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第 10 章 船舶轴系的修理及安装

丁彰雄武汉理工大学能源与动力工程学院

2013.7

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第 10 章 船舶轴系的修理及安装Repair and Installation of Marine Shafting

§10-1 概述1 、轴系的组成：轴系是从主机输出端法兰后的推力轴起到螺旋桨轴为止，其

中包括推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、螺旋桨轴、尾管轴承及螺旋桨等部件。

2. 轴系的分类：单轴系、双轴系、多轴系；长轴系和短轴系等。

重点：轴系状态的检查，螺旋桨轴及螺旋桨修理方案的确定，轴系 理论中线的确定。

难点：采用光学仪器法确定轴系的理论中线，轴系的合理校中法。

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轴系的分类： 长轴系 短轴系 有齿轮箱 无齿轮箱 固定桨 可调桨 轴系 与水平有夹角 与水平无夹角 带导流管 无导流管 带人字架 无人字架 尾轴桨叶 全回转舵桨

3 、轴系的功用： 一方面将主机发出的功率传给螺旋桨，另一方面再将螺旋桨所产生的推力和拉力传给船体，使船舶前进和后退。

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图 10.1 单桨轴系的布置图1- 螺旋桨； 2- 尾轴管； 3- 尾轴； 4- 中间轴承； 5- 中间轴； 6- 联轴节（隔舱填料函）； 7-

主机

图 10.2 双桨轴系的布置图1- 螺旋桨； 2- 人字架； 3- 螺旋桨轴； 4- 中间轴承； 5- 中间轴； 6- 推力轴及轴

承

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§10-2 轴系和螺旋桨的拆验一、轴系修理前的勘验 为了准确决定轴系修理的范围和工作量，在修理前，必须对其状态进

行检验，轴系检验工作分为航行检验和拆卸过程及拆卸后的检验两部分。

航行检验主要是检查轴系在运转中的技术状态，如振动、轴承温度及漏油等状况。

拆卸过程及拆卸后的检验，包括轴系校中状态检查、轴系径向间隙测量以及螺旋桨轴裂纹检查等。

1 ．航行检查 航行检查主要是检查轴系在运转中的技术状态，其内容包括：1) 轴系部件的振动，轴在各轴承处的跳动；2) 各轴承的温度；3) 滑油和冷却水的泄漏情况。 航行检查一般是在船舶轴系发生重大问题或需进行重大修理改造时实

施。

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2 ．拆卸过程的检查拆卸过程的检查主要内容：1) 轴系对中状态检查与测量；2) 螺旋桨与尾轴配合情况检查，桨与轴螺帽装配印

记；3) 尾轴、中间轴、推力轴等轴颈表面质量和形位公

差的检查；4) 密封装置磨损情况检查；5) 轴系各档轴承表面质量及磨损情况、径向间隙检

查；6) 与轴系相关的管系及各附件工作状况检查。

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3 ．轴系对中状态检查轴系对中检查包括轴系中心线偏差的检查，尾轴与中间

轴以及中间轴与推力轴（或齿轮减速箱轴出轴、离合器轴）同轴度偏差的检查。

1) 测量轴系连接法兰外圆及平面间的相互偏移和曲折值，检查轴系中心线偏差情况，对船舶一般性修理而拆卸尾轴时，只需测量检查尾轴与相连中间轴法兰的偏移和曲折值。

测量上述两端的同轴度偏差，可以采用平轴法、平轴计算法、拉线法及光学仪器法等。

2) 按轴承上实际负荷检查轴系对中状态时，对合理校中法安装的轴系，应用顶升法测量并计算出中间轴承处的实际负荷，用于判断轴系的技术状态，决定轴系的修理方案。

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4 ．螺旋桨与尾轴配合的检查1) 桨与轴在拆卸之初，应首先检查螺旋桨与防绳罩的间距；测量螺旋桨

端面与尾轴管端面（或人字架端面）之间的间距。2) 螺旋桨在拆卸前应记下桨与轴的装配位置以及锁紧螺母与桨毂的紧配

位量标记；拆卸中，检查桨与轴的配合坚固情况；拆卸后应检查配合锥面的接触情况，以及键与轴槽、桨槽的配合情况。

3) 螺旋桨拆卸后，检查桨毂大端槽面与尾轴保护套端面之间的密封圈厚度，弹性及有无损坏情况。

4) 液压装配的螺旋桨拆卸时，应注意其轴向及径向油泵的油压力值。

5 ．尾轴拆卸中的检查1) 拆下螺旋桨和取出首端填料后，用长塞尺测量尾轴与首、尾轴承间的

径向间隙。2) 尾轴抽出检查与桨配合之锥体表面接触情况后，再将轴表面擦试干净

，检查轴体各部位有无裂纹、刻痕，检查与联轴器锥孔配合表面的接触情况，以及键槽两侧有无损伤等。

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6 ．尾轴、中间轴及推力轴的检查1) 船舶轴系拆解后，应对尾轴、中间轴及推力轴一般进行肉眼检查，必要时可采用着色探伤、磁力探伤及超声波探伤等方法检查碰痕、非正常磨损、裂纹等缺陷。

2) 轴进车间校调或光车时，应检查轴（包括联轴器）的圆度、圆柱度和跳动量等。

3) 测量上述各轴轴颈尺寸。4) 对有保护钢套的尾轴，应测量钢套的厚度是否到了磨损极限值，并检查保护套与轴配合的情况，尤其应检查轴承接缝处有无脱空与锈蚀现象。对尾轴中间包裹玻璃钢保护层的，检查有无脱空现象，尤其是与钢套接口部位。

5) 检查各轴轴端法兰（或联轴器）的螺栓孔和连接螺栓的配合情况、螺母的防松装置是否正常。

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测量推力轴的位置可用三根样棒从上、左、右三点测量推力铀法兰到机舱壁

的位置，在机舱壁上作出记号。

测量尾轴的位置也可用同样方法测量出尾轴管前端面到尾轴法兰之间的距

离。注意测量点处都应打上记号，以免安装测量时造成误差

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7 ．尾轴承、中间轴承、推力轴承检查与测量1) 对尾轴承应作如下测量与检查： 测量轴承尺寸，并计算出其与尾轴颈的间隙； 对合金尾轴承应检查轴承表面擦伤情况，有无裂纹、烧熔、拉毛、剥落及局部过度磨损等现象，检查合金层与本体有无脱空；

对铁梨木及导压胶木尾轴承应检查轴承表面有无凹陷、裂纹、松落等情况，检查板条与止动条镶嵌和紧密程度；

对橡胶轴承应检查其表面有无分层、裂纹、气泡和脱壳等现象； 对赛龙等有机合成材料尾轴承，应检查其有无裂纹，咬痕现象。2) 中间轴承和推力轴承 检查中间轴承合金表面的损伤情况，有无裂纹、烧熔、拉毛、剥落及局部过度磨损等现象，测量中间轴承尺寸，并计算出其间隙。

检查测量正、倒车时推力轴承推力块和推力环之间的轴向轴承，测量推力轴轴颈与推力轴承的经向间隙。检查推力块表面的磨损情况。

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8 ．密封装置的拆卸和检查密封装置在拆卸前，用船上专用工具测量轴颈的下沉量。

必要时应进行压油试验，以判明滑油泄漏原因。在拆卸密封装置时，应根据不同的结构型式，检查各零部件的磨损下老化情况，按有关限定值决定修理内容。

9 ．可变螺距桨伺服机构的检查对可变螺距桨，除对桨叶、桨叶与转盘连接及桨毂密封装

置检查外，尚应对伺服机构、动力活塞、变距拉杆、十字头及滑块进行检查与测量。

10 ．轴系相关的管系及各附件工作状况检查对与轴系相关的滑油和冷却水管系、管系上的阀及油箱进

行外部检查，如有损坏应予修换。

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二、轴系校中状态的检验 轴系校中方法：直线校中、负荷校中和合理校中。1 ．按连接法兰上的偏移和曲折检验轴系校中状态 拆去连接法兰上的螺栓，全部中间轴尚未吊出之前，测量相邻连接法

兰上的偏移和曲折值。 连接法兰上的偏移和曲折值，可用直尺和塞尺测量，也可用两对指针

测量。 按法兰偏移和曲折检验轴系校中状态时，对直线校中的轴系，应根据设计图支撑临时支承，如果是合理校中的轴系，则根据合理校中计算书规定部位支撑临时支承。

当临时支承距法兰端面的距离 a＝ (0.18~0.22)l时 (l 为中间轴长度 )，轴自重产生的偏移和曲折值最小。

对合理校中的轴系，由于偏移和曲折值是经计算得出的，在计算偏移和曲折值时已计入偏移和曲折值的值。

如果直线校中的轴系不满足上式，则应按材料力学有关公式计算轴端的偏移和曲折值，在测得偏移和曲折后，将此影响值一并考虑进去。

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图 10.3 轴自重对测量偏移及曲折的影响

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2 ．按轴承上实际负荷检验轴系校中状态用合理校中法安装的轴系，各轴承的负荷均为已知值。因此在轴系各连接法兰螺栓未拆去前，可用顶举法，测出靠近轴承处的负荷，再换算得到轴承上的实际负荷，将此实际负荷与校中计算时的允许负荷相比较，从而可以判断轴系的技术状态、决定轴系的修理方案。

