船舶主柴油机在船上的安装知识概述.docx
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1、第十章 船舶主柴油机在船上的安装本章目的是使轮机长全面地了解船舶主柴油机在船上的安装工艺,以便在船厂的监修、监造工作中更好地对主机的修理、安装质量进行监督,保证主机安全可靠地运转;使轮机员了解活塞运动装置装配质量和与气缸固定件的对中性对柴油机正常运转的影响,以便掌握吊缸检修工作的内容、要求和对其故障进行正确地分析与处理。柴油机的质量除取决于设计、材料和制造工艺外,更重要的是取决于装配或安装与校中质量,它直接影响柴油机的可靠性与经济性。船用中、小型柴油机是大批量生产,其部件装配、柴油机总成和试验在制造厂的车间完成,再整机吊装到船上。船用大型低速柴油机是单件、小批量生产,其部件装配、台架总成安装、
2、试验在车间进行,检验合格后可整机吊装到船上,但大多数是拆卸装箱吊运到船上,再以部件形式在船上重新安装与校中。本章主要介绍作为船舶主机的大型低速柴油机主要零部件在船上的安装与校中,主要包括:机座的定位与安装;机架、气缸体和贯穿螺栓的安装;固定件相互位置的校中;活塞运动部件的平台检验;运动件与固定件相互位置的校中等。这部分内容对轮机员日常检修、故障分析和驻厂的监修与监造均很重要,是必不可少的安装工艺知识。通常,在主柴油机定位安装前,船体建造应完成以下内容:(1)船舶主甲板以下,机舱至船尾的船体结构的焊装工作;(2)船舶主甲板以下,机舱至船尾所有舱室的试水工作;(3)船体基线测量并符合规定的技术要求
3、;(4)机舱至船尾范围内的较大设备均已吊装完毕。第一节 机座的安装机座是整台柴油机的安装基础,机座的定位与安装十分重要,其质量不仅直接影响整台柴油机的质量和可靠运转,而且直接影响船舶推进系统的质量和可靠性。所以,机座的定位与安装是柴油机在船上安装的关键。一、机座定位的技术要求 1机座在机舱中的位置确定机座在机舱中的位置是根据轴系校中方法和轴系两端轴(尾轴和主机曲轴)的安装顺序来确定的。轴系按合理校中安装时,以曲轴与轴系连接法兰上的偏中值定位;轴系按直线校中安装时,机座定位依两端轴安装顺序不同有两种方法:先装尾轴后装主机时,以曲轴和轴系连接法兰上的偏中值定位;先装主机后装尾轴时,以轴系理论中心线
4、定位。1)轴系按合理校中安装船舶建造时,在船台上安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨后,一般在船舶下水后定位主机机座。按轴系合理校中计算书中计算出的轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值定位。允许误差:偏移值不大于0.lmm;曲折值不大于0.lmm/m或开口值S不大于0.0004D(D为法兰外径,mm)。2)轴系按直线校中安装(1)船舶建造时。在船台上先安装尾轴管装置、尾轴和螺旋桨及中间轴,在船台上或船下水后安装主机。以轴系第一节中间轴首法兰与曲轴输出端法兰的偏中值:偏移值0.10mm、曲折值0.l5mm/m定位机座。(2)在船台上先安装主机,后安装尾轴等。主机机座按轴系理论中心线定位,机座首
5、、尾位置(轴向)依照机舱布置图确定,即以机座上曲轴首(尾)法兰或机座某个底脚螺栓孔相对于船体某号肋位的距离来确定;高低、左右位置依轴系理论中心线确定。为了保证轴系准确安装,求所加工制造的中间轴中有一节中间轴长度由安装实测尺寸确定。2机座上平面平面度应符合要求机座定位安装必须保证机座上平面的平直,以保证机架、气缸体安装的正确。要求机座底脚螺栓均匀上紧后,机座上平面的平面度应与台架安装时的平面度基本相符,或横向直线度应不大于0.05mm/m、纵向直线度应不大于0.03mm/m、机座全平面内平面度应不大于0.l0mm。3曲轴臂距差应符合要求机座定位并用底脚螺栓紧固安装后,要求曲轴臂距差满足以下近似公
