项目-船舶轴系安装曲线校中.ppt

1、项目-轴系安装曲线校中,教学目标： 能力目标：掌握负荷法校中轴系的工艺；用千斤顶顶举法测量轴承负荷的方法及计算。 知识目标：轴承负荷的测量方法及计算、调整 。,曲线校中法,负荷法安装：用轴承负荷的状况来评定轴系安装质量的方法。 轴系合理校中：在遵守规定的轴承负荷、应力、转角等限制条件下，通过校中计算从确定各轴承的合理位置，将轴系安装成规定的曲线状态，以达到使各个轴承上的负荷合理分配。 工艺内容：轴承允许负荷的计算，轴承负荷的测量与计算，轴承的调位，轴承的固定。,负荷法校中,工艺概况 是将全部未经校中的中间轴相互连接，并分别与主机、尾轴连接成一整体，然后用测力计调整已装配好的轴承高度及左右位置，

2、使各轴承的负荷平衡，并达到计算所规定的负荷范围为止。 在生产实践中，按这种校中原理经常采用的校中方法有测力计校中法等。,相关计算,最大负荷：Rmax=PLd 式中：L：轴承衬长度（mm）；d：轴颈的外径（mm）；P：轴承允许压强(Mpa)。 最小负荷：轴承在工作时应当有一定的负荷使轴与轴承接触而不脱空，通常规定此负荷应不小于相邻两跨上轴的自重和外载荷相加后总重量的20%。,其它相关的计算 弯矩、支反力、转角：计算方法：三弯矩法、迁移矩阵法和有限元法。 影响系数：是指轴系中某一轴承位移单位高度时，所造成该轴承及其他轴承处的负荷和弯矩的变化量。,轴承位移的确定,a/约束条件： )轴承负荷不超过设计

3、规定的允许极限值范围。 ) 减速器大齿轮轴的前后轴承负荷差值应不超过制造厂规定的数值,在未提供上述数据时，应使其不超过两轴承间轴段及大齿轮重量总和的20%。 ) 各轴段截面上的弯曲应力数值应不超过设计规定的允许极限。 ) 后尾管轴承支点处轴截面转角应不超过3104rad(白合金尾轴承) 或2.5104rad(铁梨木尾轴承)，否则应提出措施使其符合规定。 b/用线性规划法确定轴承的位移值 确定目标函数确定约束集，可用计算机进行求解，常用试错法。,对中时法兰处偏移、曲折的计算,为了安装轴系时方便，应将校中计算时确定的轴承合理位移换算为轴系各对法兰间偏移、曲折的允许值。,负荷法校中的施工设计,采用弹

4、簧式测力计进行长轴系测力校中工艺过程如下: 将中问轴承吊落位在各自的基座面板上。在各个轴承的螺栓孔中对称地装两个调节螺栓，以便在校中时调节轴承的位置。 将中间轴吊放在中间轴承上。假若按轴系结构每根中问轴只用一个轴承支撑，这时则需在每根中问轴下增设一个临时支撑。,将整个轴系按连接法兰进行粗略校中(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60.1mm，曲折中0.1mmm，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，用法兰连接螺栓将所有轴连接起来，并与发动机或减速器连接好。 在每个中间轴承的螺栓孔中安装测力计，测力。,

5、记录各轴承左右两个测力计上的负荷，计算中间轴承负荷。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。 计算尾轴管前轴承上的负荷。当超出允许负荷范围时，则需用图288所示的夹具将中间轴承的一部分负荷转加到轴承上，并按计算转加上的附加负荷，应符合允许负荷范围。,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。 若轴系的测力校中是在船台上完成的，在船下水

6、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值是否超过中的允许范围。若超过，则应作必要的校正。 负荷测力的验收标准见下表。,注：P为中问轴承平均没计负荷(N)，它等于中间轴重量Q除以轴承数n,轴承实际负荷的测量与计算。 在负荷法找中时，中间轴承的实际负荷是通过测力计测得，尾轴管轴承和主机后轴承的负荷则由相关公式求得。 短轴系更加应该控制附加负荷,轴承允许负荷校中在生产中的应用及评论,按这种方法校中好的轴系呈弯曲状态，尽管在轴内会产生一定的弯曲应力，但能确保各轴承的负荷都处在允许范围之内。而对于安装滑动式中间轴承的轴系来说，其易损件是轴承而不是轴，所以可认为是一种较为合理的

