船舶轴系校中的工程研究.doc

广 州 航 海 高 等 专 科 学 校毕 业 论 文题目： 船舶轴系校中的工程研究 The study of Shapping shaft system alignment 系 别： 船舶工程学院 专 业：机电设备维修与管理班 级: 082班 姓 名: 关志坤 学 号: 2008203202 指导教师: 徐曼平 2011年 3月19日2广州航海高等专科学校毕业论文摘要：在船舶建造、修理过程中，轴系校中极为重要，其质量的好坏不但影响到船舶航行的时间长短，更影响到船舶航行时全体船员的人身安全。因此对轴系合理对中的研究，成为船舶工程的重要课题。本篇论文主要论述了船舶轴系校中的含义、原理、分类和方法以及其校中状态的检验。关键词：船舶 轴系校中 质量 含义 原理 分类 方法 检验广州航海高等专科学校毕业论文目录（宋体小四号字体） 1 船舶轴系校中的含义12 校中原理13 分类2 4 方法24.1 船舶轴系按线性校中24.1.1 轴系按法兰上严格规定的偏中值校中法24.1.2 轴系采用光学仪器校中法44.2 船舶轴系按轴承上允许负荷校中84.2.1 轴系用测力计校中法84.2.2 轴系按法兰上计算的允许的偏中值校中法 114.3 轴系合理校中 114.3.1 计算方法114.3.2 计算内容125 轴系校中状态的检查 125.1 轴系中心线偏差度的检查125.1.1相邻轴系连接法兰的性对位置125.1.2偏移值和曲折值的测量和计算 135.1.3用相邻轴连接法兰上的偏中值检验轴系中心线的偏差度145.2 轴系两端轴同轴度偏差的检验 151 船舶校中的含义众所周知，船舶轴系在运转中承受着复杂的应力和负荷，主要包括：螺旋桨的扭矩及其产生的扭应力、螺旋桨的推力及其产生的压应力、螺旋桨及轴系部件的重量所造成的负荷及其产生的弯曲应力、由于轴系安装时的弯曲或由于船体变形弯曲在轴内所造成的附加弯曲应力及在轴承上所造成的附加负荷等。此外，轴系还要承受由于主机工况变化、螺旋桨震动、轴系中个别轴承失载以及主机或船体发生事故所造成的轴系振动和由此而产生的附加应力及附加负荷。实践证明，为确保轴系长期安全正常地运转，除在轴系设计时应保证具有足够的强度及刚度外，在轴系安装时，应保证它具有合理的状态，使轴系各轴段内的应力及各轴承上的负荷均处在合理的范畴之内。经理论分析和圣餐实践证明，安装好的轴系，其各轴的应力及各轴承上的负荷是否合理，除设计因素之外，则主要取决于轴系校中质量的好坏。本论文的任务是力图从轴系校中的合理性方面进行理论及实践的论述。必须指出，有关轴系设计与计算虽不是本论文研究的范围，但轴系校中于轴系设计是密切相关的，这两者应协调一致、统筹设计，才能确保轴系工作的可靠性。何谓“轴系校中”？轴系校中就是按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处在允许范围之内，或具有最佳的数值，从而可保证轴系持续正常地运转。显然，对船舶轴系校中原理和方法的研究，及其在生产中的合理应用，是提高船舶建造及其修理质量的一个重要方面，同时对提高船舶动力装置安装工程的经济性也很有意义。2 校中原理组成船舶轴系的各轴段，通常是用法兰联轴器连接成整根轴系，由于这些轴在加工时规定其法兰的外围与轴颈应用同轴，法兰端面与轴心应垂直，故毗邻两根轴以其法兰连接是，如果两轴的连接法兰达到同轴，则此毗邻的两根轴亦同轴（这是把轴作为刚体看待，未考虑轴的挠度及加工误差）；反之，若两连接法兰不同轴，即存在偏中，则此毗邻的两根轴亦不同轴。