宋世奎，張雁鵬，尹曰建，朱安周，梁勝杰

(91697部隊(duì)，山東 青島 266000)

基于頂舉法測量船舶軸系校核前后的中間軸承負(fù)荷

宋世奎，張雁鵬，尹曰建，朱安周，梁勝杰

(91697部隊(duì)，山東 青島 266000)

某船航行中軸系易出現(xiàn)振動故障現(xiàn)象，導(dǎo)致軸系磨損嚴(yán)重，動力傳輸效率降低，局部溫度高，嚴(yán)重影響了船舶的運(yùn)行。文章以某段軸系為例，利用頂舉法對某一中間軸承校核前后進(jìn)行負(fù)荷校核計(jì)算，以達(dá)到通過維修實(shí)踐了解頂舉法測量中間軸承負(fù)荷原理，同時(shí)完成中間軸承負(fù)荷的校核的目的。

頂舉法；中間軸承負(fù)荷；校核

頂舉法廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外船舶修理中，具有操作簡單、使用方便、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，在對中間軸承進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算中可以方便快速的得到數(shù)據(jù)[1]。

某船在航行期間某一段軸系出現(xiàn)振動現(xiàn)象，進(jìn)廠檢修經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)下沉量超過正常標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行軸系校準(zhǔn)回裝過程中利用頂舉法測量校準(zhǔn)前后的中間軸承負(fù)荷[2]。

1 頂舉法作業(yè)原理及流程

利用頂舉法測量中間軸承負(fù)荷，所需測量工具：液壓千斤頂，柱塞(面積38.5 mm2)，油泵壓力指示表(0～25 MPa)，百分表，滑鞍，墊片[3]。

1.1頂舉法原理

頂舉曲線如圖1所示，0到a到b為千斤頂將軸頂起的過程的上升曲線，c到d到0為減壓時(shí)候軸下降過程的下降曲線，按照理論來講這2條曲線應(yīng)該是重合的，但實(shí)際上是不重合的，原因分析如下：首先，千斤頂將軸頂?shù)阶畲笪恢脮r(shí)，油壓在中間軸自重的作用下，加上千斤頂油封內(nèi)泄，軸會產(chǎn)生下移；其次，千斤頂、百分表及軸的內(nèi)阻影響，產(chǎn)生下降曲線的滯后現(xiàn)象[4]。

在圖1中，頂升線段ab及下降線段cd為直線，這兩段直線真實(shí)地反映出千斤頂處中間軸的位移與負(fù)荷間的線性關(guān)系。其交點(diǎn)A和B即為該中間軸頂升量即位移為0時(shí)，千斤頂代替被測軸承時(shí)的實(shí)際負(fù)荷。由于滯后的影響造成頂舉過程中測出的上升曲線和下降曲線不重合，故在確定千斤頂負(fù)荷時(shí)，取其平均值[5]。

定義壓力為：

P=(Pa+Pb)/2，

(1)

則實(shí)際負(fù)荷：

F=0.1KSP[6]，

(2)

式中：S為千斤頂柱塞面積，mm2；P為油壓，Pa、Pb分別為圖1中ab、cd延長線與頂舉曲線坐標(biāo)橫軸的交點(diǎn)值；K為頂舉系數(shù)，頂舉系數(shù)是指在軸某一確定距離處的頂舉系數(shù)，頂舉系數(shù)隨千斤頂與中間軸承距離的變化而變化，取值范圍為0.5～1.0之間。

圖1 示范頂舉曲線

1.2頂舉法作業(yè)流程

測量儀器放置如圖2所示，作業(yè)流程如下。

1)進(jìn)行頂舉前，保證所有設(shè)備安裝到位，保證千斤頂?shù)捻旤c(diǎn)接觸到軸，但不產(chǎn)生作用力。

2)利用液壓泵開始加壓，軸被緩緩頂起，記錄油壓和位移，注意，在軸承頂空后再頂起一段距離，但頂起高度不能超過頂起間隙。

3)進(jìn)行泄壓操作，將被測軸緩緩放下，記錄此過程中的壓力和對應(yīng)的位移，直至千斤頂完全不受力，軸恢復(fù)原樣。

4)操作完成后，收集數(shù)據(jù)，為下一步數(shù)據(jù)的處理做好準(zhǔn)備[7]。

圖2 頂舉法測量示意圖

2 數(shù)據(jù)處理及分析

被測量中間軸承負(fù)荷最大允許值為48 kN,正常值區(qū)間為30.4～45.6 kN。

根據(jù)圖3所示進(jìn)行頂舉法測試，千斤頂放置位置在距離中間軸承340 mm處，本文所測負(fù)荷選用的頂舉系數(shù)根據(jù)千斤頂放置位置距離中間軸承的距離確定為0.9。