7、校中方法。 测力校中法能保证获得较好的校中质量用于安装中、小型船舶长轴系时还是一种比较合理而且适用的校中方法。此法在安装短轴系时也可适当采用。 但是目前生产中用于测量轴承负荷的弹簧测力计，由于弹簧质量问题使得这种测力计在每次使用前往往需要逐个进行校准弹簧应变与应力的关系，在进行校中时需要较多的操作人员同时进行调整测力计的负荷，尤其是不能测出尾轴管轴承的实际负荷(只能作近似计算)等。但这些缺陷在测量方法和工具得到改善之后是可以克服的。,轴系合理校中,用上节所述的计算方法进行轴系校中计算，可得出轴系校中各轴承的位移和各连接法兰的偏移、曲折值。,计算内容,进行轴系各结构要素的处理，建立轴系计算的物理

8、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，同线性规划法或试错法确定轴承的最佳位移或合理位移量； 根据轴承位移及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。,合理校中的施工设计,按偏移、曲折校中：法兰上的偏移、曲折值根据校中计算给出. 校中前，尾轴应已装好，其前法兰的位置应与在船台上的安装记录相一致；当校中计算文件规定校中时应施加附加力时，应在所要求的位置上施加规定

9、数值的附加力。 校中时以尾轴前法兰为基准，自尾向首逐段地调节中间轴、推力轴、主机或减速器的位置，使每对连接法兰上的偏移、曲折值符合校中计算文件的规定。允许误差为：偏移不超过01mm，曲折不超过01mmm。,校中后，测量并配制中间轴承及主机机座(或减速器)下的垫片，并配制基座螺栓，将中间轴承及主机紧固在各自的基座上。（不一定） 主机紧固后应测量曲轴的臂距差，减速器固定后应测量大、小齿轮的啮合质量，且应符l合有关规定。 装配法兰连接螺栓，将各传动轴、主机或减速器连接起来。 检验校中质量，可用顶举法或应变片测量法检验有关轴承的实际负荷，并应符合校中文件的规定，允许误差为计算负荷的20。然后，对曲轴的

10、臂距差或减速器齿轮的啮合再次进行检查。,按轴承位移校中,对于长轴系，由于连接法兰的数量多，如按法兰的偏移、曲折校中难以达到校中计算的要求时(由于偏移曲折的误差积累大)，应采用光学仪按轴承的位移进行校中。校中后各轴承的位移应符合校中计算文件的规定，其施工设计要点如下： 以安装好的尾轴为基准，在其前法兰上用夹具安装好光学投射仪，并调节仪器的位置，使其主光轴与尾轴的轴心线重合。 将轴承落位。在中间轴承孔的两端安装好对光靶。光靶的中心应与轴承的轴心线重合。,由尾向首按光学仪的主光轴逐个调节中间轴承的位置，这时可采取如下两种办法： 使轴承的位移值符合校中计算文件的规定； 使各个中间轴承均与尾轴同轴，即位

11、移均为零，用垫片调节轴承位移。 按仪器主光轴测量轴承位置时，应考虑尾轴前法兰挠度的影响。 测量并配制轴承下的垫块。这时，如按所讲的方法调节各轴承均与尾轴同轴，在测量垫片厚度时，应减去该轴承的位移量。,从轴承中取出对光靶，将中间轴吊装在中间轴承上，并装配法兰连接螺栓将尾轴、中间轴全部连接好。 按最前一节中间轴的前法兰、规定的偏移及曲折校中推力轴或主机。 配制垫片紧固主机。 测量主机曲轴的臂距差，符合规定后，装配法兰连接螺栓，将主机与轴系连接好。 检验校中质量。,合理校中法的评估及应用,轴系合理校中较为客观地考虑了轴系的各个因素，如：浮力影响、集中力作用影响、连续梁相互影响等一些结构因素，从而使设