6、式,臂距差: =S/10000 mm式中:S活塞行程,mm。关于整机吊装:用作船舶主机的大型低速柴油机整机吊装到船上时,其定位要求与上述相同,只是不需检验机座上平面的平面度。大型机整机吊运安装是一项重大的操作工艺,必须作好充分准备、慎重实施,不得有丝毫失误,否则将会造成重大事故。其主要准备工作有:(1)准确测定主机外形尺寸,根据主机长、宽尺寸确定机舱上方开口尺寸,拆除主机上或机舱开口附近的有碍吊运的部件或附件,确定起重设备的跨度等;(2)准确核算整机质量,依主机质量确定起重设备的起吊能力及核算要求吊运幅度下的能力,核算钢丝绳的直径、负荷及安全系数,以确保吊运的安全可靠;(3)准确核算主机重心位
7、置,依此确定吊钩与主机相对位置及吊运时主机在前后、左右方向上允许的最大倾斜角度等;(4)制作合适的吊运工具,一般可制作箱式梁作为起吊横梁;(5)必要时进行整机吊装模拟,即按比例制作模型进行吊装,以发现可能发生的问题。实际吊装时,开始起吊应缓慢提升主机,离地面l00mm左右时稳定数分钟,如无异常继续提升,直至主机正确落座在机舱底座临时支承上,再进行主机定位与安装。二、安装机座的准备工作 安装机座的准备工作包括:制作底座和确定其安装位置、制作机座垫块、确定固定垫块和底脚螺栓孔的位置、底座支承面的加工等。1底座及其位置的确定1)底座柴油机机座安装固定在位于船体双层底上的底座上。底座或称基座,机座定位
8、前应完成底座的制作、定位和加工等准备工作。底座的结构形式很多,随柴油机机座结构不同而异。中、小型柴油机机座底部有凸起的油底壳,常用型钢与钢板焊制与此种机座结构适应的底座,然后将其焊装在船体双层底上以支承机座,如图10-1(a)所示。若船体无双层底结构,则底座直接焊装在船体底部。大型柴油机机座底部为平面时不需另制底座。只需船体双层底采用加厚钢板,机座直接定位安装其上,如图10-1(b)所示。目前,有的大型柴油机机座底部亦有凸起的油底壳结构,为此船体建造时将底座与双层底焊成一体,以简化底座。图l0-2为MAN-B&W型柴油机一体化底座。2)底座位置的确定底座在机舱中的位置:首尾方向是以底座端面至机
9、舱隔舱壁的距离而定,允许偏差为l0mm;左右方向是以轴系理论中心线为基准将底座焊装在双层底上。底座固定后应对其位置进行检验:通过机舱前、后隔舱壁上的轴系理论中心线的首、尾基准点拉钢丝线。以钢丝线在底座平面上的垂直投影线3为检验基准,测量底座平面上的对称中心线4与投影线3之同的距离,即为底座位置偏差值,允许偏差不大于5mm,如图10-3所示。此外,底座应具有合适的高度,以保证机座垫块厚度符合规范要求。底座面板(或支承面)至轴系理论中心线之距离H与主机中心高h(即曲轴中心线至机座底面之距离)之差等于机座垫块的厚度。底座高度过大或过小均直接影响垫块的厚薄,见图10-4(a)。2机座垫块机座垫块分为固
10、定垫块和活动垫块。船用主机常采用钢质或铸铁矩形垫块、环氧垫块。船用副机或辅机除采用上述两种垫块外还采用弹性支承。固定垫块:一般为锻钢,厚度为1275mm,加工成具有1:100的斜度,焊装于底座面板上或双调节底座高度。活动垫块:一般多选用铸铁材料,最小厚度不小于20mm;钢质活动垫块的最小厚度不小于12mm。环氧垫块:以环氧树脂为主要成分的环氧垫块材料具有室温下粘度低、流动性好;浇注后不沉淀、不分层,材质均匀;耐油,耐海水,不腐蚀;性能稳定、机械性能良好和使用方便等特点。环氧垫块在安装和使用中应注意以下几点:(1)环氧垫块可承受的持续温度不超过75C;(2)环氧垫块的厚度在1550mm之间,较适