两连接法兰的偏中，通常用“偏移”及“曲折”表示。所谓“偏移”（常用符号表示），是指狼法兰的轴心线不重合，但平行，如图2-1a）所示。所谓“曲折”（常用符号表示），是指两法兰的轴心线交叉成一定角度，如图b）所示。图c）则示出毗邻两法兰既存在偏移，又存在曲折的情况。图2-1 两轴连接法兰的偏移和曲折显然，在进行轴系校中时，只要逐段地调节毗邻两轴的位置，使轴系中每对连接法兰上的偏移及曲折均为零（即=0，=0），这时如果忽略法兰因轴端自重下垂的影响，则可认为像这样校中好后的轴系具有直线性。然而，在世界校中时要完全达到各对法兰上的偏移和曲折均为零时极为困难的，甚至是不可能的，故在按直线性校中时也允许法兰上存在很小的偏中值，以保证轴系校中好后基本上仍具有直线性。这样很小的允许偏中值在以往的有关规范或标准中都曾作过严格的规定。3 分类在船舶及舰艇的建造和修理中，进行轴系校中的方法是多种多样的。但就其基本的原理而论，本人认为可划分为如下三类：按直线性校中原理；按轴承上允许负荷校中原理；按轴承上合理（或最佳）负荷校中原理。现将目前国内外进行轴系校中的一些方法分类，如框图3-1所示。图3-1 轴系校中法分类框图4 方法4.1船舶轴系按直线性校中4.1.1 轴系按法兰上严格规定的偏中值校中法（1）连接法兰上偏中值的测量及计算用直尺及塞尺测量偏移、曲折法：A偏移的测量及计算: 将直尺依次在法兰外圆的上、下、左、右四个部位上紧贴，同时塞尺在每一个部位上测量直尺与另一法兰外圆表面之间的间隙值，并分别用a上、a下、a左、a右表示，如图4-1所示。图4-1 用直尺和塞尺测量法兰的偏移、曲折 显然，两法兰在垂直平面的偏移值为：垂=（a上+a下）/2 （4-1，a）两法兰在水平平面的偏移值为：水=（a左+a右）/2 （4-1，b）式中：垂垂直平面的偏移，mm；水水平平面的偏移，mm。式中在计算偏移时，采用上、下、左、右两部位上测量值的平均值，即（a上+a下）/2或（a左+a右）/2，则可消除两法兰直径加工误差影响。B曲折的测量及计算：用塞尺依次在法兰端面的上、下、左、右四个部位上测量两法兰端面之间的间隙值，并分别用b上、b下、b左、b右表示。显然，在垂直平面的曲折值为：垂=（b上-b下）/D （4-2，a）在平面的曲折值为：水=（b左-b右）/D （4-2，b）式中：垂垂直平面的曲折，mm/m；水水平平面的曲折，mm/m； D法兰直径，m。为便于记录和计算可列成表格进行、如表4-1所示表4-1 偏移的测量及计算测量部位间隙偏移mm间隙曲折mm/m垂直平面上a上垂=（a上+a下）/2b上垂=（b上-b下）/D下a下b下水平平面左舷a左水=（a左+a右）/2b左水=（b左-b右）/D右涎a右b右用两对指针测量偏移、曲折法：当轴连接法兰的直径较小（小于100mm），或相连接的两法兰的直接不等时，则应采用两对指针测量器偏移和曲折才能获得较准确的数值。这时，先在法兰的外圆上对称地装上两对指针，如图4-2所示。测量时，将两轴共同旋转一，并在两轴旋转前（0）及旋转到90、180、270时用塞尺进行测量各对指针之间相应的间隙a1、b1、c1、d1（0时），a2、b2、c2、d2（90时），a3、b3、c3、d1（180时），a4、b4、c4、d4（270时）等。