Монтаж механического оборудования

Этапы монтажа механического оборудования

Современное судно насыщено многообразным и сложным механи­ческим оборудованием, которое различается по конструкции, массе, габаритным размерам и требованиям к точности монтажа. Объем ме­ханомонтажных работ для транспортных судов составляет 6-10% об­щей трудоемкости их постройки. Массогабаритный показатель в зна­чительной степени определяет вид поставки оборудования, влияет на выбор технологического процесса, средств технологического оснаще­ния и трудоемкость монтажа. К части механического оборудования (главным механизмам, валопроводамРемонт валопроводов и судовых гребных винтов) предъявляют повышенные тре­бования к точности базирования на судне.

Допуски на их центровку измеряются десятыми и даже сотыми долями миллиметра, что на один-два порядка выше требований к точности изготовления и сборки кор­пусных конструкций. В узлах крепления механизмов к фундаментам применяют компенсирующие звенья, обычно называемые подкладка­ми, которые компенсируют отклонения в расположении фундаментов на судне и позволяют согласовывать допуски на размеры корпусных конструкций с более жесткими допусками на базирование механиче­ского оборудования. Механизмы, как правило, прикрепляются к фундаментам болтовыми соединениями.

Номенклатура механомонтажных работ весьма разнообразна и в общем случае включает:

• Обработку опорных поверхностей судовых фундаментов;
• Расконсервацию и погрузку механизмов на судно;
• Их центровку;
• Пригонку компенсирующих звеньев;
• Обработку отверстий под болты;
• Закрепление механизмов.

Сам характер мон­тажных работ, выполняемых в стесненных условиях, затрудняет их механизацию из-за ограниченного доступа средств механизации к объекту монтажа. В основе менее трудоемкого и длительного выпол­нения механомонтажных работ лежит перенос возможно большего их объема в цех, чему в полной мере отвечает агрегатирование. Агрега­тирование предусматривает создание вне судна сборочно-монтажных единиц – модулей путем их компоновки из стандартного или унифи­цированного оборудования, обладающего свойствами размерной и функциональной взаимозаменяемости. Такой метод монтажа обору­дования получил название модульно-агрегатного.

Агрегатирование может осуществляться по функциональному и зональному призна­кам. Комплектование сборочно-монтажных единиц по функциональ­ному признаку предусматривает объединение всего комплекса оборудования (механизмов, труб, арматуры, приборов и т. п.), выпол­няющего определенную функцию на судне или в составе главной энер­гетической установки. Такие сборочные единицы называют агрегата­ми.

Второй, более сложной, формой создания сборочных единиц являются зональные блоки, компоновка которых производится по признаку территориальной общности. В этом случае все оборудова­ние (независимо от выполняемых им функций), расположенное в дан­ном районе (зоне) машинного отделения (МО) или другого насыщен­ного помещения, объединяют в одну сборочно-монтажную единицу, сообразуя ее габариты и массу с производственными возможностями цеха и возможностями монтажа зонального блока на судне.

Типовой технологический процесс монтажа механического обору­дования включает следующие шесть этапов:

• Подготовку монтажных баз;
• Погрузку и транспортировку оборудования на судне;
• Базирование оборудования на судне;
• Установку компенсирующих звеньев между опорными поверхно­стями оборудования и фундамента;
• Крепление оборудования на фундаменте;
• Контроль качества монтажа.

Монтажной базой называют поверхность или совокупность поверх­ностей, относительно которых определяют положение механизмов на судне.

Выделяют два вида систем монтажных баз:

1. Внешнюю неподвиж­ную, связанную непосредственно с корпусом судна, которую образуют основные (базовые) и вспомогательные плоскости судна;
2. Подвижную, в которую включают поверхности и другие ориентирующие элементы (геометрические оси, установочные риски), принадлежащие монтиру­емому оборудованию.

Первый вид монтажных баз называют базовой системой судна, а второй — базовой системой механизма.

