轴对中的激光测量工艺在船舶修船的应用_柳金涛.pdf

-66-作者简介：柳金涛（1983-），男,工程师，轮机修理。朱伟聪（1972-），男，高级技师，轮机修理。杨军龙（1986-），男，助理工程师，轮机修理。轴对中的激光测量工艺在船舶修船的应用轴对中的激光测量工艺在船舶修船的应用柳金涛朱伟聪杨军龙（广州文冲船舶修造）摘要：对激光测量进行了初步的介绍，之后针对泵浦对中测量、主机和艉轴孔轴线对中测量分别讲解了其测量工艺的改进。关键词：激光测量；泵浦对中；主机和艉轴孔轴线对中DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2023.01.0180前言随着我国船舶行业工艺升级的深度开展，激光测量仪器凭借着其测量精度高、误差可控性好等优点，使得国内修、造船行业对激光测量的需求量变得越来越大。船东们对激光测量的要求也越来越多。为了顺应市场的需求，我司成立了激光测量小组。通过一定的工作累积，激光测量小组的工作能力日渐成熟。本文主要是结合工作中的一些经验收获，对激光测量进行初步的介绍并对其部分工艺的改良进行讲解。1激光测量简介激光具有极佳的方向性和单色性。方向性是指激光的光束发散角极小，基本沿直线传播，到达接收器时能量损失很小；单色性是指激光波长单一，容易被接收器识别，不易受外界光干扰。激光的安全等级分为 4 个等级，激光测量一般采用较为安全的 2 级激光。激光对中测量同拉线对中测量相较，具有测量精度高、人为操作误差小、测量结果显示直观、可实时指导中线调整等优势。在难度较大的对中调整作业过程中，如果采用激光测量来指导调整作业可以极大地提高其劳动效率和精度。常用的激光对中测量仪器的主要部件包含有：电脑主机、激光发射器、激光接收器、支撑架等。2泵浦对中的激光测量工艺改进当泵和马达之间有一条中间轴时，按旧工艺实施测量，时常会发生测量结果与实际情况不符。比如测量结果达到标准要求，试运行时却出现明显的振动和噪音。因此需要改进测量工艺。对于泵和马达之间没有中间轴的情况，没有出现过问题，这里不做讨论。2.1泵浦对中测量的概述在使用激光测量仪来完成泵浦对中调整时，需用到的主要仪器包括有：微电脑主机、激光接收器(S)、激光接收器(M)。其示意图如图 1 所示。后续的测量过程可以概括为基础数据获取和测量数据获取两个阶段。对于最后的测量数据获取，其过程就是按照微电脑主机提示来完成具体测量的过程。该部分不需改动。基础数据的获取是靠人工测量后输入微电脑的，该部分数据是后续测量计算的基础。其中有一项法兰连接点的选定，旧工艺直接选定中间轴中点为法兰连接点，该项一直颇具争议。图 1泵浦激光对中测量的安装示意图柳金涛朱伟聪杨军龙：轴对中的激光测量工艺在船舶修船的应用-67-2.2泵浦对中测量的工艺改进通过计算分析，可以确定问题出在法兰连接点的选定上。详见图 2 所示。上图中，法兰连接点 C 定在了两个激光接收器的中点。通过上图中的运算公式，我们可以得到，对于曲折角度的测量（Angle），法兰连接点位的变化对测量结果并无影响。而对于偏移量的测量（Offset），其测量值会随着(Distance S.C)的变化而改变，即法兰连接点的变化会改变偏移量的测量结果。下面需要找出正确选定法兰连接点的方法。在实际的安装过程中，一定是中间轴的某一端先上紧，这时可以将中间轴视为泵轴或者马达轴的一部分。那么法兰连接点的正确选择位应该是中间轴安装时较后上紧的法兰位置。