这时，在垂直平面的偏移为： 垂=（a1+ a3）-（b1+ b3）/4在水平平面的偏移值水为： 水=（a2+ a4）-（b2+ b4）/4在垂直平面的曲折垂为： 垂=（c1+ c3）-（d1+ d3）/2S在水平平面的取值水为： 水=（c2+ c4）-（d2+ d4）/2S式中：S为两个水平指针的间距，单位为m；垂、水、垂、水同（4-1）及（4-2）式。为便于测量和计算，亦可列成表格进行，如表4-2所示。表4-2 偏移曲折计算轴的位置测量部位偏移指针间隙偏移 mm0及180上a1b3垂=（a1+ a3）-（b1+ b3）/4下b1a390及270右舷a2b4水=（a2+ a4）-（b2+ b4）/4左舷b2a4轴的位置测量部位偏移指针间隙曲折 mm/m0及180垂直平面上c1d3垂=（c1+ c3）-（d1+ d3）/2S下d1c390及270水平平面右舷c2d4水=（c2+ c4）-（d2+ d4）/2S左舷d2c4（2）连接法兰上偏中值的严格规定在很长的一段时间内，各国在按直线性校中轴系时，对法兰上的允许偏中值都曾作过严格的规定，最初对允许的偏中值规定极严，即规定偏移0.05mm，曲折0.05mm/m。实践证明，对法兰上的偏中值规定的如此苛刻是没有必要的，不仅在施工中很难达到，而且给轴系校中安装以及检验带来许多困难。因此，随后对法兰的允许偏中值的规定逐步有所放宽：一般规定0.10mm，0.15mm/m，而且有些国家还放宽到0.30mm，0.30mm/m。4.1.2 轴系采用光学仪器校中法（1）光学仪器校中原理用于进行轴系校中的光学仪器有两种类型，一种是光学准直仪，又称瞄准仪；另一种是光学投射仪，又称投影仪。采用瞄准仪进行轴系校中时，用人的眼睛透过仪器观测目标，瞄准定中；采用投影仪校中时，目标则按仪器所投射的十字线进行定中。（2）用光学仪校中减速器法具有减速器的轴系传动装置，常以先安装轴系中线定位好的减速器为基准利用光学仪器基准轴系。为此，应按轴系中线先进行减速器的校中，使减速器大齿轮轴的轴心线与轴系中线重合。按轴系中线校中减速器法：校中前，在机舱的后横隔舱壁上设置前光靶（带有小孔，便于光通过），在船尾人字架（或尾柱）孔后端设置后光靶，如图4-3所示。这两个光靶的中心应与通过这两处的轴系中线（由放样坐标确定）重合。显然通过此两光靶的直线必然与轴系中线重合。然后按下列步骤进行减速器的校中。图4-3 减速器校中时光靶的设置A光学仪在减速器大齿轮轴上的定位。将光学仪用安装夹具装在减速器大齿轮空心轴的首端，如图4-4所示。为保证以仪器的主光轴与大齿轮的、轴的轴心线重合，在加工安装夹具时，其定位盘6的定心凸台与紧固仪器两支架的孔应严格同轴。图4-4 光学仪在减速器轴上的安装B在大齿轮轴上装好光学仪器后，用下法检验仪器主光轴与大齿轮轴的轴心线是否重合。这时在机舱后横隔舱壁上帖一张白纸，将仪器中的十字线投射到白纸上，如图4-5所示，图4-5 光学仪器按轴旋转中心的定位用笔将此十字线的交点A记在白纸上。然后将大齿轮连同光学仪器旋转180，这时，如光学仪的主光轴与大齿轮轴心不重合，再用笔记下B点。平分连接AB的直线得C，并用笔记下。用安装夹具上的调节螺钉调整夹具在轴上的位置，使仪器所在投影的十字线交点与C重合。再拧紧夹具的紧固螺栓将夹具在轴上固紧。此后再将大齿轮轴旋转180，如仪器投影的十字线交点仍与C点重合，则说明仪器的主光轴已与大齿轮轴的轴中心线重合；否则，需按上述过程再重合地进行一次，使光学仪在大齿轮轴上精确地定好位。按基准光靶校中减速器：按前后两基准光靶1和2（见图4-3）校中减速器的过程如下：将光学仪的十字线投影到前光靶上，并穿过前光靶的中孔同时投射到后光靶上。