Подготовка базовой системы судна состоит из нанесения плазовых точек или рисок на корпусных конструкциях, контроля правильности установки фундаментов на судне и обработки их опорных поверхно­стей. Особенно тщательно контролируют расположение фундаментов под главные двигатели, координаты которых, как показано на рис. 2, задают расстояниями L, В и Н относительно основных базовых плос­костей судна, а также от оси валопровода — расстоянием Н_о, материа­лизованном струной 1, натянутой между плазовыми точками А и Б, на­несенными на переборках машинного отделения.

Обработка опорных поверхностей фундаментов может выполняться в цехе или на судне. В последнем случае применяют переносные станки. Требования к окончательной чистовой обработке опорной поверхно­сти фундамента зависят от типа устанавливаемого оборудования. На­пример, при монтаже главных механизмов опорная поверхность фундамента должна иметь шероховатость R_z ≤ 20 мкм и отклонение от плоскости не более 0,05 мм на 1 м длины.

Требования к обработке фун­даментов под вспомогательные механизмы менее строги, допускается шероховатость опорной поверхности до 40 мкм, а отклонение от плос­кости — не более 0,1 мм. Неплоскостность всей опорной поверхности фундамента задается в виде уклона и ступенчатости полок (k ≥ 5 мм) и планок 2 (n ≤ 3 мм). Уклон планок y выполняется в наружную сторо­ну для возможности установки компенсирующих подкладок.

Основным требованием при транспортно-погрузочных операциях является предотвращение деформаций механизмов, что необходимо для сохранения при монтаже на судне качества их стендовой сборки. Погрузку оборудования выполняют одним или несколькими подъемны­ми кранами в зависимости от его массы. Механизмы внутри судна та­келажники перемещают вручную с использованием простейших средств механизации, талей, лебедок и т. п. Погрузку и перемещение оборудования массой несколько сот тонн целесообразно осуществлять, используя передвижные стенды с гидравлическим приводом. Стенды с механизмом на них закатывают на роликах через открытые торцы блоков судна.

Базированием называют достижение нужного положения оборудо­вания путем совмещения ориентирующих элементов подвижной базо­вой системы механизмов и неподвижной базовой системы судна. В про­цессе базирования необходимо, как правило, лишить механизм всех шести степеней свободы. Исключение составляют валопроводы, ко­торым необходимо сохранить одну степень свободы. Требования к точности базирования зависят от вида механизма. Для вспомогательного оборудования допуски на расположение на судне наименее строги. Ус­тановка такого оборудования на опорную поверхность фундамента лишает его трех степеней свободы. Оставшиеся возможные перемеще­ния в плоскостях крепления и вращения вокруг перпендикулярной оси ограничивают путем совмещения осевых рисок или отверстий меха­низма и фундамента, если они были ранее просверлены по контуру.

Базирование главных двигателей, редукторов, главных упорных подшипников и других механизмов, строго связанных с осью валопровода, более сложно. Его выполняют после пробивки оси валопровода по световой линии визуально или с использованием оптического при­бора. Схема пробивки при визуальной фиксации светового луча пока­зана на рис. 3.

Для пробивки световой линии у носовой переборки МО по плазовым координатам оси валопровода устанавливают мишень с источни­ком света (электрической лампочкой), а в районе кормовой окончености судна — базовую мишень, закрепляя ее на шергене (стойке). На всех поперечных переборках между концевыми контрольными точками по световому лучу закрепляют промежуточные мишени. Их ставят также в районе опор гребного вала (дейдвудной трубы, кронштейнов и мор­тир). Диаметр отверстий в мишенях для коротких линий валов реко­мендуется 0,75 мм, при больших расстояниях — 1,5 мм.

Просвечивание оси валопровода сводится к закреплению всех ми­шеней таким образом, чтобы луч источника света проходил до наблю­дателя у кормового шергеня. Мишени закрепляют последовательно одну за другой в направлении от источника света к наблюдателю. Что­бы при пробивке световой линии исключить влияние деформации от неравномерного нагрева корпуса солнечными лучами (если судно стро­ится на открытом построечном местеТипы построечных мест и их оборудование), пробивку производят ночью, когда корпус судна холодный, а луч света хорошо виден.

