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1、第43卷第6期2014年12月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGV01．43No．6Dec．2014DOI：lO．3963／j．issn．167l-7953．2014．06．026某船軸系校中狀態(tài)及艉軸軸承磨損的影響分析張曉東3，蔡耀全6(海軍工程大學(xué)a．總師辦；b．動(dòng)力工程學(xué)院，武漢430033)摘要：針對(duì)某船軸系校中狀態(tài)未知和艉軸軸承磨損問(wèn)題，結(jié)合該船軸系的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，根據(jù)軸系校中簡(jiǎn)化原則，利用三彎矩法建立該船的左右軸系校中模型，分析該軸系在直線校中下的狀態(tài)，并計(jì)算各軸系的軸承負(fù)荷影響系數(shù)，結(jié)合軸承變位原理，
2、模擬各軸系理論給定計(jì)算狀態(tài)、原始安裝對(duì)中狀態(tài)及實(shí)測(cè)軸系狀態(tài)。綜合各狀態(tài)的計(jì)算結(jié)果探討該軸系的校中狀態(tài)和艉軸軸承磨損原因。關(guān)鍵詞：三彎矩法；軸系校中；軸承磨損中圖分類號(hào)：u661．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：167l-7953(2014)06mlllJ06推進(jìn)軸系是船舶動(dòng)力裝置的重要組成部分，主要由艉軸、中間軸、推力軸、傳動(dòng)裝置、艉管軸承、推力軸承、中間軸承、聯(lián)接法蘭等組成，其作用是將主機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩傳遞給螺旋槳，同時(shí)又將螺旋槳所產(chǎn)生的軸向推力通過(guò)推力軸承傳至船體，從而推動(dòng)船體前進(jìn)。由此可見(jiàn)推進(jìn)軸系的重要作用?。良好的軸系校中可使得軸
3、系性能優(yōu)良，提高船舶的快速性，降低軸系振動(dòng)和噪聲，可以改善軸承支承環(huán)境，合理分配各軸承負(fù)荷，減少軸承磨損，提高軸系傳遞功率。通過(guò)模擬軸系的校中狀態(tài)并結(jié)合實(shí)測(cè)來(lái)分析各軸承的負(fù)荷和磨損情況，為軸系檢測(cè)修理提供理論的參考。1某船軸系校中分析的實(shí)際物理模型簡(jiǎn)化成能用于計(jì)算的模型，故將軸系視作放置在剛性鉸鏈上的連續(xù)梁，對(duì)計(jì)算中所涉及的軸自重、作用在軸系上的載荷、外力及支反力的著力點(diǎn)等要素進(jìn)行處理口引。該船軸系的艉軸承采用水潤(rùn)滑的方式。其左舷推進(jìn)軸系布置見(jiàn)圖1，該軸系包括螺旋槳、1個(gè)艉軸，3個(gè)中間軸、1個(gè)推力軸。艉軸由托架軸承(1#)、艉管
4、后軸承(2#)、艉管前軸承(3#)3個(gè)軸承支撐，中間軸由中問(wèn)軸承(4#、5#)支撐，推力軸由2個(gè)推力軸承(6#、7#)支撐。艉軸與中間軸通過(guò)半聯(lián)軸節(jié)連接，各中間軸之間、中間軸與推力軸之間通過(guò)法蘭連接。右舷推進(jìn)軸系布置見(jiàn)圖2，該軸系包括螺旋槳、1個(gè)尾軸，6個(gè)中間軸(從船艏至船艉分別標(biāo)示為1#、2#、3#、4#、5#、6#)、一個(gè)1．1推進(jìn)軸系模型推力軸。艉軸由托架軸承(1#)、艉管后軸承(2某船為雙軸系。軸系校中計(jì)算需要對(duì)該軸系#)、艉管前軸承(3#)3個(gè)軸承支撐，各中間軸分別皚i“二抒／m、-妯1．_
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6、川軸一面；王三馬二二二刊：旺j辟二Ⅱj霉三硇·圖l左軸系布置示意c’螄漿捧．』J軸lⅢi4『n“；‘1“J?！緘j：：『-『』；7f】4=IJ【J；{】3j-{t?J}{-!!I】【lJ軸1=‘}c-l】}fjl—d乒E旱刊．嗎豐習(xí)日習(xí)曰；E#攣璋刊‘l一!?！?，：4=j：’“。127。8。9。U二ll：圖2右軸系布置示意98收稿日期：2014一03—12修回日期：2014—06—09第一作者簡(jiǎn)介：張曉東(1969一)，男，碩士，副教授研究方向：船舶動(dòng)力裝置E-man：zxd20l3@vipsina．com由中間軸承(4#、5#
7、、6#、7#、8#、9#)支撐，推力軸由推力軸承(10#、11#)支撐。艉軸與中間軸通過(guò)半聯(lián)軸節(jié)連接，各中間軸之問(wèn)、中間軸與推力軸之間通過(guò)法蘭連接。螺旋槳均為定距螺旋槳。某船軸系校中狀態(tài)及艉軸軸承磨損的影響分析——張曉東，蔡耀全1．2由軸承負(fù)荷推導(dǎo)軸承變位的原理對(duì)于有n個(gè)軸承的軸系而言，欲求出軸承的最佳位移量和負(fù)荷，是一個(gè)具有線性約束的最優(yōu)化問(wèn)題，亦即在滿足約束集的前提下，對(duì)所有給定的目標(biāo)函數(shù)求極小值(或極大值)。因此，可以將求軸系各軸承的位移及負(fù)荷的最佳值問(wèn)題處理成標(biāo)準(zhǔn)型的“線性規(guī)劃”問(wèn)題進(jìn)行求解。在軸承變位情況下，軸承的負(fù)荷
8、為R=Ro+AD(1)式中：R——直線狀態(tài)下軸承的負(fù)荷；尺——軸系各個(gè)軸承的負(fù)荷，R={Rl，尺2，?，R。}1；A——軸承負(fù)荷影響系數(shù)矩陣(凡×n)對(duì)稱矩陣；D——軸系各個(gè)軸承的變位，D={Dl，D2，?，D。}7；n——軸承個(gè)數(shù)。以軸系所要達(dá)到的負(fù)荷狀態(tài)尺，作為目標(biāo)，計(jì)算該軸系狀態(tài)下的軸承最佳位移量D，。尺r=‰+ADr(2)則直線狀態(tài)的負(fù)荷與目標(biāo)負(fù)荷狀態(tài)的差為△尺=R，一Rn=ADr(3)則軸承最佳位移量為D，=A-1△R(4)軸承負(fù)荷影響系數(shù)A，是指軸系中某一軸承位移一個(gè)單位量時(shí)，所造成該軸承及其余軸承上負(fù)荷的變化量。當(dāng)
9、軸系中任一軸承或幾個(gè)軸承產(chǎn)生位移(變位)時(shí)，將造成軸系附加彎曲變形，從而在軸承上引起附加負(fù)荷，且這些附加負(fù)荷的大小及方向與軸承位移量的大小及方向有關(guān)；當(dāng)不考慮支承及油膜剛性時(shí)，這些附加負(fù)荷與軸承的位移量成線性關(guān)系。4“。根據(jù)該軸系計(jì)算模型，利用三彎矩法計(jì)算該軸系
