轴系拆验及安装.ppt

2023/3/4,1,轴系拆验及安装,2023/3/4,2,第十六章轴系拆验及安装examination of opened up part and installation of shafting161概述：1、轴系的组成：轴系是从主机输出端法兰后的推力轴起到螺旋桨轴为止，其中包括推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、螺旋桨轴、尾管轴承及螺旋桨等部件。轴系有：单轴系、双轴系、多轴系；长轴系和短轴系等。,2023/3/4,3,.轴系的功用轴系的功用是：一方面将主机发出的功率传给螺旋桨，另一方面再将螺旋桨所产生的推力和拉力传给船体，使船舶前进和后退。,2023/3/4,4,162轴系和螺旋桨(propeller)的拆验 修理的船舶在进坞或上排前应进行一次修前航行试验，并作出记录。试验中，主要应检查以下情况，1.轴系部件的振动情况，轴在各轴承处的跳动情况；2.轴承的温度是否过高；3.滑油和冷却水的泄漏情况；4.观察轴系在运转中的工作状态。这些情况可供确定修理内容时参考，并在修复后可作一对比。,2023/3/4,5,运转试验结束后，应测量轴系的轴向位置，以作为修复安装时的原始依据：测量推力轴的位置 可用三根样棒从上、左、右三点测量推力铀法兰到机舱壁的位置，在机舱壁上作出记号。测量尾铀的位置 也可用同样方法测量出尾铀管前端面到尾轴法兰之间的距离。注意测量点处都应打上记号，以免安装测量时造成误差。,2023/3/4,6,1 拆卸前轴系状态的检查定义：轴系实际中线与理论中线的偏差大小即为轴线的弯曲度误差。在修理前，必须对其状态进行检验，轴系检验工作分为航行检验和拆卸后的检验两部分。航行检验主要是检查轴系在运转中的技术状态，如振动、轴承温度及漏油等状况。拆卸过程及拆卸后的检验，包括轴系校中状态检查、轴系径向间隙测量以及螺旋桨轴裂纹检查等。以上所有检验中，以轴系校中状态的检验最重要.在修理中，可能遇到的轴系校中状态有：直线校中、负荷校中和合理校中,2023/3/4,7,1.按连接法兰上的偏移和曲折检查轴系校中状况拆去连接法兰上的螺栓，全部中间轴尚未吊出之前，测量相邻连接法兰上的偏移和曲折值。判断轴系技术状态决定修理方案。连接法兰上的偏移和曲折值，可用直尺和塞尺，也可用两对指针测量。对直线校中的轴系，应根据设计图支撑临时支承，如果是合理校中的轴系，则根据合理校中计算书规定部位支撑临时支承。,2023/3/4,8,2.按轴承上实际负荷检查轴系校中状况用合理校中法安装的轴系，各轴承的负荷均为已知值。因此在轴系各连接法兰螺栓未拆去前，可用顶举法，测出靠近轴承处的负荷，再换算得到轴承上的实际负荷。将此实际负荷与校中计算时的允许负荷相比较，从而可以判断轴系的技术状态，决定轴系的修理方案。用测力计校中的轴系仍用测力计检验其轴系校中状态。轴系状态的顶举法检验，也适用于其他校中方法的轴系，所测得的数值，可供以后安装轴系时参考。,2023/3/4,9,3.两端轴同轴度误差的检查1)光学仪器法：步骤：（）将全部中间轴吊出；（）利用夹具将投射仪安装在曲轴法兰的端面上；（）在尾轴法兰端面上安装一个刻有十字线的对光靶，使此光靶的十字线交点与尾轴轴心重合；（）调整投射仪的位置，使投射仪投射出的十字线交点与曲轴旋转轴心线在尾轴法兰端面上相交。,2023/3/4,10,调整方法如下：、将光仪主光柱的十字线交点投射到尾轴法兰端面上的对光靶上，记为点；、旋转曲轴180，得十字线另一交点，记为点；、连接、两点，求其中点；、调整光仪位置，使光仪投射出的主光柱十字线交点与点重合；、再旋转曲轴180，看其两点还是否重合，如果不重合，则重复、和步骤，直至重合或误差在规定范围之内为止；固定光仪不动。,2023/3/4,11,（）测量a、a：当曲轴和尾轴不同轴时则两十字线交点将不重合；测量两线交点在垂直方向的偏差为a、水平方向的偏差为a。（）然后，将投射仪安装在尾轴法兰端面上；在曲轴法兰端面上安装一个刻有十字线的对光靶，此光靶的十字线交点与曲轴轴心重合；重复上面的调整步骤。