顶举法通常用千斤顶和百分表进行测量。用测力计校中的轴系仍用测力计检验其轴系校中状态。

轴系状态的顶举法检验，也适用于其它校中方法的轴系，所测得的数值，可供以后安装轴系时参考。

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3 ．螺旋桨轴和主机曲轴 ( 或减速箱齿轮轴、离合器轴 ) 同轴度误差的检验

测量两端轴的同轴度误差方法：平轴法、平轴计算法、光学仪器法和拉线法。

1 ）平轴法： 从前向后或从后向前调节中间轴的临时支承，使各对法兰的偏移 δ 和

曲折φ均为零，这时最后一对法兰的偏移和曲折值即为两端轴的总偏移量 δ 总和倾斜度φ 总。

无论是修理还是新造船舶的轴系，所测得的两端轴法兰间的轴线总偏差，都不得超过规定值。

图 10.4 用平轴法检查两端轴的不同轴

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2) 平轴计算法:拆除所有法兰盘上的连接螺钉，用直尺和塞尺测出各对法兰上的偏移值δ和曲折值φ，然后计算出两端轴在垂直平面和水平平面的总

偏移量δ总及总曲折值φ总。

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垂直平面： δ 总＝ φ1(l1+l2+ … +ln)+ φ2(l2+l3+ … + ln)+ … +δ1+δ2+ …δn

φ 总=φ1+φ2+…+φn ＋ 1

水平平面： δ 总′＝ φ1′(l1+l2+ … +ln)+ φ2′(l1+l2+ … +ln)+ … +δ1′+ δ2 ′+ … δn ′

φ 总′ = φ1 ′+ φ2 ′+…+ φn ＋ 1′

式中： n— 中间轴数目； 正负符号规定： φ1, φ2…和 φ1′, φ2′…, 当法兰开口向上或向左舷时为正 , 反之为

负。 mm/m ； δ1, δ2…和 δ1′, δ2′…, 当首端轴的偏移相对后部轴是向下或向右舷时为正 ,

反之为负； mm 。

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1 －投射仪十字线； 2 －光靶十字线

3 ）光仪法： 步骤：（１）将全部中间轴吊出；（２）利用夹具将投射仪安装在

曲轴法兰的端面上；（３）在尾轴法兰端面上安装一个刻有十字线的对光靶，使此光靶的十字线交点与尾轴轴心重合；

（４）调整投射仪的位置，使投射仪投射出的十字线交点与曲轴旋转轴心线在尾轴法兰端面上相交。

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调整方法如下：ａ、将光仪主光柱的十字线交点投射到尾轴法兰端面上的对

光靶上，记为Ａ点；ｂ、旋转曲轴 180º ，得十字线另一交点，记为Ｂ点；ｃ、连接Ａ、Ｂ两点，求其中点Ｃ；ｄ、调整光仪位置，使光仪投射出的主光柱十字线交点与Ｃ

点重合；ｅ、再旋转曲轴 180º ，看其两点还是否重合，如果不重合，则重复ｂ、ｃ和ｄ步骤，直至重合或误差在规定范围之内为止；固定光仪不动。

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（５）测量 a 、 aˊ ：当曲轴和尾轴不同轴时则两十字线交点将不重合；测量两＋线交点在垂直方向的偏差为 a 、水平方向的偏差为 aˊ 。

（６）然后，将投射仪安装在尾轴法兰端面上；在曲轴法兰端面上安装一个刻有十字线的对光靶，此光靶的十字线交点与曲轴轴心重合；重复上面的调整步骤。这时也可得到曲轴和尾轴轴心在垂直方向和水平方向上的偏差 b 及 bˊ 。

a 、 b 的符号规定：当对光靶十字线交点在投射仪十字线交点下面时为正；反之为负。

a′、 b′ 的符号规定：当对光靶十字线交点在投射仪十字线交点的右

舷时为正；反之为负。

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两端轴同轴度误差是以两轴的倾斜度 α 及偏移量 f 表示的。在垂直平面 α=(ａ + ｂ )/L f=a+ｂ+αｃ在水平平面 α′=(ａ′ + ｂ′ )/L fˊ=ａ′ + ｂ′ +α′c

式中： a 、 a′、 b 、 b′、 f 、 f′的单位 —— mm ；α、 α′的单位 —— mm∕m ；Ｌ、 c 　的单位 —— m 。

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4 ）拉线法 在修船中用拉线法检查轴系，就是在主机曲轴或推力轴末端法兰处拉

一根钢丝通过所有的中间轴承直到尾轴承，以测量整个轴系的总偏移 和总曲折值 。

拉线法只能在坞内或排上进行。同时，由于钢丝自重使钢丝下垂会影响检查的准确度。虽然有修正计算公式，但当轴系长度大于 20 米时，误差较大，一般不采用。

拉线法一般采用拉线专用工具进行。

图 10-7 拉线专用工具

1- 定中架；

2-钢丝穿块；

3-开边定位环；

4- 深度千分尺；5-钢丝；6- 轴法兰；7-指示灯；8- 电线

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三、轴系的拆卸 ( shafting disassemble)１、水上拆卸工作：包括所有法兰连接处的护板、外罩、管系和相应的

附件。这些工作在测量轴系的弯曲度误差和两端轴同轴度误差之前就要进行的。

２、坞内拆卸工作：包括拆开尾轴管填料函、尾轴密封装置，拆下螺旋

桨，从尾轴管轴承中抽出尾轴，压出尾轴管轴承等。

1 －隔舱壁； 2 －螺旋桨轴； 3 －样规； 4 －轴承； 5 ， 6 －中间轴

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螺旋桨的拆卸方法 :

１）用楔块 (wedge) 拆卸

1 ， 2 －楔块

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２）用液压千斤顶 (hydraulic ram) 拆卸

图 10.12 采用液压千斤顶拆螺旋桨（ 1 ）

1 －螺旋桨； 2 －艉管； 3 －液压千斤顶；

4 －铁链； 5 －液压油管

1 －螺旋桨轴； 2 －螺旋桨； 3 －螺栓； 4－活塞； 5 －壳体； 6 －安装螺母； 7 －橡皮环

图 10.12 采用液压千斤顶拆螺旋桨（ 2 ）

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3 ）加热使环氧树脂粘结剂软化后再用上述方法拆卸：对用环氧树脂粘结剂粘结的螺旋桨。

4 ）对无键连接液压套合的螺旋桨：采用液压方法拆卸。

1 －油泵

2 －螺旋桨轴

3 －螺旋桨毂

4 －油槽

5 －液压螺母

图 10.13 螺旋桨拆装液压系统图

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四、 轴系修理方案的确定判断所测出的 δ 、φ是否超差：１ . 根据轴系计算长度Ｌ计和轴颈直径ｄ在表 10.1 中查出 δ总、φ总，画三角形△ δ 总、φ总。

２ . 将所测得的 δ 、φ值放入所画三角形△ δ 总、φ总内描点 , 看 δ 、φ的交点是否在三角形△ δ 总、φ总内，如果在，则为合格，如果不在，则为不合格，应进行修理。

注意：在表 10.１中的标准，如果曲轴直接与中间轴相连接时，其安装标准应较表中值缩小 50% 。

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两端轴允许的偏移及曲折值

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主机减速器轴与轴系连接

图 10.15 主机和轴系联接型式

曲轴和推力轴对准后与轴系连接

曲轴直接与轴系连接图 10.14 轴系两端轴偏差计算图

曲轴直接与轴系连接较表中标准值缩小 50%

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五、确定轴系修理方案（ Repair plan ）１、采取偏心镗削尾轴管 (stern tub)

要求尾轴管镗削后，其安装衬套部位壁厚最薄处不得小于新制的最小值的 80% （灰铸铁）。球墨铸铁尾轴管，其厚度应为灰铸铁的 0.7～ 0.8 倍。钢制尾轴管镗削后，最小壁厚见表 10.2 。

２、移动主机位置如两端轴偏移量过大，采取偏心镗削尾轴管不能借正过来，则应移动主机位置。但要求主机机座下面垫片的厚度不能超过允许值（活动垫片 20～ 70mm ，固定垫片 12～60mm ）。

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３、既偏心镗削尾轴管，又移动主机位置单独地偏心镗削尾轴管或单独地移动主机位置都无法借正，此时就采用既偏心镗削尾轴管，又移动主机位置。

４、调整中间轴轴承的位置，使 δ 、φ值在允许范围如果两端轴同轴度误差在允许范围内，而个别中间轴法兰的 δ 、φ值超过规范即弯曲度误差超差，则应调整中间轴轴承的位置，使 δ 、φ值在允许范围。

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10.3 螺旋桨轴的修理一、螺旋桨轴缺陷及产生的原因 螺旋桨轴常见的缺陷有：轴颈磨损、裂纹、腐蚀；轴套松弛、漏泄；轴包覆层破损；键槽及螺纹的损坏等。1 ．轴颈的磨损磨损使轴颈产生圆度及圆柱度误差。用水润滑的尾管轴承，当船舶航行于多泥沙航区时，轴