这时由于减速器尚未调整，仪器的十字线则不可能与两个光靶的十字线重合，如图4-6a）所示。图4-6 按基准光靶校中减速器过程用装在减速器后端的调节螺栓调整减速器的位置，使仪器投射的十字线与前端光靶1上的十字线重合，如图4-6b）所示。再用装在减速器前端的调节螺栓调整减速器的位置，使仪器投射的十字线与后基准光靶2十字线重合，这时仪器的十字线显然与前基准光靶的十字线发生偏移，如图4-6c）所示，但这时的偏移较之图4-6a）情况下的偏离要小得多。同时，用减速器前后端的调节螺栓平行地移动减速器，使仪器所投射的十字线与前基准光靶的十字线重合。这时，仪器投射的十字线与后基准光靶的十字线也会产生不大的偏移，如图4-6b）中的偏离亦小得很多。往下将上述调整过程再重复地进行12次，就可使光学仪所投射的十字线与前后两基准光靶的十字线同时重合。由于两基准光靶预先已按轴线中线定位，故这时减速器大齿轮轴的轴心线必然与轴系中线重合。此减速器按轴系中线校中好后，就可作为其后校中轴系的基准。用光学仪校中轴系法：用光学仪校中轴系时，通常是将仪器装在与轴系连接的减速器大齿轮轴上，或装在主机曲轴的尾法兰上，并预先按轴系中线将减速器或主机校中好。这时光学仪所投射的十字线就是其后校中轴系各部件的基准。具有双轴系装置的船舶，其尾轴的尾端用人字架轴承支承，首端用尾轴管前轴承支承；其中间轴用各自中间轴承支承；推力轴用推力轴承中的径向轴承支承。显然，校中后的轴系状态完全由各个支承的位置所决定。用光学仪器按直线性校中轴系，通常就是按作为校中基准的仪器所投射的十字线校准人字架、尾轴管、中间轴承、推力轴承等轴系中这些支承部件的位置，使这些部件上孔的中心线与仪器的主光轴重合（但应考虑油隙的影响）。具体方法如下。A用光学仪校中人字架：在车间里完全加工好的人字架，利用光学仪器进行校中安装，则可免除在现场用专门镗孔设备就地进行人字架镗孔。这种工艺在建造小吨位船舶时常被采用，其工艺过程如下：将在车间里已最后镗过孔的人字架运到现场，利用专门的安装夹具支撑在船尾安装部位。如图4-7所示，在人字架孔中用两个定位圆盘同轴装入一根空心样轴，并在空心样轴的两端各装一个光靶，光靶的中心经调节应与样轴的轴心线重合。样轴用座子支持，座子用调节螺栓及滑板安放在底板上，底板用支架临时连接在船体上。图4-7 校中人字架的安装夹具校中时，按基准光学仪器所投射的十字线调节样轴的位置，直到样轴两端光靶的十字线与仪器的十字线同时重合为止，则此人字架可认为已按轴系中线校中好了。这时用点焊将人字架焊在船体上，再用光学仪校验一次人字架的位置后将人字架与船尾完全焊牢。在焊接时应采取措施防止人字架移动和变形。小吨位单轴系船舶的尾柱，在车间内最后镗好安装尾轴管的孔后，亦可采用光学仪在船体上定位焊接。其工艺如上述安装人字架的工艺大体相同，故不赘述。大吨位的船舶的人字架及尾柱上安装尾轴管的孔，通常是在车间内进行粗镗，留下的精加工余量待在船体上装配焊接好之后，再用专门的镗孔机（镗排）在现场就地进行镗孔。这时可按基准光学仪的主光轴进行镗杆的定位。当人字架、尾柱等部件上的孔的中心线与轴系中心线重合的情况下，则可保证装入其中的尾轴管或轴承孔的轴心线与轴系中心线重合。B用光学仪器校中中间轴承：为了将全部中间轴成直线地安装在轴系中线上，可将全部中间轴承按基准光学仪器进行校中。校中时，现在安装中间轴承的基座上装一个安装夹具，如图4-8中2所示。