12、计更符合实际运行状况，工作安全可靠，使轴系各轴承的负荷尽可能合理分布，避免螺旋桨过重而造成后部尾轴承偏载严重乃至局部过载的现象，对于汽轮机船还可改善减速齿轮的工作条件，避免齿轮轴前后轴承负荷差过大而造成大小齿轮啮合不良的现象，安装工艺不复杂，仅采用工厂常用的校中方法法兰偏移、曲折测量法，便于普遍推广使用，因此，轴系合理校中技术在国外船舶建造中已得到了较为广泛的应用，许多国家的船级社和造船厂已能提供轴系静态校中计算书(包括被校中轴系的各种状态参数和工艺参数)，并按此法进行大型船舶轴系的安装和验收。但目前对客观存在的动态因素还没有充分给予计算，如：船舶装载、环境温度、海水状况变化以及轴承油膜、轴承

13、刚性、船体变形、螺旋桨水动力作用、振动等影响因素。 目前主要应用有限元法和三弯矩法进行校中计算，编写了适用于按校中计算安装轴系的船舶轴系校中标准。,轴承负荷的测量,为保证轴系正常可靠地运转，轴系校中应确保轴系各个轴承上的负荷及轴上的弯曲应力处于允许范围之内，或具有合理的数值。为此对校中好的轴系(或在校中过程中的)，其轴承上的实际负荷、以致轴上的弯曲应力(或弯曲力矩)应采取有效的方法进行测量，并以实测的数据作为验收轴系校中质量的依据，为此，必须研究和应用精确可行的测量方法及设备。 在轴系校中时，当中间轴尚未紧固的情况下，可采用弹簧测力计、电子测力计等直接测量中间轴承上的实际负荷。,测力计测负荷法

14、,弹簧式测力计 弹簧测力计的结构有环状及盘状两种，常见的是环状测力计。它由环状弹簧、支架、顶杆、拼紧螺母、顶板、固定架、百分表调整螺钉组成。,弹簧式测力计原理,中间轴承所承受的负荷通过拼紧螺母及顶杆，使环状弹簧受压而变形，而这个变形值又可通过顶板使百分表反映出来。环状弹簧是测力计的主要构件，必须有足够的强度，既能承受规定的负荷，又具有一定的灵敏度，使变形率不要太大，并能保持刚度的稳定，由于环状弹簧受材料、热处理与加工工艺等因素的影响，每个测力计的实际压力变形值和理论值是不一致的。所以环状弹簧连同测力计必须先经负荷试验，求出实际变形率，并绘出每个测力计实际变形量与负荷大小的关系图表，即变形一负荷

15、图表。 在实际测量中，按百分表得到的变形读数值，再查阅变形一负荷图表得出相应的负荷数值来。,弹簧式测力计测力过程,首先在轴承对角线位置的两个螺栓孔安装测力计,在轴承的另外两个螺栓孔中对角地各装一个调节螺栓。 轴承上盖与轴之间垫以23倍轴承间隙，宽度不大于轴径的1/6，长度略大于轴承盖宽度的软质衬垫(石棉橡胶板或纸柏均可)，并用螺栓将上盖压到轴上，使轴与轴承之间无间隙，轴与轴承同步升降。 调整测力计的调节螺栓直至顶杆与基座接触为止，可用塞尺检查。 测力前，为了使测力计使用时具有一定的灵敏度及精确性，在正式受负荷前应试验受负荷数次。具体做法是:缓缓放松两顶升螺栓，使测力计逐渐受负荷，直至顶升螺栓全