颈会出现剧烈的异常磨损：螺旋桨轴首端装填料函处，往往由于漏泄而过度压紧填

料，磨出很深的沟槽。

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3 ．螺旋桨轴裂纹1) 裂纹部位：① 首端法兰和圆角处的裂纹；② 轴套首端处轴上的裂纹；③ 轴套上裂纹；④ 轴套接缝处轴上的裂纹；⑤ 锥体大端、轴套尾端轴上的裂纹；⑥ 键槽上的裂纹。

图 10.16 螺旋桨轴常见裂纹的部位

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2 ）裂纹产生主要原因(1) 螺旋桨转动时，叶片承受着变动的载荷。(2) 由于螺旋桨轴锥体大端面突变，以及轴套的影响，形成应力集中区

；键槽处应力集中等使得这些部位很容易产生裂纹。(3) 海水侵蚀螺旋桨轴，在交变的循环应力作用下，产生腐蚀疲劳裂纹

；此外，还存在缝隙腐蚀；由于轴和轴套材料不同，加之有漏泄的海水存在，会产生电化学腐蚀，因钢是阳极，被腐蚀后将产生楔形沟槽成为裂纹的发源地。

(4) 螺旋桨从轴上松脱、尾轴管轴承磨损过大，使螺旋桨轴工作时承受冲击载荷，使键槽等部位产生裂纹。

(5) 轴系安装不正确、螺旋桨轴的横向振动，使轴的弯曲应力增大，加速裂纹的发展。

3 ．锈蚀 在螺旋桨轴锥体部位，特别是锥体大端处以及末端螺纹处容易产生锈蚀。锈蚀使表面产生小麻点甚至裂纹。

锈蚀原因是螺旋桨轴锥端和螺旋桨研配质量未达到要求漏泄，产生了缝隙腐蚀。

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二、提高螺旋桨轴使用寿命的措施 提高螺旋桨轴的使用寿命，须从设计、安装、营运和保养方面加以注意。例如轴系设计时，应把扭振的临界转速位置从使用范围移去；轴系安装应符合规范要求等。

螺旋桨轴结构和加工工艺方面的措施：1 ．为了提高螺旋桨轴锥体大端的抗扭疲劳强度，可采取如下措施以降低键槽首端的应力集中。

1) 减小键在键槽首端处的刚性，使沿键长方向的压力重新分布，从而降低了轴内的最大应力值。

2) 键槽首端制成匙式雪橇形，以减小轴锥部大端应力集中。3) 将键和键槽做得短点，并将其移向锥体小端，以减小危险处的应力集

中。2 ．在轴套端部加工出卸荷槽，以减小轴上的应力集中。3 ．对螺旋桨轴锥体大端及与其相连接的圆柱部分进行冷压光加工，提高

其疲劳强度。4 ．螺旋桨和轴的配合必须避免海水漏入。

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图 10.17 减小键槽出口处接合刚性的键结构

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图 10.18匙式雪橇形键槽

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图 10.19 螺旋桨轴与螺旋桨间的水密装置

1- 螺旋桨桨毂 ; 2-键 ;3- 水密橡皮 ;4-压板 ;

5- 轴套 ;6- 螺旋桨轴 ;7- 垫片 ;8-防蚀衬套

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三、螺旋桨轴的修理1 ．轴颈磨损、擦伤和划痕的修复螺旋桨轴轴颈因不均匀磨损产生圆度、圆柱度误差，当其

值超过规定的值时，应光车修复。轴颈的刻痕、擦伤、大的凹痕以及径向圆跳动误差超过规

定的允许值时，也可用光车的办法消除之。工作轴颈允许光车至和非工作轴颈外径相同。光车后的径向圆跳动公差应符合要求，表面粗糙度 Ra不

大于 1.6 。为了延长轴套使用寿命，光车时，在工作轴颈部分允许残留磨痕，其深度不超过 0.20~0.40mm ，面积不大于 1／4d2(d 为轴径 ) 。填料函部位轴套上最深的一道磨痕，可以残留，不必光车掉。

轴套经光车后，其厚度小于规定值时，则应换新。

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轴径 d

中间轴、推力轴磨损极限 尾 轴 磨 损 极 限

新制或光年修理后圆度、圆柱度

圆 度 圆 柱 度

圆 度 圆 柱 度

油润滑 开式水润滑 油润滑 开式水

润滑

≤80 0.08 0.09 0.10 0.13 0.13 0.150.01080～

1200.09 0.10 0.12 0.15 0.15 0.18

120～180

0.10 0.12 0.14 0.17 0.17 0.220.015

180～260

0.12 0.14 0.16 0.20 0.20 0.28

260～360

0.14 0.16 0.18 0.23 0.23 0.360.020

360～500

0.16 0.19 0.20 0.27 0.26 0.45

表 10.4 船舶螺旋桨轴、中间轴、推力轴等工作轴颈的圆度和圆柱度公差值（ mm ）

。

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轴长与工作轴颈之比 L/d

工作轴颈及锥体部分 非 工 作 轴 颈

极限跳动量 新制或光车修理后跳动量 极限跳动量 新制或光车修理

后跳动量

≤20 0.12 0.03 0.36 0.12

20～ 35 0.16 0.04 0.48 0.16

35～ 50 0.20 0.05 0.65 0.20

50～ 65 0.24 0.07 0.72 0.24

65～ 80 0.28 0.09 0.84 0.28

80～ 95 0.32 0.12 0.96 0.32

轴颈 d 30 80~120 120~180 180~260 260~360 360~500

最小厚度 t 6 7 8 10 12 15

表 10.5 船轴轴颈的径向跳动公差值（ mm ）

表 10.6 钢轴套最小厚度（ mm ）

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可用堆焊或镶套等的办法来增大轴颈直径：1) 镶钢套修复轴颈 钢套内圆直径应比轴颈直径大 0.4~0.8mm ，在内圆加工好后，切成

两半。 在每半边上钻出直径为（ 1.5~2） t 的孔（ t 为钢套厚度， mm)4~6个。

将两半钢套纵向焊于轴颈上，再将其上的孔焊满，焊后应退火处理。 本法常用于内河船舶螺旋桨轴的修理。2) 堆焊轴颈 采用合金焊剂层下的自动堆焊法修复磨损的轴颈，其效果较好。 车削加工后，应进行冷压光加工，以提高其疲劳强度。3) 金属喷涂修复轴颈 金属喷涂按规定工艺进行。 喷涂层应均匀，与基体的结合牢固，其喷涂层厚度不得超过 3mm 。 必要时，应在喷涂前对光车后的轴须进行强度校核。

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2 ．更换铜轴套 铜轴套上有裂纹；严重磨损或多次修理光车致使厚度减薄太多；与轴

配合松动及铜轴套接缝处松弛渗水等缺陷，都应更换铜轴套。 新制铜轴套的材料为 ZQSn10-2 ，小型船舶用 ZHMn58-2 。 粗加工后应进行液压试验，试验压力为 0.2MPa 。 铜轴套通常用热套法装在轴上，其配合过盈量约为 0.1％ d 。 在铸造、装配条件许可时应采用整体铸造的铜轴套。因条件限制而需分 2 段或 3 段制造的轴套。

中、小型低速船舶，其螺旋桨轴轴套可采用环氧树脂粘结剂胶合。操作时应严格按照环氧树脂粘结剂胶合工艺进行。

可以采用堆焊不锈钢以代替钢套作保护层。

分类 新制铜套最小厚度

非工作轴颈部位厚度

光车修理厚度 极限厚度

计算式 0.03d+7.5 0.75t 0.02d+5 0.015d+3.5

mt0t1t2tmt0t1t2t

表 10.7 铜轴套厚度（ mm ）

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图 10.20 螺旋桨轴轴套接缝

1- 螺旋桨轴； 2- 轴套； 3- 垫环

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3 ．螺旋桨轴非工作轴颈保护层的修理

有些螺旋桨轴其工作轴径处装铜套，非工作轴径部分则包覆玻璃钢或橡胶保护层以防海水腐蚀。

检查时如发现保护层接头不良、局部破损、脱壳和膨胀等现象，则应子以修补。

玻璃钢与轴套的接头如图 a) 所示，轴套一端车成倒锯齿形以保证水密。

图 b) 所示为轴套与橡胶保护层接头，轴套接触保护层的一端车成反向内锥孔。

图 10.21 螺旋桨轴保护层接头

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4 ．螺旋桨轴裂纹的修理1) 裂纹的检查 裂纹可用着色法、磁粉探伤及超声波探伤等无损探伤法或钻孔法

检查。 所谓钻孔检查就是在怀疑有裂纹的部位钻孔，如发现有裂纹，则

在其边缘跟踪钻孔，直至裂纹全部显露。 有轴套的螺旋桨轴上，如轴套圆周范围轴腐蚀或轴套接缝松弛渗

水，则须切去部分轴套以便检查轴上是否有裂纹。 轴表面上的细小裂纹宜用着色法、磁粉探伤法检查，键槽底部则

以采用钻孔检查较为恰当。 裂纹长度和形状确定后，应在裂纹两端钻直径为 8～ 10mm 的止

裂孔，在裂纹中部每隔 80～ 100mm 钻侧深孔，以确定裂纹深度。

48

2) 裂纹的修理。裂纹可以用焊补法进行修复。（ 1 ） 焊补前的准备工作。根据止裂孔和测深孔的深度。

将裂纹开成坡口，这可在车床或铣床上进行。焊补部位要预热，其温度根据材料的化学成分而定，含碳量在 0.20 ％～ 0.30 ％时为 100～ 150℃ 。

（ 2 ）焊补操作。焊补次序应视裂纹情况而定，每层焊层厚度一股不宜超过 2~2.5mm ，以减少工件表面受热程度，降低内应力。

焊完一层，要用手锤不断敲击焊层表面，以使应力重新分布和部分消除。

（ 3 ）焊后处置。焊补后应立即用石棉布将焊补部分包扎起来使其缓冷。

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图 10.23 焊补次序

50

5 ．螺旋桨轴锥体大端锈蚀的修理当锈蚀为平滑状，且个别锈蚀处（长度＜ 12.5 ％圆周）蚀深不超过 3％ d ；较长的锈蚀（长度＜ 30 ％圆周 ) ，蚀深不超过 2％ d ，整个圆周锈蚀不超过1.5％ d ，经清理检查后允许继续使用。

