顏昌祿　魏穎春

摘 要：本文主要介紹了目前常見的軸承負(fù)荷驗(yàn)證方法-千斤頂頂舉負(fù)荷法的兩種計(jì)算方法，以及其相應(yīng)的理論推導(dǎo)過程。

關(guān)鍵詞：軸系合理校中；軸承負(fù)荷驗(yàn)證，千斤頂頂舉法；頂舉系數(shù)

中圖分類號(hào)：U671.91+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper describes two different calculation methods for shaft bearing load measurement by jack-up test， as well as its corresponding theoretical derivation.

Key word： Shafting alignment； Bearing load test； Jack-up test； Jack-up factor

1 引言

目前軸系合理校中是軸系安裝普遍采用的方法。它通過設(shè)計(jì)階段的校中計(jì)算確定各軸承的合理位置，使支撐螺旋槳的尾軸承、中間軸承的負(fù)荷以及軸系的彎曲應(yīng)力等參數(shù)限制在合理的范圍，以確保軸系可靠運(yùn)行。軸系合理校中包括：設(shè)計(jì)階段的合理校中計(jì)算、施工階段的軸系安裝及軸承負(fù)荷驗(yàn)證兩部分。其中，軸承負(fù)荷驗(yàn)證是在施工現(xiàn)場(chǎng)用相應(yīng)的方法進(jìn)行測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)再計(jì)算出軸承實(shí)際負(fù)荷，與校中計(jì)算書的理論負(fù)荷相對(duì)比，其允許誤差不超過計(jì)算值的±20%。

2 軸承負(fù)荷驗(yàn)證方法

目前，測(cè)量軸承負(fù)荷方法有測(cè)力計(jì)測(cè)量負(fù)荷法、液壓千斤頂頂舉負(fù)荷法、電阻應(yīng)變片測(cè)量負(fù)荷法等。其中，最常見的測(cè)量方法為液壓千斤頂頂舉負(fù)荷法，簡(jiǎn)稱千斤頂頂舉法。這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，為國(guó)內(nèi)大部分船廠所采用。采用液壓千斤頂頂舉法測(cè)量軸系中某一軸承負(fù)荷，就是在該軸承附近安放一個(gè)液壓千斤頂，用它將軸承逐步頂起，直到被測(cè)軸承完全脫空，如圖1所示。在頂起軸的過程中，用百分表紀(jì)錄軸的升高量，同時(shí)記下千斤頂相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷，繪制頂舉曲線，如圖2所示，求得千斤頂替代被測(cè)軸承時(shí)的負(fù)荷。最終將此負(fù)荷乘以頂舉系數(shù)，即可得到被測(cè)軸承的實(shí)際負(fù)荷。

3 頂舉曲線分析

頂舉曲線，縱坐標(biāo)為軸的位移量（mm），橫坐標(biāo)為千斤頂負(fù)荷（kN），如圖2所示。

1）OBF為泵油將軸往上頂升時(shí)得到的上升曲線；EAO為泄油使軸往下降時(shí)得到的下降曲線。這兩條曲線不重合的原因是由于千斤頂、百分表及軸存在內(nèi)阻，故在頂舉過程中要消耗一定的功所產(chǎn)生的下降曲線的滯后現(xiàn)象。

2）上升曲線或下降曲線都有一段曲線和一段直線所組成。

曲線段OB表示從頂起開始到軸與軸承剛剛脫離的階段，AO則表示軸下降時(shí)軸與軸承剛剛接觸到千斤頂完全不受力的階段。在這兩個(gè)階段，因軸不斷上升或下降，使軸頸與軸承的接觸位置不斷地移動(dòng)而造成千斤頂與軸承支點(diǎn)間的跨距不斷地變化，從而造成軸承負(fù)荷影響數(shù)不為常數(shù)而為變量的結(jié)果。

直線段BF及EA是被測(cè)軸承脫空情況下繼續(xù)頂升或下降的階段，因這時(shí)軸上升或下降不受被測(cè)軸承支點(diǎn)的影響，軸承負(fù)荷影響數(shù)為一常數(shù)，故頂升線段BF及下降線段EA為直線。