这时也可得到曲轴和尾轴轴心在垂直方向和水平方向上的偏差b及b。符号规定：a、a的符号规定为：当对光靶十字线交点在投射仪十字线交点下面时为正；反之为负。b、b的符号规定：当对光靶十字线交点在投射仪十字线交点的右舷时为正；反之为负。,2023/3/4,12,两端轴同轴度误差是以两轴的倾斜度及偏移量f表示的。在垂直平面=(+)/L f=+.c 在水平平面=(+)/L f=+.c式中：a、a、b、b、f、f的单位 mm；、的单位 mmm；、c的单位 m。）平轴计算法：拆除所有法兰盘上的连接螺钉，用直尺和塞尺测出各对法兰上的偏移值和曲折值，然后计算出两端轴在垂直平面和水平平面的总偏移量总及总曲折值总。,2023/3/4,13,平轴计算法,2023/3/4,14,垂直平面：总1(l1+l2+ln)+2(l2+l3+ln)+1+2+n+1总=1+2+n+1水平平面：总1(l1+l2+ln)+2(l1+l2+ln)+1+2+n+1 总=1+2+n+1式中：n中间轴数目；正负符号规定：1,2和1,2,当法兰开口向上或向左舷时为正,反之为负。mm/m；1,2和1,2,当首端轴的偏移相对后部轴是向下或向右舷时为正,反之为负；mm。,2023/3/4,15,）平轴法：从前向后或从后向前调节中间轴的临时支承，使各对法兰的偏移和曲折均为零，这时最后一对法兰的偏移和曲折值即为两端轴的总偏移量总和倾斜度总。,2023/3/4,16,2 轴系的拆卸(shafting disassemble).水上拆卸工作：包括所有法兰连接处的护板、外罩、管系和相应的附件。这些工作在测量轴系的弯曲度误差和两端轴同轴度误差之前就要进行的。.坞内拆卸工作：包括拆开尾轴管填料函、尾轴密封装置，拆下螺旋桨，从尾轴管轴承中抽出尾轴，压出尾轴管轴承等。,2023/3/4,17,螺旋桨的拆卸方法:）用楔块(wedge)拆卸,2023/3/4,18,）用液压千斤顶(hydraulic ram)拆卸,2023/3/4,19,用液压千斤顶(hydraulic ram)拆卸,1螺旋桨轴2螺旋桨3螺栓4活塞5壳体6安装螺母7橡皮环,2023/3/4,20,3）加热使环氧树脂粘结剂软化后再用上述方法拆卸：对用环氧树脂粘结剂粘结的螺旋桨。4）对无键连接液压套合的螺旋桨：采用液压方法拆卸。,2023/3/4,21,3 轴系修理方案的确定判断所测出的、是否超差：.根据轴系计算长度计和轴颈直径在表16-（P145）中查出总、总，画三角形总、总。.将所测得的、值放入所画三角形总、总内描点,看、的交点是否在三角形总、总内，如果在，则为合格，如果不在，则为不合格，应进行修理。注意：在表16-中的标准，如果曲轴直接与中间轴相连接时，其安装标准应较表中值缩小50%。,2023/3/4,22,两端轴允许的偏移及曲折值,2023/3/4,23,曲轴直接与轴系连接较表中标准值缩小50%,2023/3/4,24,4 确定轴系修理方案（repair plan）.采取偏心镗削尾轴管(stern tub)要求尾轴管镗削后，其安装衬套部位壁厚最薄处不得小于新制的最小值的80%（灰铸铁）。球墨铸铁尾轴管，其厚度应为灰铸铁的0.70.8倍。钢制尾轴管镗削后，最小壁厚见表16-2（P145）。.移动主机位置如两端轴偏移量过大，采取偏心镗削尾轴管不能借正过来，则应移动主机位置。但要求主机机座下面垫片的厚度不能超过允许值（活动垫片2070mm，固定垫片1260mm）。,2023/3/4,25,.既偏心镗削尾轴管，又移动主机位置单独地偏心镗削尾轴管或单独地移动主机位置都无法借正，此时就采用既偏心镗削尾轴管，又移动主机位置。.调整中间轴轴承的位置，使、值在允许范围如果两端轴同轴度误差在允许范围内，而个别中间轴法兰的、值超过规范即弯曲度误差超差，则应调整中间轴轴承的位置，使、值在允许范围。,2023/3/4,26,163 轴系理论中线的确定1 基准点的确定（前后、左右、高度的尺寸）轴系理论中线的基准点有两个点，一般是在轴系布置图上给定的。“前、后位置，在某号肋位上或距某号肋位多少距离”、“高度位置，在距双层底或基线的距离”、“左右位置，若单轴系，就在船舯线、双轴系，会给出距船舯线两边的距离”。