当锈蚀为尖角状，应仔细检查其深度和周向长度，然后修锉或光车成圆弧状。

锥体上的锈蚀，可光车修复。光车应与轴颈光车在一次安装中完成，使锥体与轴颈有较好的同轴度。

如因车削而使其尺寸变化较大时，则需堆焊，不仅堆焊锥面，且堆焊层应延长到圆柱部位 25～ 50mm 。

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6 ．螺旋桨轴螺纹的修理螺纹的个别牙局部损伤经锉削修理后可继续使

用，只要锉后螺纹断面高度还留一大半，而被锉的一段螺纹总长不大于全部螺纹长度的 15 ％就行。

当螺纹严重碰损或烂蚀，可车出直径较小的新螺纹，另配螺母。

对螺纹直径减小的可能性应预先进行强度校核。

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10.4 艉轴轴承的修理常用的尾管轴承材料：用水润滑的有铁梨木、层压胶木

、橡胶、尼龙等；用油润滑的有白合金、铸铁、青铜等。此外，有些中小型船舶还有采用滚动轴承的。

海船尾管轴承过去最常用的水润滑材料为铁梨木，与青铜轴套配对时耐磨性好，安全可靠。其磨耗率约为1.0~1.3mm/ 年。但当船舶经常在泥沙较多的航区航行时，磨耗则剧烈增加，可达 4.5mm/ 年以上。

白合金的磨耗率约为 0.06~0.1mm/ 年。MCS-2-1 的层压胶木（即桦木层压板）是用浸过酚醛树脂的桦木单板加热压制成的，其特点为：耐磨性较高，与之匹配的螺旋桨轴铜套磨损也较小，加工中取材方便，成材率高。在渔船、沿海客货船上已普遍使用，效果良好。

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一、铁梨木和层压胶木尾管轴承的修理1 ．铁梨木和层压胶木尾管轴承的缺陷

1 ）因磨损过大而使轴承和螺旋桨轴之间的间隙超过极限值。过大的轴承间隙使轴套易产生裂纹、轴产生裂纹甚至折断。  

2 ）因磨损过大而尾管轴承板条厚度减薄太多。板条太薄将会因冲击负荷过大而碎裂。。

3 ）铁梨木板条松动、断裂、甚至在船舶航行中全部脱落掉光。

其原因是因为铁梨木干裂、松弛以及由于铁梨木的剧烈磨损，致使尾管轴承上的止动铜条磨损脱落，从而使板条松动、脱落。

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2 ．铁梨木和层压胶木尾管轴承的修理1 ）当螺旋桨轴和尾管轴承的间隙超过极限值后，可按如下的一种方

法修理：（ 1 ）如轴套因裂纹、松弛等需换新时，则可镗削轴承，换新轴套。

轴套的厚度可加大到原设计厚度的 1.25 倍。（ 2 ）换新全部铁梨木。安排铁梨木板条时应注意使轴承下部的铁梨木为横纹，上部为纵纹，。如果换用层压胶木，则可全部采用端面作为摩擦面。

（ 3 ）在板条背部衬以整张铜皮，以缩小其内径，然后镗削。

1-铁梨木（纵纹） ; 2-铁梨木（横纹） ;3-层压胶木图 10.24 尾管轴承衬套

55

2 ）如板条厚度尚可继续使用，要仔细检查铁梨木板条是否有裂纹和开裂。情况严重时，进行局部换新。

3 ）板条松弛不严重时，可在板条间垫上薄铜皮，以增加其紧密性。但当全部铁梨木板条松弛、干裂严重时，则应换新。

船舶坞修时，应经常向铁梨木轴承冲水润湿，以防铁梨木干裂。层压胶木较铁梨木硬脆，镗削时应采用较小的切削深度，以免崩裂。

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二、白合金尾管轴承的修理白合金尾管轴承常见的缺陷：因磨损而使轴承间隙过大、白合金层减薄超过极限值；轴承表面划痕、烧损、裂纹；白合金脱落；密封装置漏泄。 缺陷产生的主要原因：由于白合金浇铸质量不好、间隙过大造成冲击负荷增大

等使白合金产生疲劳裂纹甚至脱落；安装间隙过小、轴线不正确，使得润滑不良，导致轴承

与轴颈咬合、烧损等。

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1 ．白合金层的修理因磨损而使轴承间隙、白合金厚度超过规定的极限值时，则应重浇白合金。

白合金轴承内孔径镗削加工后，表面粗糙度 Ra不大于 3.2 。

轴承表面的划痕、轻微的烧伤可就地修光使用。

当白合金脱落或烧伤严重时，应换新。但如松脱的直径小于轴颈直径 1/4 且只有一处时，可继续使用。

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2 ．密封装置漏泄的修理由于橡皮老化、防蚀衬套严重磨损、轴系找正不正确以

及运转中轴系轴线变化过大等使得防漏装置失效，润滑油大量漏泄，船舶应提前坞修。

橡皮环式密封装置的防蚀衬套材料为铜或不锈钢。当其外圆面磨损后，应光车修正，表面粗糙度 Ra 应小于1.6 。

如光车后尺寸较标准橡皮环要求为小时，则应换新；如尚可继续使用，应适当收紧橡皮环弹簧，以增加其唇边压力。

橡皮环出现碎裂损伤、唇边硬化裂纹、严重磨损、老化等缺陷时都要换新。

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10.5 螺旋桨的修理螺旋桨作为船舶推进器，是保证船舶安全航行

的重要设备。因此，螺旋桨性能好坏对船舶安全航行影响极大。

由于它悬伸船外的特殊工作环境，在营运过程中，易发生海损，应力腐蚀。

在工作过程中螺旋桨桨叶会产生弯曲、裂纹、空泡剥蚀、缺口等局部损坏。

在船检工作中对螺旋桨损坏问题的处理不仅要考虑螺旋桨工作的可靠性，也要考虑船舶营运的经济性。

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一、螺旋桨的勘验通过目测、敲击声音、探伤及测量等方法，对螺旋桨不

同缺陷进行勘验。1 ．螺旋桨表面检查1 ）一般目测可以检查如下缺陷：① 桨叶表面光洁情况；② 桨叶表面磨蚀情况，尤其是吸力面有否气蚀现象；③ 桨叶边缘有无缺口、碰伤、断边；④ 桨叶及浆毂表面有无明显裂纹；⑤ 桨叶及浆毂表面因磨蚀而显露出来的铸造缺陷；⑥ 桨叶弯曲、卷边及整个叶面平整情况。

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2 ）桨叶面在未经清理条件下，可以用小锤轻击叶面，根据声音可以判定桨叶有无裂纹存在。

3 ）桨叶及桨毂在清理光洁后，可以采用着色渗透法对有怀疑处的裂纹检测，判明裂纹的数量、形状及长度。对允许焊补区域的裂纹，都应进行挖铲或钻孔，探明裂纹深度。

4 ）根据在螺旋桨不同部位产生的缺陷导致不同的危害程度，通常将螺旋桨表面表分为三个区域，并根据各区域允许存在的缺陷提出不同的要求。

5) 桨叶各区域允许的缺陷 : CB/T3422-92

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图 10.25 桨叶表面缺陷分布区域

R- 螺旋桨半径 ; ei- 弧长

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6) 各区域缺陷的修理① 在 A 区域内不允许进行焊补。对深度不超过 4mm

的缺陷，且最深不超过该处叶厚的 1/40 时，允许对其进行修磨光顺后继续使用。

② 在 B 区域内表面发现的小缺陷应尽量避免焊补。对深度不超过 3mm ，且最深不超过该处叶厚的1/30 的缺陷，允许经修磨光顺后继续使用。

③ 在 C 区域内的缺陷通常允许焊补。桨叶边缘和表面微小缺陷允许修磨光顺后使用。当桨叶边缘锯齿缺口深度超过 10mm～ 20mm 时（视桨径大小）应进行修补。对桨叶边缘剥蚀较严重时，亦应进行补焊修复。

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图 10.26 桨叶边缘剥蚀部位

④ 对叶面上不严重的气蚀孔眼及凹陷，在不便焊补的情况下允许采用环氧树指涂补或金属喷涂方法，使叶面平整光顺。

⑤ 对桨叶上的一般裂纹，在限定的条件下允许采用钻止裂孔的方法作为临时措施而使用。如果螺旋桨数片桨叶发生过严重裂纹，并经多次大面积焊补修理，材料性能已发生较大变化，再修补难以保证质量时应考虑换新。

