Propulsion shaft alignment method and analysis for surface crafts
表面工艺的推进轴对准方法及分析
南洋理工大学机械与生产工程学院，新加坡南阳大街，新加坡639798
B新加坡科技海洋，7 benoi路，新加坡，新加坡629882
摘要
本文提出了一种方法来确定由于船舶的船体挠度的推进轴的位移变化。该模型考虑的是60米长的一个由10个轴承，一个齿轮箱和一个主机组成的船舶系统。本文提出了一种长时间轴系的综合分析方法。挠度分析程序，shaftflex，是缩短分析过程中的时间和保持一致性。前四个轴承，这是暴露于海洋的对齐方式被确定第一和在发射方式。由于船体是灵活的，多是在水上时发生。它是观察到有一个固有的向上倾斜的轴等预倾斜向下投射的轴系是必要的为了反问题。此外，由于轴比船舶的船体更灵活，它将能够偏转尽可能多的船体，并作为一个结果引起的变化轴承的载荷。因此，船舶的船体挠度特性是一个长期的分析和对准的一个主要问题系统。它被发现的前四个外部轴承的对准大大影响变速箱和主机的垂直位置，这是对齐的，并从轴承的参考。数值算法也开发了这样的分析。工作本文提出了基于解析几何、算术和三角函数的表达式。派生的数学表达式是常用的和全面的软件，用于快速分析和参数化研究。
Q 2003 Elsevier公司保留所有权利。
关键词：推进轴；轴系；挠度；轴；轴承负荷
1.简介
船舶大小已大幅增加，在过去的几十年。随着船舶规模的增加，从而延长轴系、可靠运行的需求已成为更加明显。主轴系是最重要组成部分，特别是单螺杆船舶。其可靠的功能不仅取决于合理的设计而且在适当的安装和校准。
大多数轴系目前只有理论计算[ 2]对轴系的建模分析，计算轴承的反应，影响系数，轴坡度，弯矩，弯曲应力和剪力理论静态校准条件（完全是直的条件）。结果不提供全面的实际对齐的显式信息。它只能是作为参考或理想的情况下，基准的基准船舶将永远不会完美地在海上漂浮。它要么猪或凹陷，这取决于其装载。
2.对齐方法
如前所述，设计师往往在轴系模型完美的直条件和轴偏转被忽略。这是因为没有标准工具，指南对轴系挠度的建模技术主要包括以下几个问题：（1）安装方法和序列，（2）静载（船舶和货物的重量等），以及（3）动态加载（热效应、波效应等）。
这是必要的，考虑轴系实际轮廓或偏移值，静态和动态，在对齐算法，以产生现实的数据为参数化研究。本研究的另一目的是提供一种高效、系统、实用的定向一种实际设计过程的方法。
2.1．排列顺序
对于长的螺旋桨轴系，外部轴承必须安装和对齐，而容器是高和干燥。它是必要的，因为没有办法使一次船水性。此外，船舶的水的完整性是由尾传动轴的密封。轴系的其余部分是对齐和连接的。这是因为船在水中会有一次，因为向上的推力的海水，这是接近经营状况比当在滑道上的平稳调整。请注意船舶不仅要受到弹性变形，而且要有弹性释放残余应力，这是不可预测的和变化的实质上，即使是为姊妹船[ 4 ]。
2.2．对齐约束
在船上时，必须建立竖井中心线仍在发射方式。它只能进行半夜到黎明，当温度船舶的船体几乎是均匀的，船体的运动由于热效应是最小的。自这种效果不同形式的船舶，船舶，实验是必需的研究船体温度变化对其影响的研究投影轴中心线，超过12小时。图1显示了设置—在测量时，图2显示了齿轮箱挠度和温度超过12小时的变化周期。
2.3。可接受的对齐方式
可接受的轴对齐意味着每年安排轴承，以及指定的位置在垂直方向，提供有令人满意的轴承负荷分布，在所有的工作条件。轴承在垂直方向的位置是从直线垂直偏移通常用的手段参考线。轴承载荷分布是依赖于对轴系的弹性曲线。
2.4．翘曲预测轴系的影响
与对齐序列的一个主要问题是建立准确的容器。从最初的四轴投影轴承将向上倾斜，造成投影变速箱法兰将转移高重重原始参考。有一种可能性，变速箱允许座高度如果变速箱被移向上对齐竖井。为了解决这一问题，轴系是对齐的与它的投影，并转移低于齿轮箱法兰向上移动补偿中心。
2.5。负载条件
轴系挠度与载荷的变化，根据货物的数量和压载状态。它是因此，可取的，以调整轴系的条件船体的平均服役条件[ 5 ]。这最大限度地减少不同载荷条件下的轴承偏差。一半负载情况下的船只只携带一半的设计，是条件，船舶将操作大多数的时间，因此，它被选定为“参考条件#39;，这种情况也将被视为参考条件，用于预测其他船体挠度由于波和船体载荷。通过这种方法，参考“对齐条件”是唯一的条件轴系将直，具有最佳的承载。
