主要是面板的加工，固定垫片的焊接和平面的加工以及螺栓孔的加工。（1）在固定垫片焊接前，为了使基座面板与固定垫片贴合紧密，间隙应小于0.10mm，基座面板要进行加工修平。一、基座上平面加工的技术要求：基座上平面应平整，当用平尺检验时，0.05mm的塞尺不应插进。允许存在局部不平度，但不超过0.15mm，且其总长度不得超过基座面板周长的35%。基座面板或基座固定垫片的上平面应沿宽度方向加工成向外倾斜，以便于垫片的装入和抽出。二、基座面板整个上平面，当用对角线检查时，两对角线应相交，其不相交度不得超过表2的规定。表2基座面板允许的倾斜度（mm）基座面板宽度最大倾斜度a~2001.5＞200~4003.0＞400~6004.5＞6006.0三、基座面板整个上平面，当用对角线检查时，两对角线应相交，其不相交度不得超过表3的规定。表3基座面板允许的不相交度-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）基座长度（m）两对角线不相交度（mm）~23＞2~44＞4~66＞68四、基座面板上平面的加工光洁度为▽3~▽5。基座面板上平面的加工，根据其尺寸大小采取不同的加工方法。对于较小的基座，可用电动锉刀、风动砂轮机或电动磨头来进行加工。对于中、大型基座，为改善劳动条件和提高工效，可采用组合式铣床等来加工。五、固定垫板上片面还应进行刮磨，用小平板作为基准平面，刮磨要求蓝油点分布均匀，并在25×25平方毫米内有2~3个油点，还要求垫板上平面与平尺或小平板之间0.05毫米塞尺插不进。（2）在焊接固定垫片时先点焊接垫片的四周，然后再把固定垫片焊牢，为了消除焊接变形，用砂轮机磨平使其符合在25mm×25mm内着色为2-3点的技术要求。且与平板间间隙以0.05mm塞规不能插入为准。固定垫片一般加工成1：100的斜度向外倾斜，以利于研配活动垫片时将活动垫片插入。4主机的吊运主机可以在船台上安装，也可以在下水后安装。其安装方式与造船模式、主机的体积和重量、起吊设备等密切相关。中小型主柴油机通常上整机吊装，大型主柴油机多数是拆散后吊进船舱再定位总装。近年来，随着大型起吊设备的出现大型柴油机也采用了整机吊装工艺。由于船用主机大多数都是大型低速柴油机，其机体的尺寸和重量都非常大，为了确保吊运过程中的安全，使柴油机受力均匀而不产生变形，事先必须作好周密细致的准备工作。（1）重量核算：算出主机其吊时的净重，核算吊臂在所要求的幅度下的起重量（吊臂在不同的幅度下，起重机具有相应的起重量，跨距以及吊钩的起升高度）是否足够大与主机的重量。（2）外形尺寸核算：机舱口的长与宽必须大于柴油机的实际尺寸，以便能把柴油机吊入舱内。若舱口尺寸不够时，必须扩大到需要的尺寸。（3）吊运能力的核算：根据柴油机十几净重合理选择吊运设备，拖运设备必须具有一定的过载能力。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）（4）高度核算：为了使主机吊装受力均匀且平稳地就位于基座上，应将船体临时压载，使主机基座尽量处于水平位置。（5）幅度核算：当主机从船侧（或船尾）吊入机舱时，应根据主机半宽（或半长）以及机舱开口中心至船侧（或船尾）的距离，核算起重机的幅度是否够大。（6）主机重心核算：精确算出主机重心位置，便于在主机拖运过程中控制其最大允许倾斜角，以便于正确选择受力部位，使吊钩垂直通过主机重心，从而达到吊装时受力均匀，吊装平稳的目的。（7）钢丝绳的负荷核算：钢丝绳承载的重量必须大于主机的重量，其长度根据浮吊最大钩头高度、主机高度、吊装工具高度和机舱高度等因素来考虑，在有充分高度余量的情况下，钢丝越长越好，角度越小越安全。（8）起吊工具的准备：起吊工具的设置以使主机在吊运时受力均匀、平稳为原则，一般多采用箱式横梁结构。5.主机的定位主机的定位或称校中，就是按轴系中线调整好主机在机舱中的位置，使安装好的主机轴心线与轴系中线同轴或平行（轴系通过减速器与主柴油机连接），这是主机安装中最主要的一部分工作。主机的定位方法与轴系安装工作有密切关系，主要有两种方法：在安装轴系后安装主机时，则以连接法兰上的偏移和曲折进行校中；在先安装主机后安装轴系时，则以轴系理论中心线进行校中。