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2. 桨毂检查1 ）检查桨毂锥孔与桨轴锥体配合部件的情况。一般装配

要求接触面积在 70% 以上，且应均匀，每25mm×25mm 面积上有 3～ 4个接触斑；液压套合的要求更高一些。凡接触状况很差，且有严重锈蚀，应考虑与桨轴重新研配。

桨锥孔表面不允许出现凸出的硬疤、咬痕。重新装配时，表面均应清理干净。

2 ）桨毂表面及前后端面有无裂纹产生。个别短小裂纹，经挖铲、钻止裂孔方法，允许存在；凡发生较大裂纹需要焊补时，必须采取经认可的工艺。

3 ）调距桨桨毂上，当桨叶固定在转盘时，其叶根部与桨毂间的密封性应进行拆前检查。

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3 ．螺旋桨的焊补 焊补内容：裂缝与裂纹的挖补、边缘损伤与剥蚀的堆补、局部断 块的接补。

焊补过程：清理—预热—焊补—退火。1) 桨叶在施焊前都应进行必要的清理，裂纹焊补与断块接补，应加

工出合适的焊补坡口。焊补坡口，坡口形式如下图：

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2) 预热a) 预热装置可采用焦碳炉、柔性远红外加热垫、丙烷等软

性火焰喷枪。b) 焊补预热温度取决于螺旋桨材料的种类。c) 预热温度应通过焊补处整个截面厚度。加热范围为从焊补部位向各个方向伸展 300mm 。且各个方向的温度梯度不超过每 300mm 降低 55℃ 。

应避免局部过热。对于桨叶 0.7R 内的修复，加热将包括整个桨叶宽度的范围。

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3) 焊补① 除 C 区边缘部位的小缺陷可就地焊补外，其它部位缺陷的焊补应

将螺旋桨拆下进行，并尽可能使焊补部位处于平焊位置。② 推荐采用钨极氩气保护电弧焊（ TIG ）和熔化极氩气保护电弧焊（MIG ），也可采用手工电弧焊等行之有效的焊补方法。氧乙炔气焊只能用于 C 区且厚度小于 32mm 的桨叶边缘的焊补。

③ 焊接材料可接近于母材的化学成分和机械性能。当化学成分与母材不一致时，应保证机械性能尤其是疲劳强度接近母材，并且有足够的耐腐蚀能力。

④ 焊补过程中应注意控制层间温度，层间温度在 300℃左右。⑤ 对断块接补，应采取桨叶压力面朝下，对接口下面垫以衬覆层。⑥ 焊补过程中除打底焊层和表面焊层不用锤击外，对每一次施焊层

应采用小锤或风动锤锤击，以缓解内应力，锤击力度要适度、密集而均匀。

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图 10.28 桨叶裂纹的接补和焊缝

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4) 焊补后修磨5 ）焊补后检查6) 消除应力退火处理a) 焊补后的螺旋桨应进行消除应力退火处理。A、 B 区域的焊补或其它区域的大面积焊补，在条件许可时，以不大于 100℃/h 的加热速度升温至退火温度，整桨保温时间视桨叶大小为 4h～ 8h 。

b) 局部退火是在不具备炉内退火条件时常用的消除应力处理方法。

保温时间可按焊补部位最大截面厚度处 20min/25mm计算，但不应小于 1h ，然后包扎或覆盖隔热材料缓冷至室温。

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4 ．桨叶弯曲的矫正(1) 冷态矫正 在加热温度为 205℃ 以下进行的矫正为冷态矫正。 冷态矫正适用于叶尖和桨叶边缘厚度小于 30mm 处。(2) 热态矫正 热态矫正可采用动载荷与静载荷矫正方法。推荐的热态矫正温度取决于螺旋桨材料的种类。

(3) 矫正后检查 桨叶弯曲经矫正后都应目视仔细检查，必要时可采用着色渗透探伤检查，凡发现裂纹、凹陷不平等缺陷均应进行修整。矫正面积较大时，应重新测量螺距。

(4) 消除应力退火处理 桨叶严重弯曲或大面积的矫正后，应根据材质特点采取消除应力

退火处理。对镍铝青铜桨叶，一般可降低其退火要求。

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二、螺旋桨修理后的检验 凡经过修理的螺旋桨均应测量叶面螺距、桨叶厚度及桨径尺寸。 螺旋桨凡经断边接补和大面积堆焊等修理，均应做静平衡试验。1 ．螺旋桨凡经焊补、矫正等修理后，都应检查修补区有无裂纹，气孔等缺陷。

2 ．无损探伤检查1)经修理的螺旋桨，对怀疑有裂纹的区域，可采用着色渗透探伤方

法进行检查。2)当怀疑螺旋桨某区域内部隐蔽有严重缺陷时，可用超声波或 X射

线探伤方法进行检查。 3. 表面粗糙度检查4. 修理后螺旋桨的半径、螺距公差检查 .

5. 桨叶轮廓、导边和随边形状检查 : 样板检查6. 静平衡试验 : 在螺旋桨静平衡试验台上进行。7. 螺旋桨螺距的检验：使用螺距规测量。

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图 10.29 螺旋桨静平衡试验

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图 10.30 测量螺旋桨的螺距规1-刻度盘 ; 2- 心轴 ; 3-指针 ; 4- 水平尺 ; 5-

量杆

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§10-6 轴系理论中线的确定一、基准点的确定（前后、左右、高度的尺寸） 轴系理论中线的基准点有两个点，一般是在轴系布置图上给定的。 “ 前、后位置，在某号肋位上或距某号肋位多少距离” ;

“高度位置，在距双层底或基线的距离” ;

“左右位置，若单轴系，就在船舯线、双轴系，会告诉距船舯线两边的距离”。用直尺测量和吊铅锤的方法找出，焊好基准架，并标出基准点或对光靶十字线交点的位置。

a0b0 －理论中心线； a0 前基准靶架； b0 尾基准靶架； c0, d0, e0, f0 辅助靶

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如长江中下游的“东方红 11#”型客班轮（大班轮），图纸告诉为：1 、前、后位置：前基准点在 73.5# 肋位上；后基准点在 3# 肋位上。2 、左、右位置：前基准点在 73.5# 肋位上距船舯线 1853mm ；后基

准点在 3 肋位上距船舯线 2500mm 。3 、高度位置：前基准点在 73.5# 肋位上距船双层底 947mm ；后基

准点在 3 肋位上距船基线 1450mm 。

二、轴系理论中线的确定方法１、拉线法：所谓拉线法就是以两基准点为基准，拉一条钢丝线，此钢

丝线即为轴系理论中线。１）拉钢丝线 通过前、后两基准点，拉一条钢丝线，两基准点间钢丝线不同位置处

的下垂量 y 可用下式求出：

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y=qx(l-x)／ 0.99×2T (m)

式中： q—钢丝单位长度的自重，Ｎ／m ； x— 所求下垂量处到基准点的距离， m ； l— 前、后两基准点间的距离， m ； T— 挂重， N ； 0.99— 修正系数。

1 ， 6 －拉线架； 2 －尾基准点； 3 －轴系理论中心线； 4 －钢丝线； 5 －首基准点

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２）进行下列项目的检查（ 1 ）用钢直尺检查人字架毂孔、尾柱毂孔与理论中线的同轴度误差（即

检查镗孔后的最小壁厚）：　　

（２）检查主机底座面板、中间轴承底座面板左右位置和高度尺寸：

1 －丁字尺； 2 －钢丝； 3 －中分线

测量底座面板边缘间距示意图

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（３）画加工圆和检验圆：位置：人字架毂孔后端面上，尾柱毂孔后端面上，尾尖舱加强板前端面上、机舱后隔舱壁上等。

1 －镗杆； 2 －焊块； 3 －锁紧螺母； 4 －调节螺钉

1 －钢丝线； 2 －十字线

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２、光仪法１）望光法

1 －物镜组； 2 －物镜；对光螺旋； 3 －调焦透镜； 4 －目镜对光螺旋； 5 －目镜组； 6 －十字线分划板像； 7 －十字线放大

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（１）基准光靶（ light target ）的设置及仪器位置的调整；

1 －望远镜； 2 －仪器架； 3, 5－光靶； 4 －主光轴

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1 －微调螺钉； 2 －光靶体； 3 －靶芯架； 4 －靶芯； 5 －锁紧螺母； 6－螺钉

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（２）底座位置及柱毂厚度的检查 :

ａ、底座面板左右方向的倾斜的检查；

ｂ、底座面板高低和左右位置的检查；

ｃ、柱毂厚度的检查。

（３）按轴系理论中线划加工圆和检验圆线。

２）投射法３）激光的应用 特点：

（１）单色性好即波长范围很窄，小于几埃；

（２）方向性好，发散角很小，投射距离远；

（３）激光束的亮度高，白天能够使用 ；

（ 4 ）激光束的强度高， 107～ 1011/cm2。

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ａ、激光导向准直仪：

激光准直仪原理示意图1 －电源； 2 －激光发生器； 3 －可调焦望远镜； 4 －波带片； 5 －十字线像； 6 －接收光

靶；7 －直角棱镜

光电接收靶原理图

1 －激光束； 2 －光电接收靶；

3 －运算电路

85

1 －目镜； 2 － 1:1 转像系统； 3 －分划板（缝隙）； 4 －调焦透镜； 5 －物镜组； 6 －波带片；7 －氖激光管； 8 －直角棱镜； 9 －光阑； 10－十