用直尺测量和吊铅锤的方法找出，焊好基准架，并标出基准点或对光靶十字线交点的位置。,2023/3/4,27,如长江中下游的“东方红11#”型客班轮（大班轮），图纸告诉为：1.前、后位置：前基准点在73.5#肋位上；后基准点在3#肋位上。2.左、右位置：前基准点在73.5#肋位上距船舯线1853mm；后基准点在3肋位上距船舯线2500mm。3.高度位置：前基准点在73.5#肋位上距船双层底947mm；后基准点在3肋位上距船基线1450mm。2 轴系理论中线的确定方法.拉线法：所谓拉线法就是以两基准点为基准，拉一条钢丝线，此钢丝线即为轴系理论中线。1)拉钢丝线 通过前、后两基准点，拉一条钢丝线，两基准点间钢丝线不同位置处的下垂量y可用下式求出：,2023/3/4,28,y=qx(l-x)0.992T(m)式中：q钢丝单位长度的自重，m；x所求下垂量处到基准点的距离，m；l前、后两基准点间的距离，m；T挂重，N；0.99修正系数。,2023/3/4,29,）进行下列项目的检查（1）用钢直尺检查人字架毂孔、尾柱毂孔与理论中线的同轴度误差（即检查镗孔后的最小壁厚）：（）检查主机底座面板、中间轴承底座面板左右位置和高度尺寸：,2023/3/4,30,（）画加工圆和检验圆：位置：人字架毂孔后端面上，尾柱毂孔后端面上，尾尖舱加强板前端面上、机舱后隔舱壁上等。,2023/3/4,31,.光仪法）投射法,2023/3/4,32,（）基准光靶（light target）的设置及仪器位置的调整；,2023/3/4,33,2023/3/4,34,（）底座位置及柱毂厚度的检查；、底座面板左右方向的倾斜的检查；、底座面板高低和左右位置的检查；、柱毂厚度的检查。（）按轴系理论中线划加工圆和检验圆线。）望光法）激光的应用特点：（）单色性好即波长范围很窄，小于几埃；（）方向性好，发散角很小，投射距离远；（）激光束的亮度高，白天能够使用,2023/3/4,35,、激光导向准直仪：,2023/3/4,36,1目镜；21:1转像系统；3分划板（缝隙）；4调焦透镜；5物镜组；6波带片；7氖激光管；8直角棱镜；9光阑；10十字成像截面,、激光衍射准直仪：,2023/3/4,37,164 按轴系理论中线镗孔(boring)1 镗孔技术要求）尾柱轴毂孔的圆度、圆柱度(circularity,cylindricity)误差不大于0.02mm；）尾柱轴毂孔、人字架轴毂孔和尾隔舱壁孔应同轴，同轴度误差不大于0.10mm；舵系的上、中、下舵承孔应同轴，同轴度误差(error of axiality)不大于0.20mm；）孔端面加工后应与孔轴心线垂直，垂直度误差(error of perpendicularity)不大于0.15mm/m；）加工表面粗糙度要求：配合面Ra(3.21.6)，非配合面Ra25。,2023/3/4,38,2 装置 镗排,2023/3/4,39,2023/3/4,40,2023/3/4,41,3 镗杆定位positioning of boring bar.以所划的加工圆线或检验圆线为准测量到镗杆外圆的距离,2023/3/4,42,.用光仪定位：（空心镗杆）4 工艺措施：.避免船体变形的影响：应将镗杆的支承连接在船体上，即被加工孔的附近焊架子。.减少振动：由于电动机有振动，一般将电动机和减速箱放在与船体分开的架子上。.提高系统刚度：）提高传动系统的接触刚度：,2023/3/4,43,）提高镗杆刚度：增大镗杆直径、减轻镗杆重量（中空型）、缩短镗杆支承的距离（或加中间支承）。,2023/3/4,44,）正确选择镗杆支承的结构：选择可调间隙的轴承。,2023/3/4,45,165 尾管、螺旋桨轴、尾管密封及螺旋桨的安装installation of stern tub,propeller shaft,sealing of stern tub,propeller1 尾管的安装.尾管的结构 1）焊接结构：（无独立尾管结构）,2023/3/4,46,）有独立尾管结构（老型式）：（）从首向尾装，用螺母固紧。（装配式）（）从尾向首装。（装配式）（）从首向尾装，用焊接固紧。.