5.1根据轴系法兰定位以安装好的轴系推力轴或第一根中间轴或第一根中间轴前法兰为基准，用直尺和塞尺或两对指针，根据她与主机输出端相连法兰上偏移和曲折值来进行校中。（1）当用直尺和塞尺测量时，将直尺贴附在以轴系推力轴或第一根中间轴为基准的法兰外圆的素线上，用塞尺测量直尺与之连接的主机曲轴或减速器输出法兰外圆的间隙，根据这些数值来调整主机。（2）用指针测量时，须在法兰外圆对称地装两对指针，将两根轴同时回转，每转90度分别测量两对指针的经向间隙和轴向间隙。5.2按轴系理论中心线校中-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）按轴系理论中心线校中，适用于主机的定位在校中之前。按轴系理论中心线校中，主机首先要根据设计图纸，调准轴向位置，然后可用光学仪器法、拉线法校中主机。1.光学仪器法。在中间轴未安装的情况下，可用光学仪器校中主机。将投射仪用家具分别装在主机的前、后法兰上。首先调节仪器在法兰上的位置，使投射到规定截面上的十字线中心在曲轴轴线的延长线上，这样两个仪器投射到两个规定截面上的十字线中心，就可以代表曲轴轴线的位置。用夹具上的调节螺钉调节仪器位置，使所投射的十字线中心与C点重合。再将曲轴转180°如这时仪器投射的十字线中心离开C点，用上述方法再进行调节，直至曲轴转180°，前后仪器投射的十字线中心重合在一点上，该点必然在曲轴轴线的延长线上。2.拉线法用拉线法对中主机，只需在吊放基座和确定基座轴向位置后拉钢丝短线，为了拉钢丝短线需在主机位置前、后预先竖好拉线架，并在确定轴系理论中心线时，在两拉线架上画出十字线及检验圆弧线（应考虑钢丝下垂的影响）。主机校中后，为了使其位置不发生移动，对大型柴油机采用侧向和轴向定位块定位。对中小型柴油机，则用紧配螺栓定位；而全部主机，都用活动垫片调整主机轴线高低位置，最后用螺栓拧紧。6.主机的固定主机校中好后就可将它通过垫片紧固在基座（或加强板）固定垫板上。配制垫片的目的是为了调整主机位置。因此，它是紧固主机时最重要的工作。配制好的垫片要求其上、下平面能与机座和基座（或加强板）固定垫板紧密贴合。检验时，各配合面之间用0.05毫米塞尺应插不进。垫片配置好后，即可钻、绞（或镗）螺栓孔、配制螺栓等，将主机或机座固定。6.1主机垫片及其配制矩形垫片配制一、矩形垫片厚度尺寸的确定-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）在基座固定垫板的四个角上，量出与机座支承脚下平面之间的四个尺寸即为矩形垫片四个角的厚度尺寸。测量用内卡钳或内径千分尺（此时测量高度必须大于25毫米），将量得的尺寸加0.10~0.20毫米的刮磨余量作为垫片的精加工尺寸。由于垫片数量多且垫片四个角的厚度尺寸一般是不相等的，应将它们编号，准确记录相应的数据，以免弄错。二、矩形垫片厚度尺寸的确定在基座固定垫板的四个角上，量出与机座支承脚下平面之间的四个尺寸即为矩形垫片四个角的厚度尺寸。测量用内卡钳或内径千分尺（此时测量高度必须大于25毫米），将量得的尺寸加0.10~0.20毫米的刮磨余量作为垫片的精加工尺寸。由于垫片数量多且垫片四个角的厚度尺寸一般是不相等的，应将它们编号，准确记录相应的数据，以免弄错。双联圆形斜面垫片这种垫片由上、下两块组成，其结合面为斜面，斜度一般做成1：20。垫片直径一般为80~150毫米，上块直径比下块小10~20毫米。安装时相对转动上块与下块，可调整垫片下平面的斜度，以适应机座支承脚下平面对基座上平面的倾斜。将上、下块轴心线作适当的相对移动（以上、下块的边缘相重为限），可少量调整垫片的总厚度。安装垫片时，凭摇动上块时手的感觉以决定上块与机座支承脚下平面的空隙位置，或用塞尺测上块与机座支承脚的空隙位置决定上下愧相对转动的方向，最后要求达到垫片上、下平面与支承脚和基座面贴合，用0.05塞尺沿圆周接合面插不进，局部允许插进30毫米，插进的范围不能超过30毫米。垫片安装前，上、下块平面应用锉将毛刺锉去。安装、检验合格后，用点焊将上、下块固定在基座上，以防止走动。振动大的柴油机建议不采用这种垫片，因为强烈的振动可能将点焊撕裂，进而使垫片走动、失效。（3）螺纹可调节球面垫片这种垫片都是预先制造的，安装时只须按高度范围使用，使安装垫片的时间大为缩短。