字成像截面

ｂ、激光衍射准直仪：

波带片

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§10-7 按轴系理论中线镗孔 (boring)

一、镗孔技术要求１）尾柱轴毂孔的圆度、圆柱度 (circularity, cylindricity)

误差不大于 0.02mm ；２）尾柱轴毂孔、人字架轴毂孔和尾隔舱壁孔应同轴，同轴度误

差不大于 0.10mm ；舵系的上、中、下舵承孔应同轴，同轴度误差 (error of axiality)不大于 0.20mm ；

３）孔端面加工后应与孔轴心线垂直，垂直度误差垂直度误差 ( error of ( error of

perpendicularity )perpendicularity )不大于 0.15mm/m ；４）加工表面粗糙度要求：配合面 Ra(3.2~1.6) ，非配合面

Ra25 。

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二、装置：镗排

1 －进给箱； 2 －传动机构； 3 －推力轴承； 4 －支承轴承； 5－支架； 6 －平面刀架； 7 －尾柱轴毂； 8 －刀架； 9 －中间轴

承； 10－艉隔舱壁； 11－电动机； 12， 13－皮带轮

88

平面刀架结构示意图

1 －刀架拖板； 2 －本体； 3 －刀架本体； 4 －丝杆； 5 －星轮

89

镗排进给箱结构示意图

1,2, 4,5,6,7－齿轮； 3 －齿轮轴； 8 －内盘； 10－外盖；11,12－手柄

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　三、镗杆定位Positioning

of boring

bar

１、以所划的加工圆线或检验圆线为准测量到镗杆外圆的距离２、用光仪定位：

（空心镗杆） 1 －划针盘； 2 －镗杆； 3 －检验圆线

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四、工艺措施：１、避免船体变形的影响：应将镗杆的支承连接在船体上，即被加工孔

的附近焊架子。　　　　２、减少振动：由于电动机有振动，一般将电动机和减速箱放在与船体

分开的架子上。３、提高系统刚度：１）提高传动系统的接触刚度：２）提高镗杆刚度：增大镗杆直径、减轻镗杆（中空型）、缩短镗杆支

承的距离（或加中间支承）。

长镗杆加装辅助支承（ A 辅助支承）

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３）正确选择镗杆支承的结构：选择可调间隙的轴承。

镗排支承轴承

1 －镗杆； 2 －推力轴承

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1 －尾柱轴毂； 2 －钢管； 3 －铸钢套管； 4 －艉管

§10-8 尾管、螺旋桨轴、尾管密封及螺旋桨的安装 Installation of Stern Tub, Propeller Shaft, Sealing of Stern Tub, Propeller一、尾管的安装１、尾管的结构

1 ）焊接结构：无独立尾管结构

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２）有独立尾管结构（老型式）：（１）从首向尾装，用螺母固紧。（装配式）（２）从尾向首装。（装配式）（３）从首向尾装，用焊接固紧。２、安装工艺尾管可用葫芦拉送（小船）或用滑车（中型船），小车、

轨道（大型船）送入。注意，送入一定长度后，尾管尾端将倾斜，当直径配合面

接触时，要加压力压入。等螺纹部分伸出轴毂３～４牙后，立即上螺母。

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安装艉管示意图

用液压千斤顶顶压艉轴管1 －轴毂； 2 －艉管； 3 －艉隔舱壁； 4 －加强垫

板；5 －垫块； 6 －液压千斤顶； 7 －槽钢； 8 －肋骨

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３、水密试验 (watertight test) 尾管装妥后，对尾尖舱灌水作水密试验，以检查尾管与尾轴毂孔前端

面和尾隔舱加强板间有无泄漏。如漏，用水泥或环氧树脂粘结剂修补，直到合格为止。

注意：尾管轴承为铁梨木时，则应经常浇水，防止干裂。

４、尾管轴承的压入 (forcein of stern bearing ) 对焊接式（无独立尾管结构）的压入：“过盈量 0.01～ 0.03mm,

压力 20～ 80t” （在船台上或车间里）。 用环氧树脂粘结剂将尾轴管粘结在尾柱和尾尖舱的前隔舱壁加强板

（前轴承座板）上。

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二、螺旋桨轴的安装 (installation of propeller shaft) 螺旋桨轴的型式有前端为固定法兰式 (fixed flange) 和可拆法兰式 (loose flange) 两种。 对于前端为固定法兰式螺旋桨轴，必须从船内向船外进行安装。对于前端为可拆法兰式螺旋桨轴，都是从船外向船内进行安装。

1 －导轨； 2 －滑车； 3 －滑轮组； 4 －松紧螺旋扣；5 －固紧环； 6 －螺旋桨轴； 7 －钢丝绳； 8 －短导轨

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三、密封装置的安装 (assemble of sealing

arrangement)1 、密封装置的型式： 1 ）径向密封装置：填料函密封 , 橡皮环式密封 ( 又称唇口密封 )； 2 ）端面密封装置：带波纹管弹性圈的端面密封装置。2 、密封装置的安装： 先在车间安装、试验好后，再上船安装。

1 －压盖； 2 －壳体； 3 －软填料； 4 －进油嘴；

5 －进水孔； 6 －气刹囊接头

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1 －凸缘； 2, 4－扎紧环； 3 －弹性环； 5 －定位环； 6 －耐磨静环； 7 －耐磨动环

1 －压紧环； 2 －铬铜套筒； 3 －压盖； 4 －橡皮环； 5 －中间环； 6 －凸缘环

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四、螺旋桨的安装1 、键连接和环氧树脂粘结剂粘结的螺旋桨（先对配合面进行刮配）： 可用专用板手或液压千斤顶及液压螺母进行压入安。

1 －螺母； 2 －螺旋桨轴； 4 －千斤顶； 3 －螺旋桨； 5 －液压螺母； 6 －液压油缸

101

2 、无键连接液压套合的螺旋桨：1 ）推入量 S 和压装力 Pc 的计算：

（ 1 ）推入量 S 的计算：螺旋桨轴向推入量有最小推入量 S1 和最大推入量 S2 ，最小推入量 S1 是指保证正常运转时所需的推入量；最大推入量 S2 是指应力达到螺旋桨材料屈服极限的 70% 时的推入量。

无键连接液压套合的螺旋桨安装时， S 应满足下式：S1≤S≤S2

（ 2 ）轴向压装力的计算：它包括两个方面：一是根据锁紧力所需要轴向压装力，二是克服螺旋桨桨毂脱落所需要轴向压装力。

102

２）螺旋桨的套合安装（ 1 ）先在车间套合试装，记录数据。（ 2 ）再上船实际套合安装完成。

1 －螺旋桨轴； 2 －螺旋桨； 3 －油缸； 4 －液压螺母； 5－油泵

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§10-9 中间轴的安装 (Assemble of intermediate

shaft)

一、概述 :

中间轴的安装是指中间轴的对中与固定。首先将中间轴及其轴承位置校正，即对中或找正。然后配制轴承座垫片，钻、铰螺栓孔，并用紧固螺栓和定位螺栓将中间轴轴承的位置固定下来即紧固。

中间轴的安装有两种情况，

1. 根据安装好的尾轴进行安装。这时主机的安装在中间轴安装之后，而根据第一根中间轴的首端法兰进行安装。

2. 尾轴和主机都己安装完毕，中间轴根据尾轴和主机的实际位置进行安装。这时要留一根中间轴的长度尺寸不加工完毕，根据留下的实际位置进行最后加工到位。

104

中间轴的对中方法 :直线校中→负荷校中→合理校中。1.直线校中：1) 按规范的 δ 、φ校中；2) 光仪法校中。2. 负荷校中：1) 按计算的 δ 、φ校中；2)弹簧测力计校中。3. 合理校中：1) 按合理的 δ 、φ校中；2) 按轴承的合理位置校中。

105

一、平轴法（按连接法兰上的 δ 、φ校中）这种方法是根据两连接法兰上所测得的 δ 、φ值，调整

一根中间轴的位置，使两连接法兰上的 δ 、φ值在规定范围内。

* 安装标准（规定范围）：１、按规范规定（表 16-3 、Ｐ 146 ） ：δ ＝ 0.10mm、φ＝ 0.15mm/m ；前苏联规范： δ ＝ 0.05mm、φ＝ 0.05mm/m ；西方国家规范： δ ＝ 0.30mm、φ＝ 0.30mm/m 。

106

按规范规定 δ 、φ校中的特点 :

1 ）简单易行（用直尺、塞尺方能进行，不需要专用设备）；2 ）不合理、不科学；3 ）操作困难（不易达到要求）。

２、按经验确定安装标准１）根据轴系结构的不同，各对中间轴连接法兰以及中间轴与尾轴

的连接法兰： δ ＝ 0.15～ 0.30mm、φ＝ 0.15～0.30mm/m ；轴系长径比（ l/d ）大的可取大值 , 小的取小值。

２）对中间轴与推力轴或曲轴的连接法兰： δ ＝ 0.10mm、φ＝0.15mm/m ；

从数值上看 , 经验标准比规范标准放大了，但经验标准的要求仍就是较高的。

107

二、平轴计算法（用计算法确定轴系安装标准，负荷法） 此法是根据轴系的弯曲变形产生附加弯矩，而使轴承产生附加负荷，限制轴

承的附加负荷在允许范围内。根据轴承的允许负荷，换算成轴允许的挠曲度，把挠曲换算成法兰上允许的偏移值 δ 和曲折值φ，再作为安装标准。

１、长轴系：１）长轴系安装标准的计算公式： ∣ φ∣+2000/3L∣δ∣≤2/3K ┄┄(1) ( 每根中间轴有两个轴承 )