安装工艺尾管可用葫芦拉送（小船）或用滑车（中型船），小车、轨道（大型船）送入。注意，送入一定长度后，尾管尾端将倾斜，当直径配合面接触时，要加压力压入。等螺纹部分伸出轴毂牙后，立即上螺母。,2023/3/4,47,2023/3/4,48,.水密试验(watertight test)尾管装妥后，对尾尖舱灌水作水密试验，以检查尾管与尾轴毂孔前端面和尾隔舱加强板间有无泄漏。如漏，用水泥或环氧树脂粘结剂修补，直到合格为止。.尾管轴承的压入(forcein of stern bearing)对焊接式（无独立尾管结构）的压入：“过盈量0.010.03mm,压力2080t”（在船台上或车间里）。用环氧树脂粘结剂将尾轴管粘结在尾柱和尾尖舱的前隔舱壁加强板（前轴承座板）上。注意：尾管轴承为铁梨木时，则应经常浇水，防止干裂。,2023/3/4,49,2 螺旋桨轴的安装(installation of propeller shaft)螺旋桨轴的型式有前端为固定法兰式(fixed flange)和可拆法兰式(loose flange)两种，对于前端为固定法兰式螺旋桨轴，必须从船内向船外进行安装。对于前端为可拆法兰式螺旋桨轴，都是从船外向船内进行安装。,2023/3/4,50,2023/3/4,51,3 密封装置的安装(assemble of sealing arrangement)1.密封装置的型式：密封装置的型式有径向密封装置和端面密封装置；2.密封装置的安装：先在车间安装、试验好后，再上船安装。,2023/3/4,52,1压紧环；2铬铜套筒；3压盖；4橡皮环；5中间环；6凸缘环,1,2,3,4,5,6,7,1凸缘；2,4扎紧环；3弹性环；5定位环；6耐磨静环；7耐磨动环,2023/3/4,53,4 螺旋桨的安装 1.键连接和环氧树脂粘结剂粘结的螺旋桨（先对配合面进行刮配）：可用专用板手或液压千斤顶及液压螺母进行压入安装。,2023/3/4,54,2.无键连接液压套合的螺旋桨：1）推入量S和压装力PC的计算：（1）推入量S的计算：螺旋桨轴向推入量有最小推入量S1和最大推入量S2，最小推入量S1是指保证正常运转时所需的推入量；最大推入量S2是指应力达到螺旋桨材料屈服极限的70%时的推入量。无键连接液压套合的螺旋桨安装时，S应满足下式：S1 S S2按规范S1和S2计算公式：S1=1/K47750104(Ne/Ane)(C1/E1+C2/E2)+(2-1)(35-t)d1+0.03S2=1/K0.7Sd1(K22-1)/(3K24+1)1/2(C1/E1+C2/E2)-(2-1)d1t,2023/3/4,55,式中：S1最小推入量，mm；S2最大推入量，mm；K螺旋桨轴端锥度，K1/15；Ne传递到螺旋桨轴的额定功率，kW；ne传递Ne时的转速，r/min；A螺旋桨桨毂与螺旋桨轴的理论接触面积，mm2；E1螺旋桨材料弹性模数，钢质轴：20.6104，MPa；E2螺旋桨材料弹性模数，铜质螺旋桨：11.77104；MPa；t螺旋桨套合时的温度，；1螺旋桨材料的线膨胀系数，钢质：1=1110-6，1/；2螺旋桨材料的线膨胀系数，铜质：2=1810-6，1/；S螺旋桨材料的标定屈服极限，MPa,2023/3/4,56,C1=(1+K12)/(1K12)1；C2=(K22+1)/(K221)2；K1=d0/d1；K2=d2/d1 其中：d0轴中孔直径，mm；d1套合接触长度范围内轴的平均直径，mm；d2螺旋桨桨毂的平均外径，mm；1螺旋桨轴材料的泊松比，钢质：1=0.30；2螺旋桨材料的泊松比，铜质：2=0.34；,2023/3/4,57,2）轴向压装力的计算：轴向压装力包括两个方面：一是根据锁紧力所需要轴向压装力，二是克服螺旋桨桨毂脱落所需要轴向压装力。湿式安装时轴向压装力的计算如下：（1）接触面单位压力的计算：pc=Sd0/2/1/E2(K22+1)/(K221)+1/=1E2(1+K12)/(1K12)1/(MPa),2023/3/4,58,（2）轴向压装力的计算：pt=pcA(+)+pe Aw(+)(N)式中：1/2锥角；A螺旋桨桨毂与螺旋桨轴的接触面积，mm2；Aw承压扩张油压面积，mm2；pe扩张油压，MPa；干态摩擦系数；湿态摩擦系数。