由于球面及螺纹配合的要求过高，制造比较麻烦，所以应用不广。（4）橡皮减震器垫-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）一些高速主柴油机的船舶，为了减少船体振动和吸收主机发出的噪音，往往将主机安装在橡皮减振器上。（5）环氧树脂垫片近年来，在主机安装中采用了一种新型的垫块——环氧树脂垫块，它与金属垫片相比，除可省去既费时又费力的机械加工和拂括工作外，还具有减少船体振动和吸收噪音的作用。Chockfast主机垫片施工工艺（1）浇注前应仔细清洁机座底板平面和基座面板平面。（2）在清洁机座、围海绵、搅拌环氧及浇注过程中，主机周围应无打磨、电焊、气割等工作的进行。（3）浇注由环氧垫片服务商负责。（4）浇注时，需同时浇注两块环氧垫片50×50×50mm试样。（5）待环氧四十八小时硬化后，取样检查环氧垫片的硬度（巴氏硬度＞40、抗拉强度＞93N/mm2）。6.2主机固定主机的固定工作开始于垫片匹配质量验收后，无论垫片是铁质的还是塑料的，其质量都必须合格，同时还必须检验主机曲轴臂距差值，检验合格后，才可以固定主机，其基本操作程序如下：（1）固定螺栓孔的加工：对于中小型柴油机，一般都通过基座上的螺孔直接在垫片及基座上钻孔。（2）螺孔加工好后，对其上下端平面必须铣沉眼坑。（3）对于精密配合的螺栓与孔，在钻好孔，进行铰削或镗削加工，按主机固定螺栓分布图安装精密配合的螺栓和非精密螺栓。（4）安设计要求旋紧各个固定螺栓，并旋紧其防松螺母。（5）作出主机曲轴与推力轴（独立式）对中记录，或带推力轴的主机与其相邻中间轴法兰对中的记录。（6）匹配机座的旁侧垫片-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）随着造船事业的飞速发展，已不在满足只用金属垫片了，因为研磨垫片费时且劳动强度大。再主机固定中出现了树脂垫片，这是一种先进的工艺。。树脂垫片所用的树脂、稀释剂、固化剂等都还有待进一步研究试验，在不久的将来，树脂垫片将广泛应用在船舶方面。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）结论主机安装是一个复杂的工艺过程。它包括主机基座的准备、主机的定位、主机的固定、质量检验等程序。本文围绕传统的主机安装和定位工艺阐述了主机安装定位的过程，并对主机定位的方法进行详细说明，从拉线法和光学仪器法两种方法法对比，突出光学仪器法在现代主机定位中的突出作用。最后从Chockfast主机垫片施工工艺来体现现代主机安装工艺中垫片安装的主要方法。要想获得主机安装和定位工作的快速化，就必须将主机安装工作的过程流程化。将主机安装前的准备、主机基座定位、主机固定、质量检测的过程细分到各个小组，通过小组分工使主机安装和定位形成线性的工作流程，就可以完善主机安装的快速性了。通过严格遵守主机安装的质量检测标准，精确主机安装过程中的数量指标，就可以完善主机安装的准确性了。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）致谢感谢王开顺老师对于我论文的帮助，给了我很多关于论文方面的材料，让我写论文更加方便。但由于个人专业水平的不足，文章会有所错漏，希望看到这篇论文的老师和同学多多指正，让我能够更进一步。感谢我的母校江苏海事职业技术学院，在这里我学到了许多专业知识和社会知识，让我在以后的生活中受用无穷。-12- 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计（论文）参考文献【1】屠文斌.船舶动力装置安装工艺【M】.北京：国防工业出版社，1988【2】陈志贤.船舶动力装置安装工艺【M】.北京：国防工业出版社，1981【3】殷佩海，吴甲斌.轮机概论【M】.大连：大连海事大学出版社，1998【4】商圣义.民用船舶动力装置【M】.北京：人民交通出版社，2001【5】愈明侠.船舶钳工工艺学【M】.哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1986【6】许宝森.船舶动力装置安装工艺【M】.人民交通出版社，2007-12-'