船舶建造和軸系修理時,均有軸系安裝和軸系校中工作,軸系的安裝和校中質(zhì)量直接關(guān)系到主機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的可靠性和船舶航行的安全性。軸系的安裝與校中都是依軸系理論中心線為依據(jù)的。
軸系的理論中心線是船舶設(shè)計的確定的軸系中心線。它是有首、尾兩個基準(zhǔn)點確定的,首基準(zhǔn)點一般在前隔艙壁上或主機(jī)某處;尾基準(zhǔn)點一般在后隔艙壁或舵系中心線后某處。理論中心線的高低由基準(zhǔn)點的高度確定。單軸系的船舶的理論中心線位于船體的中縱剖面上;雙軸系的中心線按船體縱剖面對稱分布。
軸系校中就是要按一定的要求和方法把軸系安裝成一定的狀態(tài),在此種狀態(tài)下軸系的各軸段內(nèi)的應(yīng)力和所有軸承上的負(fù)荷,都在允許的范圍之內(nèi)或具有合理的數(shù)值,從而使軸系能可靠地運轉(zhuǎn)。軸系校中的實質(zhì)就是準(zhǔn)確地確定船軸機(jī)器軸承的位置。船舶軸系是否能可靠地運轉(zhuǎn),不僅取決于軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料和制造,而且更重要的是取決于軸系的安裝質(zhì)量。軸系校中、安裝質(zhì)量不佳,會造成軸承發(fā)熱,尾軸承過度磨損、密封裝置損壞和軸系振動等。因此,軸系校中是按照一定的原理和方法,將軸系布置成某種軸線狀態(tài),使各軸承上的負(fù)荷,各軸段內(nèi)的應(yīng)力、彎矩、轉(zhuǎn)角等盡可能在允許值的范圍內(nèi)或取得合理的數(shù)值,從而保證軸系安全、可靠地運轉(zhuǎn)。



隨著船舶振動噪聲要求的提高,現(xiàn)有的靜態(tài)校中設(shè)計方法不再適用,需要考慮軸系校中過程中不對
中量對軸系振動的影響.通過對彈性聯(lián)軸器處三種不對中型式進(jìn)行受力分析,獲得了不對中激勵力數(shù)學(xué)模
型,通過臺架試驗驗證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性.研究表明:軸系不中激勵作用下,1倍頻和2倍頻以及通頻振動
計算結(jié)果與臺架試驗相對誤差小于20%;校中過程中彈性聯(lián)軸節(jié)處不對中量越大,所產(chǎn)生的激勵的
幅值越大,造成的振動也越大.
2018年,雪龍?zhí)栐趶谋睒O地區(qū)開展航行任務(wù)的返航途中,推進(jìn)系統(tǒng)軸承發(fā)生故障,動態(tài)校中計算散貨船,我方受邀配合調(diào)查故障原因,主要故障現(xiàn)象是:軸承嚴(yán)重磨損,并伴有顯著的溫度升高。
(圖:雪龍?zhí)栞S承故障圖)
問題分析:
技術(shù)人員到船上實地查看軸承后同船上機(jī)組人員進(jìn)行了詳細(xì)交流。經(jīng)討論,對于當(dāng)前軸承故障,我方初步提出三條可能的故障原因:
(1)未知原因的軸承潤滑油***;
(2)極低風(fēng)暴條件下的螺旋槳極限載荷激勵影響;
(3)冰沖擊下的回旋振動誘發(fā)動態(tài)載荷導(dǎo)致軸承壓力過載;
故障***:
綜合上述三點原因,經(jīng)機(jī)組人員確認(rèn)無漏油現(xiàn)象,故基本上排除了個原因;此外,在極端風(fēng)暴氣候條件下,船舶已經(jīng)航行了24年,所以第二個原因也被排除。故,由于冰沖擊以及回旋振動誘發(fā)的動力載荷造成的軸承過載是接下來要***檢查和驗證的原因。
(圖:雪龍?zhí)栞S系檢測)
解決方案:
為了驗證上述軸承故障原因,我們技術(shù)團(tuán)隊利用 軟件對當(dāng)前軸系進(jìn)行了建模和分析。為此,我們研究了該船的原始設(shè)計和校中計算文件,以及主機(jī)廠商在校中安裝期間測量的數(shù)據(jù)。

通過軟件的計算得到一個未預(yù)期的事實:雪龍?zhí)柤词故窃谡:竭\環(huán)境下運行,軸承就已存在大約6%的壓力過載。通過研究現(xiàn)有的軸系校中計算報告文件,我們注意到,根據(jù)軸承歷史的計算結(jié)果,軸承的安全冗余量很小,幾乎很接近限值。
值得注意的是,艉管軸承計算時采用的是逐點模型。我們重新對艉軸管軸承采用用更為可靠的可擴(kuò)展支撐模型進(jìn)行計算后,得出了上述6%的軸承過載量;雪龍?zhí)栞S系的特點是采用單尾管軸承設(shè)計,這使得后面的中間軸承更容易受到來自螺旋槳的外部載荷的影響。
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