4 頂舉法軸承負(fù)荷計(jì)算和頂舉系數(shù)的探討

頂舉法測(cè)量軸承負(fù)荷計(jì)算方法有兩種，一種是參照船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/Z338-84《船舶推進(jìn)軸系校中》，千斤頂負(fù)荷可以取，再乘以頂舉系數(shù)，得到軸承負(fù)荷，如圖2所示；另外一種是參照CB/Z338-2005《船舶推進(jìn)軸系校中》，千斤頂負(fù)荷可以取，再乘以頂舉系數(shù)，得到軸承負(fù)荷，如圖2所示。

目前大部分的船廠和設(shè)計(jì)院，軸承負(fù)荷計(jì)算方法更多采用前者。筆者初次接觸到第一種計(jì)算方法時(shí)，覺得不理解。在查看了《船舶推進(jìn)軸系校中》1984版以及2005版的標(biāo)準(zhǔn)后，發(fā)覺兩個(gè)版本的船標(biāo)采用的計(jì)算方法不統(tǒng)一，以為存在矛盾。繼續(xù)查找資料時(shí)，才了解到由于頂舉系數(shù)計(jì)算方法的不同，可以通過頂舉曲線取或計(jì)算軸承負(fù)荷，才明白兩種軸承負(fù)荷計(jì)算方法，是對(duì)應(yīng)著不同的頂舉系數(shù)，不存在矛盾?？紤]到這兩種方法的差別，設(shè)計(jì)和施工人員使用過程很有可能會(huì)出現(xiàn)混淆，筆者為此對(duì)兩種方法的公式做相應(yīng)的推導(dǎo)以加深入了解。

4.1 84版《船舶推進(jìn)軸系校中》船舶標(biāo)準(zhǔn)

此時(shí) 為千斤頂頂舉系數(shù)，千斤頂負(fù)荷為軸承脫空時(shí)對(duì)應(yīng)的千斤頂頂舉力。也就是說千斤頂代替軸承且軸承不動(dòng)、千斤頂上升、軸位移為時(shí)的頂舉負(fù)荷， （對(duì)應(yīng)圖2的坐標(biāo)系中軸位移量為時(shí)的千斤頂數(shù)字）。

4.3 總結(jié)

第1種頂舉系數(shù)定義方法不直觀，是一種純理論推導(dǎo)，不能模擬千斤頂頂舉過程，無法計(jì)算頂升量。圖2中線EA和線FB延長(zhǎng)與坐標(biāo)軸相交過程，也是一種假想過程，相當(dāng)于把軸承去掉，使軸位移降低為0，千斤頂完全代替軸承。由于P1和P2可以通過作圖的方式獲得，因此在工程中比較常用。

第2種軸承負(fù)荷計(jì)算方法，推導(dǎo)過程符合實(shí)際頂舉測(cè)量過程，可以計(jì)算頂升量。但工程中，頂舉曲線一般都不像圖2中理論曲線那樣過渡明顯。以某軸系的頂舉曲線為例，如圖3所示，曲線和直線過渡是不明顯的，軸承脫空點(diǎn)A、B（也就是拐點(diǎn)）很難確定。因此，第2種方法在工程中不容易操作。

5 建議

而現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)院送審的軸系校中計(jì)算書中，一般很少會(huì)在計(jì)算書中說明計(jì)算千斤頂頂舉系數(shù)時(shí)采用的84版，還是05版標(biāo)準(zhǔn)。目前船廠設(shè)計(jì)及施工人員通常采用的標(biāo)準(zhǔn)為前者。如果設(shè)計(jì)院送審的計(jì)算書是采用05版標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算書中未標(biāo)明，船廠設(shè)計(jì)人員編制軸系稱重工藝仍采用84版標(biāo)準(zhǔn)，施工人員也依據(jù)84版標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，則有可能出現(xiàn)軸系稱重時(shí)數(shù)據(jù)未超差，而軸承實(shí)際負(fù)荷出現(xiàn)超負(fù)荷的現(xiàn)象。因此，筆者建議，設(shè)計(jì)院送審的軸系校中計(jì)算書中，應(yīng)說明千斤頂頂舉系數(shù)采用的參照標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)船廠設(shè)計(jì)人員以及施工人員應(yīng)關(guān)注采用的參照標(biāo)準(zhǔn)。

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