淺析某型船軸系合理校中工藝

常春苗　沈建剛

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國船舶建造行業(yè)更加繁榮。在船舶建造中有一個重要建造工序，那就是軸系的校中，校中時需要運用合理的計算分析方法，并且運用合適的校中工藝與方法，才能保證正確校中，保證船舶建造質(zhì)量。本文從船軸系合理校中工藝的國內(nèi)研究談起，以某一船型為實例，提出了其的軸系校中工藝和方法，具體包括校中前期數(shù)據(jù)計算，得出校中曲線與偏差數(shù)據(jù)，然后計算出軸承的比壓和反力，校中滿足規(guī)范，實現(xiàn)了合理校中。

關(guān)鍵詞：船軸；校中；軸承反應(yīng)力；工藝

在船舶建造過程中，軸系校中是船舶動力設(shè)備安裝過程中的重要組成部分，其作用十分關(guān)鍵。船舶軸系校中質(zhì)量的精度對民用船舶來說，直接關(guān)系到船舶安全航行性能及船員、乘客的舒適性；對軍用艦船來說，直接影響到其戰(zhàn)斗性能及船舶的隱身性能。可見，船舶軸系校中質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

1、國內(nèi)研究情況

近年來，隨著建造大型船舶的出現(xiàn)，對船舶軸系校中的工藝也在飛速發(fā)展。目前常見的軸系校中工藝有直線校中法、三彎矩法、負(fù)荷校中法。針對不一樣型號的船舶，長短不同的軸系，選擇合理的軸系校中工藝，成為當(dāng)前船舶建造過程中迫切需要解決的重要課題之一。目前在軸系校中工藝研究領(lǐng)域較多的為動態(tài)合理校中法。國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了相應(yīng)的研究，一些學(xué)者建立了大型船舶推進(jìn)軸系校中多點非線性彈性支承計算模型，研究軸承處負(fù)荷分布情況；而另外一些學(xué)者對中間軸承對船舶軸系力學(xué)狀態(tài)影響進(jìn)行了數(shù)值模擬；還有一些學(xué)者對LNG船軸系校中的船體變形進(jìn)行了計算分析；一些學(xué)者還思考了非線性支撐對油船的軸系對中的影響。

2、軸系布置及基本參數(shù)

2.1軸系布置

船舶軸系主要山螺旋槳、艦軸、艦軸承、中間軸、中間軸承及主機(jī)等組成。其軸系構(gòu)成包括了柴油機(jī)、短軸、中間軸、艦軸、艦管裝置、艦軸密封裝置、螺旋槳等。

2.2軸系基本參數(shù)

LB8250ZIC-17是主機(jī)型號；1470kW主要功率；750rpm是主轉(zhuǎn)速；GWC49.54是齒輪箱的型號，大齒輪前軸承也是滾動軸承，處軸徑有260mm；大齒輪前軸承也是滾動軸承，長度是80mm；大齒輪后軸承也是滾動軸承，處軸徑是240mm；大齒輪后軸承也是滾動軸承，其長度是72mm；尾管后軸承直徑是255mm，其長度為560mm；尾管前軸承直徑220mm，長度為280mm。

2.3軸系校中條件

船舶尾軸軸系校中區(qū)域分段建造合攏完成后，應(yīng)該依據(jù)計算模擬的船舶下水具體狀態(tài)有著怎樣的受力和變形狀態(tài)，并且考慮螺旋槳所受的重力以及浮力狀態(tài)，確定軸系臨時對中狀態(tài)，軸系校中模型如圖二所示，表1列出了軸承序號及對應(yīng)的支撐位置，并標(biāo)注了軸承長度。

3、軸系校中計算

軸系采用合理校中方法，一般對于短軸系的船舶，先進(jìn)行直線對中計算，計算在該工況下軸系的彎矩與軸承負(fù)荷，然后根據(jù)計算結(jié)果及反力影響系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，最后得到能滿足所有要求的優(yōu)化結(jié)果訓(xùn)。考慮圖一所示的校中分析模型，將其簡化為超靜定的簡支梁系統(tǒng)。根據(jù)彎矩的疊加原理與力的獨立作用原理，考慮軸系中的軸承數(shù)n；任意截而k，其彎矩可以表示為：

式中，MRi為第i個軸承反力對截而k的彎矩，n為反力的個數(shù)；MEj表示為第j個外力對截而k的彎矩，m為外力的個數(shù)。

本文采用中國船級社審圖軟件compass中船舶軸系校中模塊進(jìn)行計算，在計算中鋼的密度取7800kg/m3；海水密度取1080kg/m3；滑油密度取950kg/m3；將螺旋槳作為集中載荷考慮，在校中時模擬螺旋槳在水下狀態(tài)時，需考慮浮力對螺旋槳的影響，螺旋槳集中載荷設(shè)定為螺旋槳重量的90%。通過計算得到軸系總重量為33.82KN，軸承總反力為57.21k.N，得出軸承反力影響系數(shù)、軸承偏移曲折等數(shù)據(jù)，通過列表得出軸承比壓、反力計算對比值。通過對軸系強(qiáng)度校核，得到軸系變形位置圖。

4、軸系安裝工藝流程

現(xiàn)在船舶建造方式為分段建造、分段介攏后模式，在船舶尾部分段建造過程中，利用激光對中儀將艦軸管對正，通過照光，確定軸系中心線和艦軸管加工量，然后通過計算確定主機(jī)位置。艦軸承壓裝后，安裝艦軸及艦密封，壓裝螺旋槳，進(jìn)行中間軸，主機(jī)安裝。在計算船舶在下水后的的漂浮狀態(tài)，確定船舶尾部及軸系變形，確定進(jìn)行主機(jī)和軸系高度位置參數(shù)。保證軸系在船臺安裝期間實現(xiàn)軸系介理對中狀態(tài)。之后將主機(jī)，軸承，中間軸，螺旋槳對中調(diào)試，完成軸系的聯(lián)接安裝工作，使中間軸承的負(fù)荷在要求允許的負(fù)荷范圍內(nèi)。此次研究中，通過對某型船軸系采用合理校中計算，提出針對該型船的軸系校中工藝和方法，利用compass軟件進(jìn)行理論計算，得到該船軸系合理校中的曲折、偏差數(shù)據(jù)，并對軸承比壓、反力進(jìn)行計算，滿足規(guī)范要求。根據(jù)軸系介理校中的理論計算方法，按照軸系安裝工藝指導(dǎo)書對軸系安裝工藝進(jìn)行研究，以期為工程技術(shù)人員提供出理論參考數(shù)據(jù)。

結(jié)束語：

我國各項事業(yè)都在迅速發(fā)展，其中的船舶建造行業(yè)有著突出的發(fā)展。建造了更多的船舶，但船舶建造并不是一件容易的事情，船舶建造中有一個重要建造過程，那就是軸系的校中，如果其計算或者其他方面存在不合理的地方，很容易造成船舶低質(zhì)量的問題，因此，校中時必須運用合理的計算分析方法，并運用合適的校中工藝與方法，才能保證正確校中，保證船舶建造質(zhì)量。

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