在夹具的两个可调节支架的孔中各装一个光靶，光靶中心经调节应与支架中心线重合。调节支架的位置，使其孔中两个光靶中心均与基准光学仪的主光轴基本重合。然后从可调支承架孔中取出光靶，装入一根空心样轴，此样轴的两端各同轴地安装着一个光靶。将所需校中的中间轴承套在样轴上（用纸垫将轴承上部的油隙压死），如图4-8左图所示。然后，再按基准光学仪精确校准样轴的位置，使其两端的光靶中心与仪器主光靶完全重合，则此轴承就达到了按轴系中线定位。图4-8 校中中间轴承的安装夹具按此法将全部中间轴承逐个地校中好，在各轴承下配制垫块和定位螺栓，并用基座螺栓将各轴承紧固在基座上。通常在配好垫块后和用基座螺栓之前再校验一次样轴的位置，然后拆去安装夹具和在基座上紧固轴承。全部中间轴承校中并紧固之后，就可以将中间轴装入各自的轴承上，并用法兰螺栓连接好整根轴系。C用光学仪器校中中间轴：对于空心的中间轴系，尤其是还具有滚动中间轴承的轴系（这种轴系多见于快舰及军用舰艇上），可采用基座光学仪按轴系中线之久校中各段中间轴的校中方法。校中时将中间轴承用调节螺栓安放在各自的基座上，并按基座光学仪初步地校中一下。然后将距居住光学仪最远的一根中间轴装在自己的中间轴承上，按基准光学仪的主光轴进行校中。再次中间轴中孔的两端应先同轴地个安装一个光靶。通过调节轴承的位置，使该州两端的光靶中心均与基准光学仪的主光轴严格重合。这样就完成了将这根中间轴按轴系中线的校中。往下则由远到近地按此法尽心其余各根中间轴的校中。全部中间轴校中好后，在所有的中间轴承下配制垫块，并用定位螺栓将轴承紧固在基座上。最后将轴用法兰联轴器或液压套筒式联轴器连成整体。4.2 船舶轴系按轴承上允许负荷校中4.2.1轴系用测力计校中法（1）测力校中原理：轴系采用测力计校中法（简称测力校中），又称按轴系上世纪负荷校中法。校中时，通过用装在各中间轴承上的测力计测力。并根据轴承负荷分布状况进行调节轴承上的实际负荷，使各轴承上的负荷都处在允许值范围之内。按这种方法校中好的轴系不成直线，而具有一定的安装弯曲，尽管在轴内会产生一定的弯曲应力，但能确保各轴承上的实际好、负荷都处在允许范围之内。这对于具有滑动式中间轴承的轴系来说，由于这类轴承的易损伤部件是轴承而不是轴，所以可认为是一种较为合理的校中方法。（2）长轴系采用弹簧测力计校中法：采用弹簧式测力计进行长轴系测力校中，是目前在生产中安装长轴系的一种校中方法。现就用这种方法校中时的工艺过程介绍如下。在进行测量校中之前，尾轴及发动机已安装好，安装中间轴承的基座面板也已进行过加工，所以校中时可按下列步骤，用弹簧式测力计进行轴系的测力校中。将中间轴承吊放在各自的基座面板上。在个各轴承的螺栓孔中对称地装两个调节螺栓（见图4-9），以便在校中时调节轴承的位置。图4-9 测力计在轴承上安装将中间轴承吊放在各自的中间轴承上。假若按轴系结构每根中间轴只用一个轴承支持，这时则需在每根中间轴下增设一个临时支承。将整个轴系按连接法兰进行粗略地校中（这时用调节螺栓调整轴承的位置），但中间轴与发动机轴或减速器轴的连接法兰则需严格对中，保证法兰上的偏移0.1mm，曲折0.1mm/m，以避免由于轴系安装弯曲而影响发动机或减速器的正常工作。轴系初校后，用法兰连接螺栓将全部轴系连接起来，并与发动机或减速器连接好。在每个中间轴承的螺栓孔中对称地装两个测力计（见图4-9）。在轴承盖与轴颈之间放入软垫块，并拧紧轴承盖的压紧螺栓将轴颈在轴承内压死，以避免转动而影响对水平负荷的测量。放松轴承上的调节螺栓，使测力计受力。