11、宜的厚度为2535mm;(3)环氧垫块的重量载荷(主机重量)应小于0.7MPa,较适宜的重量载荷为0.40.5MPa。重量载荷与螺栓预紧力之和应小于3.5MPa;(4)环氧垫块面积一般应大于130cm,其边长一般应在1060cm之间; (5)环氧垫块所接触的表面均应预先喷涂脱膜剂,以便于垫块的更换。3确定固定垫块和底脚螺孔拴孔位置按照机座垫块和底脚螺栓布置图在底座支承面板上划出垫块位置和各螺栓孔中心位置,如图10-4(b)所示。要求精度高,但机座尺寸大而难以保证。为此可制造机座样板,使样板直接安放在底座支承面上划线,则精度高,效率也高。4底座支承面的加工固定垫块按照确定的位置焊装在底座支承面板
12、上。底座支承面或固定垫块支承面必须平整。保证与活动垫块紧密接触,较好地承受主机的重量和作用力。为此应对底座支承面或固定垫块支承面进行加工。具体技术要求:(1)底座支承面或固定垫块支承面应平整,用平尺和塞尺检测,0.05mm塞尺应插不进;(2)底座支承面或固定垫块支承面应沿横向加工成自里向外倾斜的平面,倾斜度为1:100,以便于活动垫块的拆装;(3)加工平面的粗糙度为Ra 25Ra 6.3m。采用用风砂轮和平板研磨的手工加工方法,亦可采用专用铣削设备加工。活动垫块应与主机机座底平面和固定垫块支承面研配,以保证它们的紧密接触。最后在活动垫块、固定垫块和底座上钻或钻铰底脚螺栓孔并达到要求。三、机座的
13、校中工艺 校中即找正,机座校中是实现机座定位技术要求、准确地确定主柴油机在机舱中位置的工艺。机座校中工艺是在底座等准备就绪和底座上安装好临时支承后进行的。机座连同曲轴一起吊运机舱放置在可调临时支承上,并在机座首尾和左右两侧安装调位工具。通过调节机座下面的可谓支承调节机座的高低位置,用首尾、左右水平调位工具调节机座的前后、左右位置。通常,小型柴油机多采用调节螺钉作为调位工具,如图10-5(a)所示。大、中型柴油机的重量和尺寸均很大,多采用专用楔形调位工具,如图10-5(b)所示。1机座在机舱中位置的校中1)轴系按合理校中安装当轴系已经按轴系合理校中计算书中计算出的各对法兰上的偏中值进行安装后。通
14、过调节机座位置使曲轴输出端法兰与第一节中间轴首法兰的偏中值符合校中计算书中确定的数值,误差在允许范围之内,机座位置准确定位。2)轴系按直线校中安装(1)轴系已安装完毕 轴系按直线校中方法安装后,调节机座的位置,使曲轴输出端法兰与第一节中间轴首法兰的偏中值符合规定值,从而使机座在机舱中的位置准确定位。(2)轴系未装,先安装主机 机座校中时,首先按照机舱布置图的要求,调节机座首、尾端调位工具,使机座在在机舱中的纵向位置准确定位。然后以轴系理论中心线为基准调定机座在高低、左右的位置。可采用光学仪器一一投射仪进行双投射仪法或单投射仪法来校中机座在机舱中的位置。双投射仪校中法:在机座曲轴首、尾法兰上分别
15、安装投射仪,如图10-6所示。机座位置校中工艺的步骤:第一步,校准投射仪位置,采用逼近法逐步使投射仪投射光束成为曲轴中心线的延长线,如图10-6(c)所示;第二步,调节机座下面的可谓支承与机座左右的调位工具,使两投射仪投射的光束十字线分别与机舱前、后隔舱壁上的首、尾基准点重合,即光束与轴系理论中心线重合,也就是曲轴中心线与轴系理论中心线重合,机座位置准确定位。2机座上平面的平面度检验为了消除机座吊运和调节支承的顶推作用可能引起的机座变形,应对机座上平面的平面度进行复验,以保证上平面平直。在船上常采用拉线法或光学仪器检验。拉线法:在机座四角安装4个拉线架,调节使之等高,用0.300.50mm钢丝
16、拉两条纵向平行线并挂重使其张紧,如图10-7所示。用内径千分尺测量在机座上平面选定的各测量点至钢丝之距离,以检验机座上平面左右的平直度。同样,拉两条对角线,检查机座上平面有无翘曲变形。测量值应与台架测量值接近。测量时应注意以下几点:(1)为减少温度影响,应在夜间、清晨或阴雨天测量;(2)测量交叉钢丝线时,应在两线互不接触的情况下进行,以免影响测量精度;(3)为消除钢丝下垂影响,应对测量值进行修正。图10-8示出钢丝线下垂及影响,依下式计算钢丝上第i测量点的下垂量Yi:式中:钢丝单位长度的质量,g/m(直径为0.3mm时,=0.56g/m;直径为0.50mm时,时=l.54g/m);T 挂重质量