圖3 頂舉法測量簡化圖

校正之前數(shù)據(jù)記錄如表1所示。

表1 校正前數(shù)據(jù)

校正之后數(shù)據(jù)記錄如表2所示。

表2 校正后數(shù)據(jù)

續(xù)表2 校正后數(shù)據(jù)

由表1和表2所示負(fù)荷記錄表記錄的位移量和中間軸壓力，可以得到頂舉負(fù)荷曲線圖，如圖4和圖5所示。

圖4 校核前負(fù)荷曲線圖

圖5 校核后負(fù)荷曲線圖

由圖4可計(jì)算校正前Pa=12.8 MPa，Pb=15.2 MPa。

由公式(1)可得，

校正前平均壓力P前=14 MPa。

由公式(2)可計(jì)算校正前實(shí)際負(fù)荷F前=48.51 kN。

同理，由圖5可計(jì)算校正后Pa=8 MPa，Pb=12 MPa。

由公式(1)可得，

校正后平均壓力P后=10 MPa。

由公式(2)可計(jì)算校正前實(shí)際負(fù)荷F后=34.65 kN。

校正后，被測量中間軸承負(fù)荷34.65 kN，正常值區(qū)間為30.4～45.6 kN，滿足維修要求。

3 結(jié)束語

船舶軸系負(fù)荷的校核是軸系安裝和檢驗(yàn)過程中必不可少的一部分，通過校核研究，可以發(fā)現(xiàn)采用液壓千斤頂法所需設(shè)備方便攜帶，操作靈活簡單，測量成本低，非常適合現(xiàn)場測量。

通過本次校核分析，證明了只有熟知軸系安裝、拆卸和保養(yǎng)的全過程才能對故障問題進(jìn)行認(rèn)真分析，以便及時(shí)定位故障，及時(shí)排除故障，消除故障根源。本文首先通過介紹頂舉法的原理和操作流程，對軸系的校核有了理論上的了解，再對軸系進(jìn)行實(shí)地測量校核，繪制壓力位移曲線，分析、處理壓力位移曲線，根據(jù)頂舉法測量原理確定校核前后平均壓力，進(jìn)而得到校核前后負(fù)荷，對比分析校核前后結(jié)果，確定校核結(jié)果滿足要求，在負(fù)荷允許范圍內(nèi)，消除軸系振動的故障根源。

[1] 鄭定育.船舶軸系頂舉試驗(yàn)實(shí)踐[J].中國水運(yùn)，2011(4)：95-96.

[2] 董麗敏，高勝利，孫忠旺. 如何正確利用頂舉法測量中間軸承實(shí)際負(fù)荷[J].中國修船，2004(2)：35-36.

[3] 張利軍.基于頂舉法的船舶推進(jìn)軸系負(fù)荷測試方法研究[J].機(jī)電設(shè)備，2014(1)：25-28.

[4] 溫玉奎.千斤頂頂舉法測量軸承負(fù)荷的影響因素[J].中國船檢，2008(7):97.

[5] 周繼良，鄒鴻君.船舶軸系校中及其應(yīng)用[M].北京：人民出版社，1985.

[6] 陳海斌.船舶軸系校中方法及其因素分析[J].工藝與技術(shù)，2003(9):125-127.

[7] Lloyds Register. Rules for building and classing steel vessles[M]. Houston:American bureau of shipping,2001.

Ship shafting vibration often appears in sailing so that it is difficult for the ship to sail because of shafting badly worn,low efficiency of power transmission and high local temperature.A certain part of shafting was taken as example to proceed load checking calculation with jack-up method,which made the principle of measuring to be understood and the checking of load to be finished for the intermediate bearing.

jack-up method;load of intermediate bearing;check

宋世奎(1974-)，男，遼寧大連人，工程師，大學(xué)本科，主要從事船舶裝備保障工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.012

2015-02-11