│φ∣+2000/3L∣δ∣≤1/3K ┄ (2) ( 每根中间轴有一个轴承 )

式中： φ－轴系两相邻法兰的曲折值 , mm/m ； δ －轴系两相邻法兰的偏移值 , mm ；　Ｌ＝Ｌ min∕3—— 轴系中跨度最小的四个相邻轴承之间的平均跨距， cm ；

K=3.74×10-5L3/d2 ——— 轴系挠性系数；

d—— 中间轴直径 , cm， [ 空心轴为 (d2+d02)] 。

108

２）公式的使用： 根据以上两式可知， δ 、φ为直线关系，在直角坐标上可用一斜线

来表示。可作图表示。把ｄ和Ｌ值代入公式计算：　 当δ ＝０时，求出最大的 φmax

当φ＝０时，求出最大的 δmax

连 AB, 则得三角形△ ABO 所包括的面积就是偏移和曲折的允许范围 , 即安装标准。

若某对中间轴法兰的偏移为 δ1 和曲折为 φ1, 则其交点 C1 在△ ABO 内为允许 , 若 C1 点在△ ABO 外为不允许。

特点： (1) 按负荷校中，且考虑了轴系参数，∴较科学较合理； （ 2 ）计算的 δ 、φ比规范规定的 δ 、φ宽，施工方便； （ 3 ）计算误差大，∵简化了计法，没有用连续梁，而中间轴承和临

时支承不一定在此。２、短轴系：

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三、用测力计实测轴承负荷校中法（负荷法） 所谓负荷校中就是用专门的工具——弹簧测力计安装在轴承上直接测量其实际负荷，并根据各轴承上的实际负荷调整轴承的位置，以校正轴系的弯曲度误差，使各轴承上的附加负荷不超过允许范围。

１、弹簧测力计的构造：２、校中过程：１）根据安装好的尾轴和主机用直尺和塞尺将轴系各对法兰上的δ 、φ初略地对中，然后用连接螺栓将轴系及主机的全部法兰连接起来；

２）在中间轴承对角上的两个螺栓孔中装两只弹簧测力计，另外两个螺栓孔中装两支顶压螺栓；

110

３）测力前由顶压螺栓支承中间轴承，测力时松开顶压螺栓，测力计支撑中间轴承。测力时，轴颈在轴承中不允许活动，故应在各轴承中垫一块纸片，压紧轴承盖；用顶压螺栓顺序地移动轴承的位置以调节每个轴承在垂直和水平方向上的负荷，使各轴承上的两只测力计承受规定的负荷，同时每个轴承上左右两只测力计承受的负荷应相等，或误差在允许范围内。这时尾轴前端的抬高量和曲轴最后一拐的臂距差都应在规定范围内。

1 －纸板； 2 －测力计； 3 －顶压螺栓

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３、测力计算及标准：１）中间轴承负荷计算及标准：（１）计算：根据测力计承受的负荷可算出在垂直平面与水平平

面承受的实际负荷：垂直平面的实际负荷：Ｇ＝Ｇ左+ Ｇ右－ q

式中：Ｇ左、Ｇ右——轴承上左、右测力计承受的负荷， N ；

q—— 中间轴轴承的重力 ,N 。 水平平面的实际负荷： G′=∣ Ｇ左 - Ｇ右∣ C∕2h

式中： h—— 轴颈中心至轴承座支座上平面的距离， cm 。 C—— 左、右测 力 计 的距离 ( 在垂直于轴 线 平 面 内 测量 ) ， cm ；

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(2) 标准： ( 中间轴承上的允许负荷 )

ⅰ) 在水上测力时： 在垂直平面内 : 0.5P≤G≤1.5P

在水平平面内 : ∣G′∣≤0.5P

式中： P=Q/n —— 中间轴承的平均设计负荷， N ； Q —— L设计长度轴系的重力 ,N ； n —— 中间轴承数。ⅱ) 在船台上和坞内测力时： 在垂直平面内 : 0.75P≤G≤1.25P

在水平平面内 : ∣G′∣≤0.25P

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2) 尾轴前轴承和推力轴轴承负荷的计算及标准： 轴系弯曲除了中间轴承上造成附加负荷外，还在尾轴前轴承和

推力轴轴承（或曲轴后轴承）上造成附加负荷 R1、 R １′， R ２、

R ２′。 附加负荷 R1、 R １′， R ２、 R ２′的大小与中间轴承上的实际负

荷有关，可用下列公式计算出。

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（１）计算（尾轴前轴承和推力轴轴承或曲轴后轴承上的附加负荷）：ⅰ) 垂直平面内的附加负荷：　 R1=1.15 (Q-ΣG) - 2.25Σm/L N ；

R2=1.15 (Q-ΣG) + 2.25Σm/L N 。

ⅱ) 水平平面内的附加负荷： R1′= -1.15 ΣG′- 2.25Σm′/L N

R2′= -1.15 ΣG′+ 2.25Σm′/L N 。 式中： Q——在 L 设计 长度轴系的重力， N ； ΣG、 ΣG′—垂直平面内和水平平面内各中间轴承的实际负荷的总和， N ； Σm、 Σm′—垂直平面内和水平平面内各中间轴承的实际负荷对 L 设计 长度

轴系的重心的力矩总和 , N·cm ； 其中： Σm = m1+m2+…+mn = G1a1+G2a2+…+Gnan

Σm′= m1′+m2′+…+mn′= G1‘a1+G2

‘a2+…+Gn‘an

L 、 a1、 a2 …、 an——( 见图 16-50 P169)， cm 。

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（２）标准：ⅰ) 在水上测力时： 尾轴前轴承上的附加负荷允许标准为：　∣ R1∣≤P 尾 ；∣ R1′∣≤P 尾

式中： P 尾 —尾轴前轴承上的设计负荷， N ；

推力轴轴承或曲轴后轴承上的附加负荷允许标准为： ∣ R2∣≤P 推 /2 ；∣ R2′∣≤P 推 /2

式中： P 推—推力轴轴承上的设计负荷， N ；

ⅱ) 在船台上和坞内测力时上述标准数值减半：∣ R1∣≤P 尾 /2 、∣ R1′∣≤P 尾 /2 ；∣ R2∣≤P 推 /4 、∣ R2′∣≤P 推 /4 。

假如计算出的 R1 、 R1′ 、 R2 、 R2′超过上述标准，须重新测力，调整各轴承的实际负荷，使附加负荷减少。

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４、弹簧测力计测力校中的特点：１）测量和限制轴承的实际负荷，可提高轴承的寿命；２）复杂、工程量大，每一种船型需要一套设备；３）不能直接则量尾轴承的负荷（俄罗斯修船要用此法）。四、光仪法校中用光仪法校中轴系是用投射仪确定样轴或中空的中间轴的

位置，而轴承此时已连在轴上。所以将中间轴两端的中心调整到与光仪投射出的十字线中心重合之后，用顶压螺栓将轴承位置确定下来，对中即告完成。

此法校中时，主机已安装完毕。

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１、具体对中步骤：１）用夹具将光仪安装在主机输出端法兰上，调整仪器位置

使光仪投射出的主光柱十字线交点与曲轴旋转轴心线同轴。２）先在安装中间轴承的底座７上装一个校中夹具—可调节支架２。在夹具的二个支架２的圆孔中安装对光靶３，光靶十字线中心应调节到与支架圆孔同轴。

３）按投射仪的十字线中心将支架初步校中，即使两支架上光靶十字线中心与光仪所投射出的十字线中心基本重合。

４）取下光靶 , 装上一根样轴 4 。此样轴的中孔两端各装一个对光靶３，且事先调节光靶十字线中心与样轴外圆同轴。样轴的外径等于轴颈直径。

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５）将轴承５紧固在样轴４上（轴承上部油隙可用纸垫垫死）。按投射仪十字线中心精校样轴位置，使样轴两端的两个光靶的十字线中心与投射仪十字线中心重合。这样轴承就处在轴系中心线上了。

６）如此由尾至首或由首至尾，顺序地校中好全部轴承后，就可把它们最后紧固在底座上。紧固后须再用同样的方法复校一次。

２、特点：成直线铺设，须有一套专用工具和设备。

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五、合理校中 轴系合理校中是最近二、三十年发展起来工艺。 前面讲的一类轴系校中方法是力求将轴系按直线敷设 , 为此对轴系各对连接

法兰上的 δ 、φ值作严格的规定。这种方法校中的轴系，其各轴承上的负荷分布很不合理。

另一种校中方法 — 负荷法（测力计法和平轴计算法），只要求将各轴承上的实际负荷限制在允许范围内，而不能实现各轴承上的负荷合理的分布，也不能改善轴系中某些轴承（如尾轴承）的工作状况。