当pc=pe时，螺旋桨桨毂内表面的压力处于平衡状态，为使桨毂能够涨开，取pe=1.2 pc故：pt=pc(+)+(A+1.2 Aw)(N),2023/3/4,59,）螺旋桨的套合安装（1）先在车间套合试装，记录数据。（2）再上船实际套合安装完成。,2023/3/4,60,166 中间轴的安装(assemble of intermediate shaft)概述:中间轴的安装是指中间轴的对中与固定。首先将中间轴及其轴承位置校正，即对中或找正。然后配制轴承座垫片，钻、铰螺栓孔，并用紧固螺栓和定位螺栓将中间轴轴承的位置固定下来即紧固。中间轴的安装有两种情况，一是根据安装好的尾轴进行安装。这时主机的安装在中间轴安装之后，而根据第一根中间轴的首端法兰进行安装。二是尾轴和主机都己安装完毕，中间轴根据尾轴和主机的实际位置进行安装。这时要留一根中间轴的长度尺寸不加工完毕，根据留下的实际位置进行最后加工到位。,2023/3/4,61,中间轴的对中有很多方法，根据校中方法的发展情况是从直线校中负荷校中合理校中。轴系校中方法分类：直线校中：1、按规范的、校中；2、光仪法校中。负荷校中：1、按计算的、校中；2、弹簧测力计校中。合理校中：1、按合理的、校中；2、按轴承的合理位置校中。,2023/3/4,62,1 平轴法（按连接法兰上的、校中，即直线校中法）这种方法是根据两连接法兰上所测得的、值，调整一根中间轴的位置，使两连接法兰上的、值在规定范围内。*安装标准（规定范围）的决定：1.按规范规定：（表16-3、146）0.10mm、0.15mm/m；前苏联规范：0.05mm、0.05mm/m；西方国家规范：0.30mm、0.30mm/m。,2023/3/4,63,按规范规定、校中的特点:1）简单易行（用直尺、塞尺方能进行，不需要专用设备）；2）不合理、不科学；3）操作困难（不易达到要求）。.按经验确定安装标准）根据轴系结构的不同，各对中间轴连接法兰以及中间轴与尾轴的连接法兰：0.150.30mm、0.150.30mm/m；轴系长径比（l/d）大的可取大值,小的取小值。）对中间轴与推力轴或曲轴的连接法兰：0.10mm、0.15mm/m；从数值上看,经验标准比规范标准放大了，但经验标准的要求仍就是较高的。,2023/3/4,64,2 平轴计算法（用计算法确定轴系安装标准，负荷法）此法是根据轴系的弯曲变形产生附加弯矩，而使轴承产生附加负荷，限制轴承的附加负荷在允许范围内。根据轴承的允许负荷，换算成轴允许的挠曲度，把挠曲换算成法兰上允许的偏移值和曲折值，再作为安装标准。.长轴系：）长轴系安装标准的计算公式：+2000/(3L)2/3K(1)(每根中间轴有两个轴承)+2000/(3L)1/3K(2)(每根中间轴有一个轴承)式中：轴系两相邻法兰的曲折值,mm/m；轴系两相邻法兰的偏移值,mm；min/3 轴系中跨度最小的四个相邻轴承之间的平均跨距，cm；K=3.7410-5L3/(105(D2+d2)轴系挠性系数；D、d中间轴外径与内径,cm。,2023/3/4,65,min/3 轴系中跨度最小的四个相邻轴承之间的平均跨距，cm。,2023/3/4,66,）公式的使用：根据以上两式可知，、为直线关系，在直角坐标上可用一斜线来表示。可作图表示。把和值代入公式计算：当时，求出最大的max 当时，求出最大的max 连AB,则得三角形ABO所包括的面积就是偏移和曲折的允许范围,即安装标准。若某对中间轴法兰的偏移为1和曲折为1,则其交点C1在ABO内为允许,若C1点在ABO外为不允许。特点：(1)是按负荷校中，且考虑了轴系参数，较科学较合理；(2)计算的、比规范规定的、宽，施工方便；(3)计算误差大，简化了，没有用连续梁，而中间轴承和临时支承不一定在此。,2023/3/4,67,.短轴系：（自巳看）3 弹簧测力计测力法（负荷法）校中所谓负荷校中就是用专门的工具弹簧测力计安装在轴承上直接测量其实际负荷，并根据各轴承上的实际负荷调整轴承的位置，以校正轴系的弯曲度误差，使各轴承上的附加负荷不超过允许范围。.