某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析.pdf

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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某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析张晓东3，蔡耀全6(海军工程大学a．总师办；b．动力工程学院，武汉430033)摘要：针对某船轴系校中状态未知和艉轴轴承磨损问题，结合该船轴系的结构和特点，根据轴系校中简化原则，利用三弯矩法建立该船的左右轴系校中模型，分析该轴系在直线校中下的状态，并计算各轴系的轴承负荷影响系数，结合轴承变位原理，

2、模拟各轴系理论给定计算状态、原始安装对中状态及实测轴系状态。综合各状态的计算结果探讨该轴系的校中状态和艉轴轴承磨损原因。关键词：三弯矩法；轴系校中；轴承磨损中图分类号：u661．2文献标志码：A文章编号：167l-7953(2014)06mlllJ06推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，主要由艉轴、中间轴、推力轴、传动装置、艉管轴承、推力轴承、中间轴承、联接法兰等组成，其作用是将主机发出的转矩传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨所产生的轴向推力通过推力轴承传至船体，从而推动船体前进。由此可见推进轴系的重要作用⋯。良好的轴系校中可使得轴

3、系性能优良，提高船舶的快速性，降低轴系振动和噪声，可以改善轴承支承环境，合理分配各轴承负荷，减少轴承磨损，提高轴系传递功率。通过模拟轴系的校中状态并结合实测来分析各轴承的负荷和磨损情况，为轴系检测修理提供理论的参考。1某船轴系校中分析的实际物理模型简化成能用于计算的模型，故将轴系视作放置在刚性铰链上的连续梁，对计算中所涉及的轴自重、作用在轴系上的载荷、外力及支反力的着力点等要素进行处理口引。该船轴系的艉轴承采用水润滑的方式。其左舷推进轴系布置见图1，该轴系包括螺旋桨、1个艉轴，3个中间轴、1个推力轴。艉轴由托架轴承(1#)、艉管

4、后轴承(2#)、艉管前轴承(3#)3个轴承支撑，中间轴由中问轴承(4#、5#)支撑，推力轴由2个推力轴承(6#、7#)支撑。艉轴与中间轴通过半联轴节连接，各中间轴之间、中间轴与推力轴之间通过法兰连接。右舷推进轴系布置见图2，该轴系包括螺旋桨、1个尾轴，6个中间轴(从船艏至船艉分别标示为1#、2#、3#、4#、5#、6#)、一个1．1推进轴系模型推力轴。艉轴由托架轴承(1#)、艉管后轴承(2某船为双轴系。轴系校中计算需要对该轴系#)、艉管前轴承(3#)3个轴承支撑，各中间轴分别皑i“二抒／m、-妯1．_

5、_叫轴!。¨_川轴卜．t⋯

6、川轴一面；王三马二二二刊：旺j辟二Ⅱj霉三硇·图l左轴系布置示意c’蛳浆捧．』J轴lⅢi4『n“；‘1“J。【}j：：『-『』；7f】4=IJ【J；{】3j-{t⋯J}{-!!I】【lJ轴1=‘}c-l】}fjl—d乒E旱刊．吗丰习日习曰；E#挛璋刊‘l一!。’，：4=j：’“。127。8。9。U二ll：图2右轴系布置示意98收稿日期：2014一03—12修回日期：2014—06—09第一作者简介：张晓东(1969一)，男，硕士，副教授研究方向：船舶动力装置E-man：zxd20l3@vipsina．com由中间轴承(4#、5#

7、、6#、7#、8#、9#)支撑，推力轴由推力轴承(10#、11#)支撑。艉轴与中间轴通过半联轴节连接，各中间轴之问、中间轴与推力轴之间通过法兰连接。螺旋桨均为定距螺旋桨。某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析——张晓东，蔡耀全1．2由轴承负荷推导轴承变位的原理对于有n个轴承的轴系而言，欲求出轴承的最佳位移量和负荷，是一个具有线性约束的最优化问题，亦即在满足约束集的前提下，对所有给定的目标函数求极小值(或极大值)。因此，可以将求轴系各轴承的位移及负荷的最佳值问题处理成标准型的“线性规划”问题进行求解。在轴承变位情况下，轴承的负荷

8、为R=Ro+AD(1)式中：R——直线状态下轴承的负荷；尺——轴系各个轴承的负荷，R={Rl，尺2，⋯，R。}1；A——轴承负荷影响系数矩阵(凡×n)对称矩阵；D——轴系各个轴承的变位，D={Dl，D2，⋯，D。}7；n——轴承个数。以轴系所要达到的负荷状态尺，作为目标，计算该轴系状态下的轴承最佳位移量D，。尺r=‰+ADr(2)则直线状态的负荷与目标负荷状态的差为△尺=R，一Rn=ADr(3)则轴承最佳位移量为D，=A-1△R(4)轴承负荷影响系数A，是指轴系中某一轴承位移一个单位量时，所造成该轴承及其余轴承上负荷的变化量。当

9、轴系中任一轴承或几个轴承产生位移(变位)时，将造成轴系附加弯曲变形，从而在轴承上引起附加负荷，且这些附加负荷的大小及方向与轴承位移量的大小及方向有关；当不考虑支承及油膜刚性时，这些附加负荷与轴承的位移量成线性关系。4“。根据该轴系计算模型，利用三弯矩法计算该轴系