图 10.69 16000t 货轮直线校中时负荷分配

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１、问题的提出 随着船舶的大型化及高速化，螺旋桨的尺寸和重量都增加（世界上最大的螺

旋桨直径为 11m ，重量超过 130t） , 轴系的轴颈尺寸和转速的增大，致使轴承载荷及轴内受力情况更为复杂。

例如一条４万ｔ级油轮，其轴系按直线校中时，各轴承上负荷分布状况如下： 在 20t 重的螺旋桨作用下 , 各轴承负荷的分布极为不良 , 在尾管后轴承的局部区域内产生很大的集中负荷 , 造成此轴承“单边承载”；而尾管前轴承则不承受向下负荷，出现上瓦受力的反向负荷；在减速齿轮的前后两个轴承上出现很大的负荷差（首、尾负荷之比为 4.43 倍）等等。

在这种情况下 , 尾管后轴承就会迅地发生不均匀磨损 , 使轴承间隙△在最初几个月就达到很大值。甚至造成烧瓦事故，致使船舶不得不进坞修理。同时减速齿轮由于两支承负荷不均，会产生不正常的啮合而影响减速箱正常工作，发出很大的噪声。

为保障大型船舶轴承正常运转，除改进轴系的结构设计外，应从改革常用的校中方法着手。轴系合理校中就是为改进轴系安装质量以及设计质量而出现的一种新的校中方法。

121

２、合理校中１）定义：所谓轴系合理校中，其实质就是在遵守规定的负荷、应力及转

角等限制条件下，通过合理校中计算以确定各轴承的合理位置，将轴系安装成规定的曲线状态，以达到各轴承上的负荷成合理状况分布。

２）与负荷校中的区别 合理校中与常用的负荷校中是有本质区别的。前者在轴系技术设计阶段即已介入，是轴系设计工作的一环，实现了轴系结构设计与工艺设计的一体化，从而提高了轴系设计的质量及安装质量，使各轴承上的实际负荷按合理计算的理想状况分布。特别是能较好地解决尾轴承负荷分布极不均匀和减速齿轮两支承轴承负荷不等的不良状况。

负荷校中只能在轴系安装施工中对中间轴承上的实际负荷进行实测和调整，使其不超过规定的允许范围，不能实测尾管轴承及减速箱两支承轴承负荷，只能按中间轴承上的负荷进行近似计算。

负荷校中只能限制轴承上的负荷不超过允许范围，不能使负荷合理分布，更不能使尾管轴承及减速箱两支承轴承上的负荷按合理状况分布。

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图 10.70 合理校中的形式

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3 、轴系合理校中方法：三弯矩法、传递矩阵法、力矩分配法、有限元法等。

4 、轴系合理校中计算（传递矩阵法） 轴系合理校中计算的内容及计算过程概括如下：１）建立轴系计算模型：２）轴系按直线校中时轴承的负荷 R0 及相应轴颈的弯矩 M0 的计算：３）确定轴系轴承变位（位移）时，其负荷与位移及弯矩与位移的关系： （ 1 ）轴颈上弯矩与轴承高度的关系可列成一组线性方程组：

M1=B11X1+B12X2+……+B1nXn+M01 ┐

M2=B21X1+B22X2+……+B2nXn+M02 │

……………………………………… } （ 1 ）Mn=BnX1+Bn2X2+……+BnnXn+M0n ┘

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（ 2 ）轴承负荷与轴承高度的关系也可列成一组线性方程组： R1=A11X1+A12X2+……+A1nXn+R01 ┐

R2=A21X1+A22X2+……+A1nXn+R02 │

…………………………………… } （ 2 ） Rn=An1X1+An1X2+……+AnnXn+R0n ┘

４）计算轴承变位（位移）时，各轴承的负荷影响数Ａ ij 及相应轴颈的弯矩影响数 Bij ：

５）计算轴系全部轴承的合理位移及合理负荷

j

n

1jiji0i δARR

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（１）确定计算的限制条件（约束集）：限制条件是按满足轴系正常工作和便于安装工作

的各种条件制订的一些约束。ａ、各个轴承的负荷应在允许范围内；ｂ、各轴段的弯矩应在允许范围内；ｃ、相邻二个轴承的负荷之差应在允许范围内；ｄ、各个轴承的位移应在允许范围内；ｅ、相邻二个轴承的位移之差应在允许范围内。

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（２）确定目标函数： 目标函数为求１号轴承的负荷的极小值（ R1min ）。

（３）用线性规划法求各轴承的合理位移： 按单纯变形法解线性规划所编制的计算机程序，用电子计算机计算。（４）根据轴承负荷与位移的关系式求轴承上的合理负荷： 在求得轴系各轴承位移的合理值后，就可按方程组（２）求出各轴承

上的合理负荷。 按方程组（１）求出各轴颈上的弯矩、弯曲应力并与允许值比较。６）按轴承的合理位移求连接法兰上的合理偏移 δ 和曲折φ： 在轴系安装中，通常是采用按连接法兰上的偏移 δ 和曲折φ进行校

中，所以在算出轴承的合理位移后，应将轴承的合理位移换算成连接法兰上的合理偏移 δ 和曲折φ。

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４、举例： 一条 23.7万 t 油轮，主机为 34万HP 透平机 , 输出轴为

90rpm. 其尾轴管后部轴承相当于 2 个支承，而尾轴管前部轴承作为不吃力而不考虑。螺旋桨轴及螺旋桨在水中的总重量约 80t ，中间轴重约 75t ，推力轴及减速齿轮和轴的总重约 45t 。

此轴系共有 6 个支承，求解支承 1 负荷为最小时，支承 2 、 3 、 4 、5 、 6 的最佳高度。

解：计算时的各项约束条件如下１）尾管轴承前支承负荷为　　 10 t ≤ R2 ≤ 40t

２）船尾侧中间轴承负荷为　　 5 t ≤ R3 ≤ 25t

３）船首侧中间轴承负荷为　　 5 t ≤ R4 ≤ 25t

４）齿轮轴轴承的负荷为　　　 40 t ≥ R5 ， R6 ≥ 10t

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５）齿轮轴轴承的负荷差为 ∣ R5-R6∣= 0

６）螺旋桨轴的弯曲应力为 13.66MPa≥│σ2│(当弯曲应力为 13.66MPa 时，支承１的弯矩相当于 82.12t·m)

７）中间轴的弯曲应力为 10MPa≥∣σ3∣，∣ σ4∣

８）齿轮轴的弯曲应力为 10MPa≥∣σ5∣

９）尾轴管前部轴承高度为 δ2 = 0

10 ）齿轮轴两轴承的高度差为 δ5 - δ6 = 0

计算结果： 其合理校中状态的轴承高度，负荷及轴的弯矩如图所示。图中所谓

“热态”，是考虑到轴系运转时减速齿轮轴承因受热膨胀而上升约0.2mm ，冷态时，此对轴承应较热态低 0.2mm 。

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分析：当轴系成直线敷设时，支承１的负荷很大，而支承２则承受反向负荷；齿轮两轴承的负荷相差很大，故不符合约束条件。

与合理校中状态相比可知：１）支承１的负荷由 97.8 t 降到 59.1 t ，即降了约 43

% ，而支承２变为承受正向负荷 27t, 符合约束条件 , 从而大大改善了尾管轴承的负荷状况；

２）减速齿轮的两轴承在运转时其负荷相等，保证了正常工作要求。

３）弯矩在支承１、２截面上为 82t·m, 符合约束条件( 约束 7)

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５、校中工艺方法 按合理校中法安装轴系时，则需按轴承位移的合理值调整各轴承位置。

在施工中轴系各部分的尺寸很大，而允许的偏差又很小，故应采用既精确又简便的调整轴承位置的方法。

目前国内外都是按换算后各对连接法兰上的 δ 、φ平轴。１）按合理的 δ 、φ校中（平轴法）２）按合理的轴承位置校中（１）先按直线法平轴，使各对连接法兰上的 δ 、φ为零，测量各中间

轴承座垫片的高度，然后减去位移的高度，将各轴承调整到合理的轴承位置。

（２）用光仪法将轴线调整为直线，测量各中间轴承座垫片的高度，然后减去位移的高度，将各轴承调整到合理的轴承位置。

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６、用液压千斤顶检测轴承负荷

１）将轴系全部装好；２）安放液压千斤顶和千分表于适当位置；３）测量：（１）作上升 δ － p 曲线 ad ，将轴顶起，但最大的上升高度 δ 应小 于轴与轴承之间的间隙△，即 δmax<△（ δ 为轴上升高度）。（２）作下降 δ － p 曲线 cb ；

图 10.72千斤顶支撑位置简图

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图 10.73千斤顶测负荷的方法 图 10.74 轴在垂直方向位移量与

1-千斤顶 ;2-轴 ; 3-千分表 ;4- 轴承 油压力关系

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（３）作 ad、 cb 的延长线交横轴于 p ２和 p １；

（４）平分 p ２、 p １得 p ；

（５）求轴抬起量为零时轴承负荷Ｒ：

　　 Ｒ＝ kps 式中： R －轴承负荷，Ｎ； k－修正系数； p －轴抬起量为零时的表压； s －千斤顶柱塞的面积。

７、特点：１）最科学、最合理；２）轴承负荷为最合理分布，轴承寿命最长；３）校中、安装施工困难。