弹簧测力计的构造：.校中过程：）根据安装好的尾轴和主机用直尺和塞尺将轴系各对法兰上的、初略地对中，然后用连接螺栓将轴系及主机的全部法兰连接起来；）在中间轴承对角上的两个螺栓孔中装两只弹簧测力计，另外两个螺栓孔中装两支顶压螺栓；,2023/3/4,68,）测力前由顶压螺栓支承中间轴承，测力时松开顶压螺栓，测力计支撑中间轴承。测力时，轴颈在轴承中不允许活动，故应在各轴承中垫一块纸片，压紧轴承盖；用顶压螺栓顺序地移动轴承的位置以调节每个轴承在垂直和水平方向上的负荷，使各轴承上的两只测力计承受规定的负荷，同时每个轴承上左右两只测力计承受的负荷应相等，或误差在允许范围内。这时尾轴前端的抬高量和曲轴最后一拐的臂距差都应在规定范围内。,2023/3/4,69,.测力计算及标准：）中间轴承负荷计算及标准：（）计算：根据测力计承受的负荷可算出在垂直平面与水平平面承受的实际负荷，如图16-49（P169）所示：垂直平面的实际负荷：左+右q式中：左、右轴承上左、右测力计承受的负荷，N；q中间轴轴承的重力,N。水平平面的实际负荷：G=左-右C2h Gh=(左-右)C/2式中：C左、右测力计的距离(在垂直于轴线平面内测量)，cm；h轴颈中心至轴承座支座上平面的距离，cm。,2023/3/4,70,(2)标准：(中间轴承上的允许负荷)在水上测力时：在垂直平面内 0.5PG1.5P 在水平平面内 G0.5P式中：P=Q/n 中间轴承的平均设计负荷，N；Q L设计长度轴系的重力,N；n 中间轴承数。)在船台上和坞内测力时：在垂直平面内 0.75PG1.25P 在水平平面内 G0.25P,2023/3/4,71,2)尾轴前轴承和推力轴轴承负荷的计算及标准：轴系弯曲除了中间轴承上造成附加负荷外，还在尾轴前轴承和推力轴轴承（或曲轴后轴承）上造成附加负荷R1、R，R、R如图16-50所示（R1、R为垂直平面内的附加负荷，R、R为水平平面内的附加负荷）。附加负荷R1、R，R、R的大小与中间轴承上的实际负荷有关，要把它们直接测量出来比较麻烦，可用下列公式计算出。,2023/3/4,72,（）计算（尾轴前轴承和推力轴轴承或曲轴后轴承上的附加负荷）：)垂直平面内的附加负荷：R1=1.15(Q-G)-2.25m/L N；R2=1.15(Q-G)+2.25m/L N。)水平平面内的附加负荷：R1=-1.15 G-2.25m/L N；R2=-1.15 G+2.25m/L N。式中：Q在L设计 长度轴系的重力，N；G、G垂直平面内和水平平面内各中间轴承的实际负荷的总和，N；m、m垂直平面内和水平平面内各中间轴承的实际负荷对L设计 长度轴系的重心的力矩总和,Ncm；其中：m=m1+m2+mn=G1a1+G2a2+Gnan m=m1+m2+mn=G1a1+G2a2+Gnan L、a1、a2、an(见图16-50 P169)，cm。,2023/3/4,73,（）标准：)在水上测力时：尾轴前轴承上的附加负荷允许标准为：R1P尾；R1P尾 式中：P尾 尾轴前轴承上的设计负荷，N；推力轴轴承或曲轴后轴承上的附加负荷允许标准为：R2P推/2；R2P推/2式中：P推推力轴轴承上的设计负荷，N；)在船台上和坞内测力时上述标准数值减半：R1P尾/2、R1P尾/2；R2P推/4、R2P推/4。假如计算出的R1、R1、R2、R2超过上述标准，须重新测力，调整各轴承的实际负荷，使附加负荷减少。,2023/3/4,74,.弹簧测力计测力校中的特点：1)测量和限制轴承的实际负荷，可提高轴承的寿命；2)复杂、工程量大，每一种船型需要一套设备；3)不能直接则量尾轴承的负荷。（俄罗斯修船要用此法）4 光仪法校中用光仪法校中轴系是用投射仪确定样轴或中空的中间轴的位置，而轴承此时已连在轴上。所以将中间轴两端的中心调整到与光仪投射出的十字线中心重合之后，用顶压螺栓将轴承位置确定下来，对中即告完成。此法校中时，主机已安装完毕。,2023/3/4,75,.具体对中步骤：）用夹具将光仪安装在主机输出端法兰上，调整仪器位置使光仪投射出的主光柱十字线交点与曲轴旋转轴心线同轴。）先在安装中间轴承的底座上装一个校中夹具可调节支架。