记录各轴承左右两个测力计上的负荷，计算每个轴承上的垂直平面及水平平面上的实际负荷。并预先按公式计算出中间轴承上垂直平面及水平平面上的允许负荷范围。然后，检查每个中间轴承上的实际负荷是否在允许负荷范围之内。当某轴承上的实际负荷超出允许负荷范围内时，则应调节有关轴承的位置，直到全部中间轴承上的实际负荷都符合要求为止。同时，为避免由于轴系安装弯曲在轴内引起过大的弯曲应力，在调节轴承负荷时，应使毗邻轴承上的实际负荷值比较接近。为便于校中计算和作为检验记录，可制成专门的表格如表4-3及表4-4所示。表4-3 轴承垂直负荷计算表（kgf）轴承号测力计负荷（II+III）轴承重量轴承负荷（IVV）允许负荷左右IIIIIIIVVVIVII165055012002109902400740295085018002101590380090017002101490490080817002101490推力轴承16001600320011702030表4-4 轴承水平负荷计算表（kgf）轴承号测力计负荷（II+III）轴承重量轴承负荷（IVV）允许负荷左右IIIIIIIVVVIVII1650550100900+905502950850100900+903800900100900-904900800100900+90推力轴承16000160000.010000.0计算尾轴管前轴承上的负荷是否符合要求。当超出允许负荷范围（通常是过少）时，则需用图4-10所示的夹具将中间轴的一部分负荷转加到此轴上，并计算转加上的附加负荷应符合允许负荷的范围。采用夹具调整尾轴管前轴承上的负荷时，应先将中间轴与尾轴的连接法兰脱开，负荷调整好后再将尾轴与中间轴用法兰螺栓连接好，并复校一次，中间轴承测力校中情况。必要时应进行补充调整。轴承经测力校中合格后，在轴承下配制垫块，最后用基座螺栓将轴承紧固在基座上。图4-10 调节尾轴轴承上负荷的夹具若轴系的测力校中时在船台上完成的，在船下水后应松开轴系与发动机或减速器的连接法兰，检查这对法兰上的偏移和曲折是否超过的允许范围，否则应作必要的校正。（3）短轴系采用测力计算校中法：短轴系由于轴系的韧性差、刚性大，在尾轴与发动机轴中不大的情况下，也会在有关轴承上引起很大的附加负荷你、，以及在轴内引起很、很大的弯曲应力。故对短轴系的校中应严格控制各轴系上的附加负荷，使之不超过允许范围。4.2.2 轴系按法兰上计算的允许的偏中值校中法（1）校中原理：轴系按法兰上计算的允许偏中值校中的实质，就是用数学计算的方法根据轴承上的允许负荷确定连接法兰上偏中值即偏移、曲折的允许范围，校中时只要使各法兰上的偏移曲折、都处在允许范围之内，则可保证各轴承上的负荷处于允许的范围之内。（2）长轴系校中允许偏中值的校中工艺主要内容按法兰上计算的允许偏中值校中长轴系的工艺内容只要有如下几点：将中间轴承用调节螺栓安置在基座上，将各根中间轴吊放在各自的轴承上。如每根中间轴只有一个中间轴承时，应预先增设一个临时支承。计算连接法兰上偏移、曲折值的允许范围，并绘制成允许偏中线图。检查各轴承的设计负荷，如出现负荷小于0.5P的轴承，则应求出修正系数，对所允许偏中值进行修正。已安装好的尾轴（或发动机轴、减速器轴）的法兰为基准，用直尺塞尺或两队指针法，由船尾至船首（或由船首至传船尾）逐段地按法兰上允许的偏移、曲折值调节中间轴（即中间轴承）的位置，使所有连接法兰上的偏移、曲折值都处于允许范围之内。在测量偏移、曲折时，应考虑法兰端因自重下垂的影响。