选定了法兰连接点，也就确定了中间轴两端法兰上紧的先后顺序。由图 3 可以看出，从动轴和主动轴不变的情况下，中间轴安装循序的改变不会影响曲折角度的测量，但是会对偏移量的测量带来很大影响。因此，中间轴两端法兰上紧的先后顺序是不可以变化的。按照上述的工艺改进方案进行实际测量和施工后，原有的问题已经不再出现。3主机和艉轴孔轴线对中的激光测量工艺改进主机及艉轴孔轴线对中测量过程中，需要用到的主要部件包括有：微电脑主机、激光发射器、激光接收器(M)。新旧测量工艺的安装方式不同，其示意图如图4 所示。按照上图安装好测量设备后，新旧工艺的施工步骤如表 1 所示。由于新工艺的调整步骤十分简便，调整精度要图 2激光测量数据计算图解图 3中间轴上紧顺序对轴对中的影响GSI SHIPBUILDING TECHNOLOGY广船科技2023 年第 1 期(总第 164 期)-68-求不高，使得其调整步骤能很快完成。通过实践对比，使用新的工艺后大约会减少一半的测量时间。其主要改进点是在主机输出法兰上加装延长杆工装，如图 5 所示，进而将主机轴线的测量点由 1 个变成了 2 个。主机轴线有了两个测量点，就可以在测量图表上直接连出轴线；而旧工艺则是通过大量的调整工作使得激光射线与主机轴线重合。根据一般情况下的使用需求，延长杆在设计时材料选用 45 号钢，长度约 500mm，直径约 40mm。为了避免延长杆在安装激光接收器（重约 500 克）后产生较大的挠度，进而产生后续的测量误差。在延长杆制作前需计算其理论挠度。通过单支撑梁最大挠度计算公式 yB=-Pl3/3EI 来计算，得出最大挠度值约为 0.00000805mm，可忽略不计。在延长杆制作完成后，可在车床上安装激光接收器后完成挠度测量，以确保后续的测量精度。4结束语激光对中测量仪的应用，相较于以前的打表、拉线测量，能极大地提高测量精度，同时也提高了相关工作的效率。而本次测量工艺的改进，又能进一步地提高相关作业的准确性和工作效率。参考文献：1吴健.激光对中仪的工作原理及其应用J.工具技术，2005,39（12）：72-74.2陆卫东.激光对中仪的原理及应用J.机械制造与自动化，2006，35（3）：137-139,142.投稿日期：2021-7-1柳金涛朱伟聪杨军龙：轴对中的激光测量工艺在船舶修船的应用主主机机输输出出端端法法兰兰激激光光发发射射器器激激光光接接收收器器M M尾尾轴轴孔孔图 4主机、艉轴孔测量安装示意图（旧）主机输主机输出端法出端法兰兰尾尾轴轴孔孔激激光光发发射射器器激光接激光接收器M收器M延长杆工装延长杆工装图 5主机、艉轴孔测量安装示意图（新）表 1主机和艉轴孔测量的新旧工艺步骤对照表序号旧工艺测量步骤新工艺测量步骤1运用测量直线度的方法来调整激光发射器的发射位置。使发射点处在主机输出法兰端面的圆心。调整激光发射器的位置，使得激光能大致穿过艉轴孔最后处的圆心。2运用测量平面度的方法来调整激光发射器的发射角度。使激光射线垂直于主机输出端法兰端面。调整激光发射器的角度，使得激光能大致穿过主机输出法兰端面的圆心。3反复上述的两个步骤，直到激光发射角度和发射点同时满足要求。调整步骤较为繁杂，约占用整个测量步骤的一半时间。按照微电脑主机提示，将激光接收器放置在艉轴孔的各个位置进行测量。4按照微电脑主机提示，将激光接收器放置在艉轴孔的各个位置进行测量。重复步骤 3，找到测量值相同的结果，过滤掉测量值偏差过大的结果。5重复步骤 4，找到测量值相同的结果，过滤掉测量值偏差过大的结果。