在夹具的二个支架的圆孔中安装对光靶，光靶十字线中心应调节到与支架圆孔同轴。）按投射仪的十字线中心将支架初步校中，即使两支架上光靶十字线中心与光仪所投射出的十字线中心基本重合。,2023/3/4,76,）取下光靶,装上一根样轴4。此样轴的中孔两端各装一个对光靶，且事先调节光靶十字线中心与样轴外圆同轴。样轴的外径等于轴颈直径。）将轴承紧固在样轴上（轴承上部油隙可用纸垫垫死）。按投射仪十字线中心校样轴位置，使样轴两端的两个光靶的十字线中心与投射仪十字线中心重合。这样轴承就处在轴系中心线上了。）如此由尾至首或由首至尾，顺序地校中好全部轴承后，就可把它们最后紧固在底座上。紧固后须再用同样的方法复校一次。,2023/3/4,77,.特点：成直线铺设，须有一套专用工具和设备。前面讲的轴系校中方法,一类是力求将轴系按直线敷设,为此对轴系各对连接法兰上的、值作严格的规定。这种方法校中的轴系，其各轴承上的负荷分布很不合理。另一种校中方法 负荷法（测力计法和平轴计算法），只要求将各轴承上的实际负荷限制在允许范围内，而不能实现各轴承上的负荷合理的分布，也不能改善轴系中某些轴承（如尾轴承）的工作状况。,2023/3/4,78,.问题的提出随着船舶的大型化及高速化，螺旋桨的尺寸和重量都增加（世界上最大的螺旋桨直径为11m，重量为130多t）,轴系的轴颈尺寸和转速的增大，致使轴承载荷及轴内受力情况更为复杂。例如一条万级油轮，其轴系按直线校中时，各轴承上负荷分布状况如下：在20t重的螺旋桨作用下,各轴承负荷的分布极为不良,在尾管后轴承的局部区域内产生很大的集中负荷,造成此轴承“单边承载”；而尾管前轴承则不承受向下负荷，出现上瓦受力的反向负荷；在减速齿轮的前后两个轴承上出现很大的负荷差（首、尾负荷之比为4.43倍）等等。,2023/3/4,79,在这种情况下,尾管后轴承就会迅地发生不均匀磨损,使轴承间隙在最初几个月就达到很大值。甚至造成烧瓦事故，致使船舶不得不进坞修理。同时减速齿轮由于两支承负荷不均，会产生不正常的啮合而影响减速箱正常工作，发出很大的噪声。为保障大型船舶轴承正常运转，除改进轴系的结构设计外，应从改革常用的校中方法着手。轴系合理校中就是为改进轴系安装质量以及设计质量而出现的一种新的校中方法。轴系合理校中是最近二、三十年发展起来工艺。,2023/3/4,80,.合理校中）定义：所谓轴系合理校中，其实质就是在遵守规定的负荷、应力及转角等限制条件下，通过合理校中计算以确定各轴承的合理位置，将轴系安装成规定的曲线状态，以达到各轴承上的负荷成合理状况分布。）与负荷校中的区别合理校中与常用的负荷校中是有本质区别的。前者在轴系技术设计阶段即已介入，是轴系设计工作的一环，实现了轴系结构设计与工艺设计的一体化，从而提高了轴系设计的质量，也提高了轴系的安装质量，使各轴承上的实际负荷按合理计算的理想状况分布。,2023/3/4,81,特别是能较好地解决尾轴承负荷分布极不均匀和减速齿轮两支承轴承负荷不等的不良状况；而负荷校中只能在轴系安装施工中对中间轴承上的实际负荷进行实测和调整，使其不超过规定的允许范围，至于尾管轴承及减速箱两支承轴承负荷，因不能用测力计实测而只能按中间轴承上的负荷进行近似计算。故可以说负荷校中只能限制轴承上的负荷不超过允许范围，而不能使负荷合理分布，尤其是不能使尾管轴承及减速箱两支承轴承上的负荷按合理状况分布。,2023/3/4,82,.轴系合理校中计算轴系合理校中计算的内容及计算过程概括如下：）建立轴系计算模型：）轴系按直线校中时轴承的负荷R0及相应轴颈的弯矩M0的计算：）确定轴系轴承变位（位移）时，其负荷与位移及弯矩与位移的关系：（1）轴颈上弯矩与轴承高度的关系可列成一组线性方程组：M1=B11X1+B12X2+B1nXn+M01 M2=B21X1+B22X2+B2nXn+M02（1）Mn=Bn1+Bn2X2+BnnXn+M0n,2023/3/4,83,（2）轴承负荷与轴承高度的关系也可列成一组线性方程组：R1=A11X1+A12X2+A1nXn+R01 R2=A21X1+A22X2+A1nXn+R02（2）Rn=An1X1+An1X2+AnnXn+R0n）计算轴承变位（位移）时，各轴承的负荷影响数ij及相应轴颈的弯矩影响数Mij：）计算轴系全部轴承的合理位移及合理负荷,2023/3/4,84,.