通常，当轴承在距法兰端面0.200.25l（l为轴的长度）时，下垂量为最小，故可不予考虑。否则，应求出偏移、曲折的修正值。必须指出，中间轴与发动机轴或减速器轴的连接法兰处的对中要求较之中间轴各连接法兰严格得多，通常规定0.050.10mm，0.100.15mm/m。否则，在偏中值过大的情况下，将会引起曲轴臂距差不允许的变化或减速齿轮不正常啮合。轴系按法兰上的允许偏中值将各段的位置调节好之后，在各轴承上配制垫块，并用某座螺栓将轴承紧固在基座上。经复核各连接法兰上的偏中值仍符合计算值的允许范围时，用法兰螺栓将轴系连接起来。（3）短轴系校中允许偏中值的校中工艺由于短轴系韧性小而刚性强，对轴的偏中很敏感，故短轴系的校中质量主要取决于尾轴与发动机轴（或减速器）的同轴度大小。短轴系按法兰校中时允许偏中值的计算方法比较麻烦，在生产中使用不方便，故目前已为其他方法所取代。4.3 轴系合理校中所谓合理校中，其实质是在遵守规定的轴承负荷、应力、转角等限制条件下，通过校中计算以确定各轴承的合理位置，将轴承安装成规定的曲线状态，以达到使各个轴承上的负荷合理分配。此法在有的文献中亦称为“轴系最佳校中”。这种方法较之常用的各种校中方法的主要优点在于，校中计算在船舶轴系技术设计阶段已介入，成为轴系设计工作的一环，实现了轴系结构设计与轴系校中的紧密结合（设计、工艺一体化），故能较好地改善轴系各个轴承，尤其是可以大为改善尾轴管轴承和减速器大齿轮轴轴承的负荷状况，提高轴系的运转质量。4.3.1 计算方法进行轴系合理校中的计算时，是将轴系视为放置在多个刚性铰链支座上的连续梁，故可用求解平面杆系的工程力学理论，求各支座上的反力及各指定截面上的弯矩、剪力、挠度和转角等参数。目前已应用三弯矩法、有限元法和迁移矩阵法，并按照最优化理论求取上述各项参数的合理值或最佳值。由于轴系中各轴段（如尾轴、中间轴、推力轴、推力轴、发动机轴等）的直径不同，故在进行校中计算时，应计及各轴段截面变化的影响，以保证计算精度。4.3.2 计算内容根据轴系校中计算的要求，校中计算的主要内容和步骤可包括如下：进行轴系结构要素的处理，建立轴系计算的物理模型；计算按直线校中时轴系各支座处的弯矩、反力、挠度及截面转角；计算能表征轴承负荷与位移关系的轴承负荷影响数（必要时也计算弯矩影响数）；根据给定的约束条件，用线性规划法或试错法确定轴承的最佳位置或合理位移量；根据轴承位移计轴承负荷影响数求出轴承上的实际负荷；根据轴承最佳或合理位移量，计算轴系有关连接法兰上允许的偏移、曲折值；计算当采用顶举法检验轴承负荷时的轴承负荷顶举系数5 轴系校中状态的检查5.1 轴系中心线偏差度的检查轴系实际中心线与轴系理论中心线的偏差即为轴系中心线的偏差度。5.1.1相邻轴系连接法兰的性对位置轴系中心线发生弯曲变形将会影响传动轴之间连接法兰的相对位置的变化，使连接法兰处产生偏移和曲折。图5-1示出相邻轴连接法兰处四种相对位置的情况:图5-1 连接法兰的相对位置图(a)为相邻轴两法兰中心线同轴，即相邻轴同轴，法兰处的偏移值和曲折值均为零；图(b)为相邻轴两法兰中心线不同轴但平行，即相邻轴轴心线平行，只发生偏移，法兰处的偏移值0，但曲折值=0;图(c)为相邻轴两法兰中心对准，但中心线相交成一定角度，即相邻轴轴心线相交，只发生曲折，法兰处的曲折值0，但偏移值=0；图(d)为相邻轴两法兰中心不对准且中心线相交成一定角度，即相邻轴轴心线相交，同时发生偏移和曲折，法兰处的偏移值0，曲折值0此种现象是通常发生的情况。