17、,kg机座上平面第i个测量点实际变形且Zi可按下式计算,则机座上平面的平面度可知。 Zi=H Yi - Wi式中:H拉线架处钢丝线端点至机座上平面的距离,mm; Wi第i个测量点处钢丝线至上平面的距离,mm; Yi第i个测量点处钢丝线的下垂量, mm。经修正后的机座上平面的平面度误差如不符合要求,可通过调节临时支承予以调整。机座上平面应平直或在允许的误差范围内略有上拱的变形,但不允许出现下塌的变形。3测量曲轴臂距差机座定位后测量曲轴臂距差并应符合要求。 四、机座的固定 机座在船上校中定位后,应将机座、活动垫块、固定垫块和底座用底脚螺栓牢固地连接在一起。机座牢固地固定以抵抗主机运转时的剧烈振动、
18、船舶航行中的猛烈摇摆和防止主机机座位移。中、小型柴油机和大型柴油机的机座固定如图10-9所示。此种螺栓刚性连接方式结构简单、安装方便和工作可靠,但是劳动强度大、效率低。在机座固定前还应解决以下问题:(1)确定活动垫块的厚度 主机机座校中定位后仍落坐在可调临时支承上,此时机座底面与固定垫块之间的距离即是活动垫块的实际厚度。采用内卡钳测量固定垫块四角至机座底面的尺寸即是活动垫块四角厚度尺寸,依此制作活动垫块。亦可用专用测量工具准确测量。(2)垫块的研配 为了使活动垫块与机座底面和固定垫块支承面紧密接触,应对活动垫块上下表面修磨和与机座底面、固定垫块支承面研配。研配后其接触情况用0.5mm塞尺插不进
19、及25mm X 25mm面积上色油沾点不少于23个来检查。以上两项工作均是繁重的体力劳动,精度差、效率低。目前有的已采用胶粘剂和环氧垫块部分或全部代替金属垫块,使机座安装工作简化和快速。(3)钻孔 主机机座上非紧配底脚螺栓孔,可用风钻通过机座上的孔直接在活动垫块、固定垫块和底座上钻孔。也可按照划线或用样板确定的位置预先在固定垫块和底座上钻孔。紧配螺拴孔可用手铰刀或机铰刀铰孔。 (4)上紧机座底脚螺栓 采用手动工具或液压拉伸器按照说明书规定的要求和顺序上紧底脚螺栓。上紧后用小锤敲击检查上紧程度,以声音清脆为合格。 第二节 机架、气缸体和贯穿螺栓的安装柴油机经过台架安装后,准确地确定了固定件之间的
20、相对位置。为了便于柴油机在船上的迅速安装,一般在台架上分别对机座、机架、气缸体的结合面钻、铰定位销孔和安装销钉。在船上安装时,只需销与孔对准安装,便完成了固定件的组装。目前船厂还采用造机厂台架安装机架(已将单片A形架组装成整体机架)和气缸体时的定位方法在船上进行机架、气缸体的定位复验,以确保定位的准确性。一、机架的安装 1机架的定位机架的纵向定位 机架在机座上平面上的纵向定位是利用机座和机架首(尾)端端面上对应的定位基准块紧贴,0.05mm塞尺插不进。机架的横向定位 采用拉线法。在机架首、尾两端导板中央分别拉铅垂钢丝线,如图10-10所示。测量机架左、右两侧面距钢丝线的距离,并使之相等,即a=
21、b,则机架横向准确定位。2机架安装的技术要求 机架安装时,机架下平面与机座上平面应紧密接触,用0.05mm塞尺检查应插不进;局部用0.10mm塞尺检查插入深度应不大于30mm;用0.l5mm塞尺检查应插不进。在结合面上可涂抹密封胶使之接触紧密。机架安装后,其上平面的平面度误差应不大于0.04mm。二、气缸体的安装 1气缸体的定位单缸气缸体的定位 利用定位销和孔使气缸体在机架上平面上准确定位。整体气缸体的定位 将单缸气缸体组装成整体气缸体。为使气缸体准确定位,利用带百分表的专用量具在首、尾端气缸体内测量。测量时,将专用量具分别紧贴左、右导板工作面和首、尾侧导板面上,如图10-11所示,以其为基准
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