16、部脱离基座，再止紧顶升螺栓，逐渐移去测力计负荷，直至完全卸去负荷。按此方法各重复两次，要求应变仪上读数相同。,测力时，逐步放松调节螺栓，当每个测力计在承受到一定力时(约为计算负荷1/5)，方可将顶升螺栓全部松去；如果测得某轴承垂直负荷过大或过小时，可用降低或升高轴承的垂直位置进行调节。如果水平负荷过大，可将轴承向负荷较大侧移动，这样水平负荷即可下降。一般水平方向的允许负荷为最大允许的垂直负荷的1/4。最后应使各中间轴承的受力与计算值相近，并复核轴承两边的间隙； 将测力计读数填入表格中，并经检验部门、船东认可； 拆下顶升螺栓和测力计，配中间轴承垫片，钻（铰）孔、配装紧固螺栓。,数据的处理,轴承在

17、垂直方向的实际负荷： RC=Rz+Ry-q (N) 式中：Rz：左侧测力计的读数； Ry：右侧测力计的读数； q：轴承自重。 轴承在水平方向的实际负荷： Rh=c(Ry-Rz)/(2h) (N) 水平方向偏差容易破坏轴承的润滑条件，它所带来的后果比垂直方向的偏差严重得多,压力传感器,是利用测量电阻应变片受力变形后应变量产生变化的原理进行测力的。 压力传感器的安装： 轴系校中时，可将压力传感器置于轴承下测量轴承负荷，这时，轴承与基座尚未用垫片紧固，是用调节螺栓支持着。 压力传感器在轴承下有两种安装方式：在轴承的一侧下面装一个压力传感器，另一侧用两个调节螺栓支撑；在轴承下对称地装两个压力传感器。

18、当采用前种方式安装传感器时，应保证传感器支点与调节螺栓支点到轴承(纵中剖面)的距离相等，且轴系在水平方向上不存在偏中；否则，将影响负荷测量的精度。,轴承负荷的测量及计算,当采用后者安装压力传感器时，轴承位置用调节螺栓调好后，将压力传感器安放在规定的位置上，用垫片调节传感器的位置(高度)，使传感器与轴承座底平面刚刚接触。然后放松调节螺栓，使传感器受力，这时应注意，在放松调节螺栓后，轴承位置的变化不得超过0.03mm，方可记录传感器负荷数值；否则，应增加垫片的厚度。这时，轴承负荷可按下式计算： R=2Gq 式中：R：被测轴承负荷，N； G：压力传感器负荷，N； G：轴承自重，N。,当采用图2-15

19、2b所示方法装压力传感器时，可采用上述加垫片的方法使压力传感器受载，也可采用将压力传感器安装在调节螺栓下面，用螺栓代替垫片调整传感器的高度，如图2-63所示。轴承的实际负荷可按下式计算： R=G左+G右-q 式中：G左，G右左、右两个传感器的载荷； R，g同上式。,顶升法测轴承负荷,过程如下： 下水后根据计算书中的对中要求以尾轴为基准，由尾至首逐条对中各中间轴，并对中主机，初检合格后进行主机配垫片及钻孔固定工作。尔后再重新复核一遍轴法兰对中数据合格后，即可固紧轴系螺栓(若对中时尾轴上有附加力，则要在连接螺栓前取掉)； 尔后把临时支撑的作用力转换到中间轴承 (一般情况下中间轴承不参加对中)，用顶

20、举方法(称重)检验轴承实际负荷。,顶举测力： 将百分表归零点，此时中间轴未被顶起，千斤顶刚刚与中间轴接触，而后对油泵进行加压，利用千斤顶将轴分“档位”慢慢地顶起来，并随时记录下中间轴的位移量和相应的千斤顶表压。在轴承脱空后再顶起一段距离，但轴颈顶起的高度不能超过中间轴承的装配间隙。然后慢慢地分“档位”泄油，使轴慢慢地下降，同样记录轴的下降位移量和相对应的千斤顶表压。直到千斤顶完全不受力，轴回复原位。 根据列表记录的中间轴位移量和千斤顶负荷，即可作出顶举曲线图。 顶升轴承使得各轴承负荷与其计算值的误差是在士20%范围内，与此同时还要进行主机冷态曲轴开挡的测量。上述两项要求都合格后，即可配中间轴承垫片及地脚螺栓，并固紧。,顶举曲线分析,A点和B点分别为轴和轴承完全脱离和接触的临界点。直线ab和cd与横坐标