轴系校中原理
组成船舶轴系的各根轴段通常用法兰联轴器连成轴系,
毗邻两根轴以其法兰连接,通常用偏移δ 与曲折φ 表示
连接法兰的偏中。
轴系校中时,调节毗邻两轴位置,如不计法兰轴端自
重下垂影响,可认为轴系具有直线性。在实际校中时,完
全达到各法兰偏移和曲折为零往往是非常困难的,所以允
许法兰存在小的偏中值,允许偏中值在以往有关规范中有着严格的规定。
船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,对船舶的稳定运行有很大的影响[1]。由于轴和螺
旋桨的重力在艉管轴承处产生的单边载荷,会造成轴承的边缘磨损。通过校中计算可解决轴承间载
荷分布不均问题。但是,轴承自身的偏磨会显著影响轴承的承载性能,并对轴系的动态校中性能和
船体振动造成影响。
Piggot[6]的研究结果表明,滑动轴承的轴承孔和轴颈之间的相对夹角达到0.0002rad ,轴承的承载性
能将下降40%。J. Bouyer 和M. Fillon[7]则认为由于校中不良引起的轴承和轴颈之间的夹角和附加弯矩
会对滑动轴承性能的显著影响,试验表明,70Nm 的附加弯矩能使直径100mm 的轴承中截面的承
载能力下降20%,油膜厚度下降80%,容易造成油膜,引起轴承磨损。
在我国的船舶行业标准CB/Z 338-2005 中建议艉管后轴承支承点处的截面转角不超过
-4 3.5 10 rad 。如果计算值不超过此值,轴承按直线布置,即忽略轴承和轴线之间的夹角;如果超过
此值则需要对轴承进行斜镗孔处理,使轴承转角符合要求。尽管如此,由于当前的轴系校中工艺技术
及安装精度的限制,轴承和轴颈仍不能做到完全顺应,存在一定的夹角和附加弯矩,达不到轴承的性
能使用要求,常引起轴承偏磨,使其固有频率下降,甚至引起共振。
船舶推进轴系结构种类繁多,既有单轴系,也
有双轴系; 既有长轴系,轴系校中计算推进轴系设计软件,也有短轴系; 轴系构件有
多有少。只要我们遵循船舶推进轴系校中理论,仔
细分析各种结构推进轴系的特点,是可以制定出符
合船级社规范、行业标准要求和修船特点的推进轴
系校中方案,在保证校中质量的前提下,降低修理
成本,缩短修理周期,完成各种结构的推进轴系校
中工程。
船舶推进轴系轴线沿直线布置,造成艉轴承
尾端负荷集中,局部磨损严重,导致船体尾部振
动.显然推进轴系的直线轴线布置方式存在严重
缺陷,须要进行合理轴系校中安装.
轴系合理校中是在遵守标准《CB/Z 338—
2005船舶推进轴系校中》规定的轴承负荷、应力、
转角等限制条件下,通过校中计算以确定各轴承
轴线中点的合理位置,然后按校中计算的位置将
轴系安装成设计的曲线状态,以达到使各个轴承
上的负荷合理分配[1].合理校中可改善轴系轴承
的负荷比,减小艉管艉轴承的温升和磨损,改善轴
系的工作条件,保证轴系长期安全运行.轴系静态
合理校中[1-2]假定轴系各轴承为刚性支承,将推进
轴系视为刚性铰支上的连续梁进行校中计算,静
态合理校中后的全轴系轴线沿曲线布置.
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