船舶推進軸系是船舶動力裝置的重要組成部分,對船舶的穩(wěn)定運行有很大的影響[1]。由于軸和螺
旋槳的重力在艉管軸承處產生的單邊載荷,會造成軸承的邊緣磨損。通過校中計算可解決軸承間載
荷分布不均問題。但是,軸承自身的偏磨會顯著影響軸承的承載性能,并對軸系的動態(tài)校中性能和
船體振動造成影響。
Piggot[6]的研究結果表明,滑動軸承的軸承孔和軸頸之間的相對夾角達到0.0002rad ,軸系校中計算圓柱形軸瓦,軸承的承載性
能將下降40%。J. Bouyer 和M. Fillon[7]則認為由于校中不良引起的軸承和軸頸之間的夾角和附加彎矩
會對滑動軸承性能的顯著影響,試驗表明,70Nm 的附加彎矩能使直徑100mm 的軸承中截面的承
載能力下降20%,油膜厚度下降80%,容易造成油膜,引起軸承磨損。
在我國的船舶行業(yè)標準CB/Z 338-2005 中建議艉管后軸承支承點處的截面轉角不超過
-4 3.5 10 rad 。如果計算值不超過此值,軸承按直線布置,即忽略軸承和軸線之間的夾角;如果超過
此值則需要對軸承進行斜鏜孔處理,使軸承轉角符合要求。盡管如此,由于當前的軸系校中工藝技術
及安裝精度的限制,軸承和軸頸仍不能做到完全順應,存在一定的夾角和附加彎矩,達不到軸承的性
能使用要求,常引起軸承偏磨,使其固有頻率下降,甚至引起共振。
振動計算
n必要性:機械設備振動是影響其使用壽命的重要因素
之一,而船舶推進軸系的振動易通過軸承—基座 傳遞至船體,從而引發(fā)船體的二次振動和水下聲
輻射,同時降低船舶的舒適性。嚴重的軸系振動 將導致軸系異常磨損甚至斷裂,對船舶的安全穩(wěn) 定運行造成威脅。因此,軸系振動特性是影響軸
系設計質量的重要因素,應加以重視。
振動起因:
n誘發(fā)軸系振動的主要原因是軸系受到了不平
衡激勵(例如,螺旋槳在不均勻水流中產生的脈動 激振力)、軸系組成部件(中間軸、螺旋槳、聯(lián)軸器 等)加工不良、軸系校中質量不高等。
v軸系振動類型:
n按照振動型式:
n扭轉振動:扭振振動是主機通過軸系傳遞功率至螺旋槳,造成各軸段間的扭轉角度不相等,軸段來回擺動產生的
n回旋振動:軸系在外力作用下產生的,軸一方面繞自身中心線旋轉,同時又使軸線呈彎曲狀態(tài)以另一角速度繞原平衡軸中心線回旋的合成運動。
n縱向振動:(軸向振動)由于螺旋槳對動力激勵產生的沿軸向方向的振動;
徑向軸承及推力軸承處邊界條件的準確建立是船舶推進軸系校中計算的***與難點?;诹黧w動壓
潤滑理論,分析不同運行工況下考慮軸頸傾斜的徑向軸承潤滑特性,將軸承間隙、油膜厚度、支承基座及船體柔
性以等效軸段撓度的形式計入軸系校中過程,并與剛性支承、彈性支承模型計算結果進行對比分析;計算因推
力軸段轉角、支承基座變形而引起的推力軸承附加力矩,并分析其對軸系校中的影響;建立軸承潤滑與軸系校
中耦合計算方法。結果表明:由徑向軸承間隙、軸頸傾斜而引起的支點位置改變、潤滑油膜厚度、推力軸承處附
加力矩對軸系校中具有重要影響。
船舶推進軸系校中是設計軸承軸向間距、徑
向變位以獲得運轉狀態(tài)下合理的軸段應力及軸承
反力的過程。良好的軸系校中狀態(tài)是推進軸系安
全、穩(wěn)定運行的重要保證,校中狀態(tài)不良的軸系將
會引起軸段應力過大、軸承受力不均和磨損,以及
軸系振動噪聲過大等問題,嚴重影響船舶運行安
全,且還將引起巨大的經濟損失。
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