用液压千斤顶检测轴承负荷,）将轴系全部装好；）安放液压千斤顶和千分表于适当位置；）测量：（）作上升p曲线，将轴顶起，但最大的上升高度应小于轴与轴承之间的间隙，即max（为轴上升高度）。（）作下降p曲线；,2023/3/4,85,（）作CB、D的延长线交横轴于 p和p；（）平分p、p得p；（）求轴抬起量为零时轴承负荷：kps式中：R轴承负荷，；k修正系数；p轴抬起量为零时的表压；s千斤顶柱塞的面积。、特点：）最科学、最合理；）轴承负荷为最合理分布，轴承寿命最长；）校中、安装施工困难。,2023/3/4,86,（）确定计算的限制条件（约束集）：限制条件是按满足轴系正常工作和便于安装工作的各种条件制订的一些约束。、各个轴承的负荷应在允许范围内；、各轴段的弯矩应在允许范围内；、相邻二个轴承的负荷之差应在允许范围内；、各个轴承的位移应在允许范围内；、相邻二个轴承的位移之差应在允许范围内。（）确定目标函数：目标函数为求号轴承的负荷的极小值（minR1）。（）用线性规划法求各轴承的合理位移：按单纯形法解线性规划所编制的计算机程序，用电子计算机计算。,2023/3/4,87,()根据轴承负荷与位移的关系式求轴承上的合理负荷：在求得轴系各轴承位移的合理值后，就可按方程组求出各轴承上的合理负荷。（5）按方程组（）求出各轴颈上的弯矩、弯曲应力并与允许值比较。（6）按轴承的合理位移求连接法兰上的合理偏移和曲折：在轴系安装中，通常是采用按连接法兰上的偏移和曲折进行校中，所以在算出轴承的合理位移后，应将轴承的合理位移换算成连接法兰上的合理偏移和曲折。（用材力计算，方法略）,2023/3/4,88,、举例：一条23.7万t油轮，主机为34万HP透平机,输出轴为90rpm.其尾轴管后部轴承相当于2个支承，而尾轴管前部轴承作为不吃力而不考虑。螺旋桨轴及螺旋桨在水中的总重量约80t，中间轴重约75t，推力轴及减速齿轮和轴的总重约45t。此轴系共有6个支承，求解支承1负荷为最小时，支承2、3、4、5、6的最佳高度。解：计算时的各项约束条件如下）尾管轴承前支承负荷为10 t R2 40t）船尾侧中间轴承负荷为5 t R3 25t）船首侧中间轴承负荷为5 t R4 25t）齿轮轴轴承的负荷为40 t R5 R6 10t,2023/3/4,89,）齿轮轴轴承的负荷差为 R5-R6=0）螺旋桨轴的弯曲应力为 13.66MPa2(当弯曲应力为13.66MPa时，支承的弯矩相当于82.12tm)）中间轴的弯曲应力为 10MPa3，4）齿轮轴的弯曲应力为 10MPa5）尾轴管前部轴承高度为 2=010）齿轮轴两轴承的高度差为 5-6=0计算结果：其合理校中状态的轴承高度，负荷及轴的弯矩如图所示。图中所谓“热态”，是考虑到轴系运转时减速齿轮轴承因受热膨胀而上升约0.2mm，冷态时，此对轴承应较热态低0.2mm。,2023/3/4,90,分析：由图可知，当轴系成直线敷设时，支承的负荷很大，而支承则承受反向负荷；齿轮两轴承的负荷相差很大，故不符合约束条件。与合理校中状态相比可知：）支承的负荷由97.8 t降到59.1 t，即降了约43%，而支承变为承受正向负荷27t,符合约束条件,从而大大改善了尾管轴承的负荷状况；）减速齿轮的两轴承在运转时其负荷相等，保证了正常工作要求。）弯矩在支承、截面上为82tm,符合约束条件(约束7),2023/3/4,91,.校中工艺方法按合理校中法安装轴系时，则需按轴承位移的合理值调整各轴承位置。在施工中轴系各部分的尺寸很大，而允许的偏差又很小，故应采用既精确又简便的调整轴承位置的方法。目前国内外都是按换算后各对连接法兰上的、平轴。）按合理的、校中（平轴法）按合理的轴承位置校中（）先按直线法平轴，使各对连接法兰上的、为零，测量各中间轴承座垫片的高度，然后减去位移的高度，将各轴承调整到合理的轴承位置。（）用光仪法将轴线调整为直线，测量各中间轴承座垫片的高度，然后减去位移的高度，将各轴承调整到合理的轴承位置。,