По окончании пробивки световой линии из отверстий мишеней циркулем проводят две окружности на предварительно окрашенных меловой краской тор­цевых поверхностях конструкций, подлежащих расточке яблоке ахтерштевня, кронштейнах, мортирах и приварыше под сальниковое уплотнение гребного вала на ахтерпиковой переборке. Внутренняя окруж­ность имеет диаметр расточки, а наружная является контрольной. На поперечных переборках кроме указанных окружностей прочерчивают взаимноперпендикулярные оси. Окружности и оси накернивают.

После пробивки световой линии сквозь отверстия мишени пропус­кают и натягивают струну, от которой линейками ведется проверка по­ложения фундаментов.

Пробивку с применением оптического прибора выполняются ана­логично пробивке светового луча, но вместо источника света устанав­ливают оптический прибор. Кроме того, на кормовом шергене и кормовой переборке МО по плазовым координатам оси валопровода устанавливают базовые мишени с нанесенными на них миллиметро­выми делениями. Мишень на кормовой переборке МО имеет центральное окошко, позволяющее наблюдать деления на мишени, установлен­ной на кормовом шергене. Перекрестие оптической оси прибора фокусируют по центру двух базовых мишеней, после чего их закрепля­ют и по перекрестию центруют промежуточные мишени.

Базирование главных двигателей заключается в их центровке, под которой понимают совмещение в единую линию оси двигателя с осью валопровода в процессе монтажа.

Главные двигатели центруют как при смонтированном, так и при несмонтированном валопроводе. В первом случае используют оптиче­ский метод визирования. Схема такой центровки показана на рис. 4. Главный двигатель 5 ориентируют по оси валопровода, представлен­ной точками А (на шергене) и Б (на кормовой переборке МО), которые фиксируют мишенями 2 и 3. Координаты точек получают с плазовой разбивки.

При центровке используют визирные трубы, имеющие погрешность измерения ±(2-10) мкм на 1 м и дальность измерений 50-100 м и более.

Нахождение заданного положения главного двигателя осуществля­ют по двум точкам оси валопровода. Вначале центруют визирную тру­бу 7 по оси вращения вала двигателя, проецируя перекрестие 4 трубы на мишень 3 и перемещая трубу регулировочными винтами 6, добиваясь того, чтобы центры перекрестий трубы и мишени совпадали при повороте вала двигателя. После совпадения центров совмещают перекрестия визирной трубы и каждой из мишеней, перемещая двига­тель отжимными болтами 10.

В результате центровки ограничивают четыре степени свободы дви­гателя. Для правильного расположения двигателя вдоль оси валопровода (еще одна степень свободы) достаточно совместить поперечные риски 8 на остове двигателя с рисками 11 на его фундаменте, нанесен­ными на расстоянии L от кормовой переборки судна. Возможность вра­щения вала двигателя вокруг оси валопровода (оставшаяся степень сво­боды) исключают, ограничивая крен двигателя, который измеряют шланговым уровнем.

Оптическая центровка позволяет выполнять монтаж главного дви­гателя в блоке МО корпуса судна.

Центровка главного двигателя при смонтированном валопроводе также ведется оптическим методом с контролем соосности валов по изломам и смещениям.

Двигатель ориентируют по носовому фланцу валопровода, который уже смонтирован на судне. Положение фланцев показано на рис. 5.

Несоосность осей валов валопровода и двигателя характеризуется параллельным смещением δ, мм и изломом φ, мм/м, измеренными в вертикальной и горизонтальной плоскостях. При диаметре фланцев D ≥ 200 мм для определения изломов и смещений пользуются щупом и линейкой 3 (рис. 5).