由于轴系的实际变形难以直接检测，所以通过测量轴系各对法兰上的偏移值和曲折值，或者采用光学仪器来检验轴系中心线的偏差度。来了解轴系的实际变形情况。5.1.2 偏移值和曲折值的测量和计算相邻轴两连接法兰的轴心线不同轴但平行的现象称为偏移，偏移的数值称偏移值，用符号表示;相邻轴两连接法兰的轴心线相交的现象称为曲折，相交角使的大小称为曲折值，用符号表示。测量偏移值、曲折值的方法有以下两种。（1）直尺一塞尺法 采用钢直尺和塞尺测量相邻轴连接法兰上的偏移值和曲折值。测量时，将直尺依次紧贴于法兰的外圆面的上、下、左、右4个位置上，用塞尺依次测量直尺与另一个法兰外圆面的间隙Z上、Z下、Z左、Z右4个数值，如图5-2(a)所示。通过以下公式计算求出偏移值。图5-2 偏移值和曲折值的测量方法在垂直平面内相邻轴连接法兰上的偏差值为: =（Z上+Z下）/2 在水平平面内相邻轴连接法兰偏移值_为:_=（Z左+Z右）/2用塞尺分别在相邻轴连接法兰的上、下、左、右4个位置测量两法兰端面之间的间隙Y上、Y下、Y左、Y右4个数值。通过以下公式计算求出曲折值。 在垂直平面内相邻轴连接法兰的曲折值为=（Y上-Y下）/D mm/m 在水平平面内相邻轴连接法兰的曲折值_为_=( Y左-Y右)/D mm/m式中，D法兰直径，mm。在修造船中,直尺一塞尺法应用较多。此法简单、方便、灵活，但精度较低。尤其在法兰外圆面、端面腐蚀、粗糙时或两法兰直径不等时精度就更低，甚至无法测量。（2）指针法 将两对指针对称地安装在相邻轴两法兰的外圆上测量偏移值和曲折值，如图5-2(b)所示。测量时将相邻两根轴同时、同方向、同角度回转，每转90用塞尺分别测量两对指针间的径向间隙Z和轴向间隙Y。上、下两对指针分别以注脚1和2标记，可测得垂直方向Z1上、Z1下、Z2上、Z2下，Y1上、Y1下、Y2上、Y2下和水平方向Z1左、Z1右、Z2左、Z2右，Y1左、Y1右、Y2左、Y2右间隙。依下式计算出垂直平面内的偏移值和曲折值:=(Z1上+Z1下) - (Z2上+Z2下) /4 mm=( Y1上+Y1下) - (Y2上+Y2下) /2D mm/m水平平面内的偏移值_和曲折值_: _=(Z1左+Z1右) - (Z2左+Z2右)/4 mm_=( Y1左+Y1右) - (Y2左+Y2右) /2D mm/m指针法测量精度较高，当法兰外圆腐蚀或两法兰直径不等时采用指针法测量可保证精度，但操作较麻烦。5.1.3 用相邻轴连接法兰上的偏中值检验轴系中心线的偏差度相邻轴连接法兰上的偏中值是其偏移值和曲折值的统称。检验修理船舶的轴系中心线偏差度是采用直尺一塞尺法或指针法所获得的轴系各对法兰上的偏移值和曲折值来衡量。检验步骤如下:（1）设置临时支承。通常轴系的每节中间轴用一个中间轴承支承，测量偏中值需拆去法兰连接螺拴，所以应增设临时支承，以支承中间轴。临时支承的位置应以使轴自重所引起的附加偏移值、附加曲折值最小为原则。图5-3为临时支承位置距法兰端面的距离太近或太远，均使轴自重的影响较大，即、均较大。所以，一般在距法兰端面(0.18-0.22)L（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设临时支承。图5-3 临时支承的位置及其影响（2）拆去法兰连接螺栓。加设临时支承后，拆去轴系各对法兰上的连接螺栓。如两法兰用中心凸起定位，应在拆去螺栓后使两法兰脱开，中间有0.5-1.0mm的间隙。若连接螺栓锈死，应设法拆除，但一定要保护螺栓孔的螺纹精度。（3）测量并