Определяя смещение, например, в вертикальной плоскости, линей­ку накладывают ребром на один из фланцев и щупом измеряют верх­ний радиальный зазор z_в. Без поворота фланцев измеряют нижний радиальный зазор z_н. Смещение валов равно полусумме указанных зазоров. При определении излома осей щупом измеряют вверху и вни­зу раскрытие фланцев и делят разность осевых зазоров х_в—х_н на диаметр фланцев.

Для получения более точных результатов применяют две пары стрел 1 и 2 (рис. 5, б), которые временно крепят к фланцам. Несоосность определяют по величине зазоров между стрелами, измеренных щупом или индикаторами. Зазоры z_1в и z_2н характеризуют смещение валов, а зазоры х_1в и х_2н – излом осей. Каждый из замеров делают два раза, в исходном положении и после проворота валов на 180 ° (валы болта­ми не соединяют).

Значения смещений и изломов осей можно установить путем реше­ния уравнений размерной цепи (рис. 5, в).

Исходное положение (0⁰ поворота) – z_1в + R – δ = z_2в + R + δ, после про­ворота валов на 180° – z_2в + R – δ = z_1н + R + δ. Складывая оба уравнения и группируя члены, получим, (z_1в + z_2в) – (z_1в – z_2в) = 45, откуда смеще­ние валов

$\mathrm{\delta }=\frac{\sum _{{\mathrm{Z}}_{\mathrm{в}}}–\sum _{{\mathrm{Z}}_{\mathrm{н}}}}{4}$

По аналогии излом осей равен разности сумм верхних и нижних осевых зазоров, деленной на двойное расстояние между точками изме­рений:

$\mathrm{\phi }=\frac{\sum _{X_{\mathrm{в}}}–\sum _{X_{\mathrm{н}}}}{2\mathrm{S}}$

Где:

• S — разнос стрел, м.

Для главных двигателей в большинстве случаев допускается несоосность:

• |δ| ≤ 0,10 мм;
• |φ| ≤ 0,15 мм/м.

Узлы неподвижного крепления механизмов показаны на рис. 6. Они состоят из компенсирующей подкладки, полки фундамента, лапы механизма и болта.

Наиболее технологичны подкладки из малоусадочной пластмассы 1 (рис. 6, а), так как пластмасса в неотвержденном состоянии запол­няет неровности фундамента и монтажные зазоры, исключая необходимость обработки фундамента и пригонки подкладок по месту. Применяют также эпоксидные подкладки, когда двигатель сначала цен­труют на клиновых или винтовых домкратах и поверхности полок фун­дамента зачищают.

На полки, как показано на рис. 6, б, устанавлива­ют ограждения из мягкого пенопласта, образующие внутреннюю и боковые стороны формовочного пространства. Для образования наруж­ной стороны формы к полке фундамента приваривают металлическую перемычку 2. Внутри формовочного пространства распыляют антисуггезионную смазку 3, отверстия под болты закрывают пенопластовыми пробками 1. Эпоксидную смолу подогревают до требуемой температу­ры, добавляют отвердитель и перемешивают. Смесь 4 заливают в фор­му. Состав затвердевает в течение 24—48 часов, после чего двигатель болтами закрепляют к фундаменту.

В случае применения металлических подкладок для обеспечения их плотного прилегания к опорной поверхности фундамента требуется тщательная обработка (под щуп толщиной 0,05 мм).

Сферическая подкладка (рис. 6, в) состоит из двух дисков, кото­рые сопрягаются по сферическим поверхностям, благодаря чему верх­няя половина подкладки может самоустанавливаться по нижней в соответствии с уклоном фундамента. Конструкция исключает пригонку подкладки. Верхняя половина 6 имеет припуск, который подрезают на станке после измерения высоты подкладки h. Сверление и развертыва­ние отверстий под призонные болты 7 выполняют по месту.

Прямоугольные подкладки (рис. 6, г) необходимо подгонять по месту. Для исключения этой трудоемкой операции в узлах крепления используют полимерный состав 8, состоящий из модифицированной эпоксидной смолы, отверждаемой полиэтиленом-полиамином.

Опорные поверхности фундаментов в этом случае не обрабатывают, а призонные болты заменяют проходными. Верхнюю и нижнюю поверхно­сти подкладки 8, которая может изготавливаться из стали, чугуна, алю­миниевых сплавов, обрабатывают с шероховатостью R_z= 80 мкм. Высота подкладки должна быть меньше фактического размера монтаж­ного зазора на величину 0,4-0,5 мм.

Значительную часть механического оборудования, как показано на рис. 7, устанавливают на амортизаторы, имеющие упругие элементы 3 и 5, соединенные методом вулканизации с металлическими несущи­ми деталями. Для компенсации монтажных зазоров и просадок амор­тизаторов применяют выравнивающие шайбы 2 или подкладки 4, которые должны плотно (под щуп толщиной 0,10 мм) прилегать к лапе 1 механизма или к полке 6 фундамента. Амортизаторы АКСС (аморти­затор корабельный сварной со страховкой) рассчитаны на небольшие нагрузки — от 0,1 до 4,0 кН. Пластинчатые амортизаторы применяют для больших нагрузок — 5,0-22 кН. Резиновый элемент располагают с наклоном, что повышает виброизолирующий эффект амортизатора.

Крепление оборудования на фундаменте обычно выполняют на бол­тах, которые могут быть проходными с радиальным зазором 0,5-2,0 мм и призонными, устанавливаемыми с натягом 10-15 мкм. Призонные болты служат дополнительным средством обеспечения неподвижнос­ти механизма на фундаменте при действии в плоскости крепления сдви­гающих нагрузок.

Стержень призонного болта обрабатывают на стан­ке индивидуально по фактическому диаметру развернутого отверстия, увеличенному на 10-15 мкм для создания натяга в соединении. Болты устанавливают в отверстия после охлаждения в жидком азоте до тем­пературы -190 °С. Для предупреждения деформаций болты затягива­ют по диагонали фундамента одинаковым усилием, величину которого контролируют динамометрическими ключами. Затягивание не долж­но вызывать в болте напряжения более 0,80 σ_т, тогда допускаемый мо­мент:

[М_зат] = 0,15 σ_т×d²_вн

Где:

• d_вн — внутренний диаметр болта.

Усилие затягивания в судовых условиях можно также определить по углу поворота гайки. Рабочий после наворачивания гайки ключом нормальной длины дополнительно заворачивает ее легкими ударами кувалды по ключу на угол 30-45 °.

При монтаже ответственных резьбовых соединений используют га­ечные ключи с предельным регулирующим крутящим моментом.

Качество монтажа оценивают по правильности положения оборудования на судне и по отсутствию деформаций механизмов.

Де­формаций особенно трудно избежать у недостаточно жестких крупно­габаритных центруемых механизмов:

• Редукторов ГТЗА;
• Двигателей внутреннего сгорания;
• Турбогенераторов большой мощности.

Монтаж таких механизмов выполняют без разборки, контролируя распределе­ние нагрузок от действия силы тяжести механизма на его опорный фланец.

На заводе-изготовителе динамометрами измеряют стендовые на­грузки на опорный фланец, поднимая механизм параллельно опорной поверхности сборочного стенда. Значения нагрузок заносят в форму­ляр. При монтаже на судовом фундаменте в опорный фланец механиз­ма снова вворачивают динамометры и, действуя ими как отжимными болтами, регулируют нагрузки, добиваясь их совпадения с формуляр­ными (стендовыми) значениями. Отклонение монтажных нагрузок от стендовых величин не должно превышать ±5%.

При отсутствии контроля нагрузок механизмы после монтажа вскрывают и проверяют соосность валов, контакт зубчатых зацепле­ний и другие параметры.

Рекомендуется к прочтению:
Изготовление и монтаж изоляции корпусных конструкций судна
Отделка и оборудование судовых помещений