如前所述，该船将进行组合静态和动态加载。静载一个空船排水量以及海水压载和货物进行，当它在港口或在任何波条件。船舶进一步进行动态加载，这是由于航行状态或波条件。由于有许多静态和动态的组合加载条件下，只有一些极端情况下，将研究在目前的工作中。
1。船舶装载条件：
（a）半负载条件（或最小操作）
（b）满负荷情况
2。静态条件：
（a）水
3。动力条件：
（a）起源（08相波）的波峰
（b）起源（1808相波）的波槽
余摆线波与128.5mu;m波在研究中选择了波峰到6.425米的高度，因为它是可能的更坏的类型。指在动态条件下和余弦波插图fig.3.by对比每个案例中的船舶偏转，船会遇到糟糕的中拱和中垂下在下述情况：（一）严重占用（半波槽在原点的载荷作用和（二）最坏的垂垂（在起源时受到波浪的全负荷）。以下的极端条件确定轴挠度的考虑：
（a）半负载无波
（b）半负载08波
（c）半负荷1808波（最负）
（d）全负载无波
（e）满载08波（最坏的下垂）
（f）满负荷1808波。
船舶的船体挠度值的总结可以发现在表1，而一些静态和动态的船体梁挠度和波浪条件如图3所示
3。目标
作为讨论，所有的轴系需要对齐，以确保机械设备的正常运行和无故障运行。
本工作的目标是：
1。建立长船用标准方法推进轴对齐。
2。制定轴挠度计算方法各种负载条件。
3。研究轴承载荷，基于轴承的偏移量不同情况下的挠度曲线。
4。建模与制定
4.1。轴投影与补偿
为了计算出轴承轴系偏移荷载计算，轴上的投影条件必须先确定。
接触到海的轴轴承必须安装和校准直与变速箱作为一个向前的参考。这是进行的在一个容器仍在滑道上，如图所示附录五图。在这个阶段，船舶的船体完全平直。然而，这船将要到期海水的向上推力，一旦它被发射和漂浮在半负载条件下。因此，轴投影从前四个轴承将向上倾斜，导致投影到变速器法兰上要比原始参考（图4）。投影角度可以从轴承的角度来评价：
请注意，轴中心线预计到变速箱法兰，由两者的参考大多数轴承的轴承数量在一级对齐（对齐，在进行滑道）。因此，计算出的倾角是与氮轴承的长度配合使用。轴承4号被认为是在这种情况下，和变速箱法兰，以确定投影点的高度变速箱凸缘。图4显示了物理行为通过叠加的容器和投影负效应，而图5显示的推导所观察到的物理关系式。
与负效应如图4所示，该轴系投影将向上倾斜。把变速箱对准，向上转换是必要的，但这是，但是，受约束的允许座高度。因此，通过预测这个倾斜效果，可以进行补偿，通过预倾斜在相反方向的投影（向下）。此外，一个共同的参考指定预测所需的倾斜。基线是一致的第一个轴承，这是第一个轴承，和超级—强加在一起。
如图5所示，轴承的偏移高度可以凭借以下关系计算：
BRG J预计高度
图5。翘曲影响轴系投影，评价：N轴承
选择（前最外侧的轴承），B：N端的投影轴承
高度相对于基线，D N；C：N 2 1投影高度相对于
基线，D N21；D：eth;Nthorn;我THORN;轴承，在那里我frac14;1 2 J；E：J轴承（最后的选择
内侧轴承），F：预计高度，h PJ BRG J，G：水平投影
长度L PJ BRG J；H：基线的高度，H J BRG J；我：投影角，F P
从3和4参考鲜红。
投影基线高度性[J].；
Propulsion-shaft-alignment-method-and-analysis-for-surface-crafts_2004_Advances-in-Engineering-Software
船舶模拟轴系扭振试验台的研制
王炳辉, 冯志敏, 王 颖, 胡志钢
( 宁波大学海运学院, 宁波 315211)
摘 要: 本文在喷油泵调试台上安装船舶模拟轴系和各种非接触式传感器, 改造成船舶模拟轴系扭振试验台进行有效的探索。模拟轴系按实船轴系进行比例缩小进行设计与核校, 轴系的分析与监测软件采用 VB 程序进行编程。研究表明, 该试验台是船舶模拟轴系进行扭振测试、 故障设置与诊断研究的重要工具。
关键词: 喷油泵调试台; 轴系扭振;测试与分析;
船舶轴系主要由柴油曲轴、 飞轮、 中间轴、 尾轴( 输出轴)、 螺旋桨等组成, 轴系扭转振动是船舶轴系常见的振动形式之一, 其中, 内燃机曲轴振动是引发船舶发动机结构和动力装置振动及噪声的主要激励源。当作用在轴上的扭矩发生变化时, 将使轴系发生扭振。扭振发生时, 轴的应力状态周期性地变化, 这将引起轴本身及轴上零件的疲劳, 严重时将发生轴的断裂, 造成重大的、 甚至是灾难性的事故。此外, 扭振还使机器的运行平稳性受到破坏, 造成一些其它不良影响。因此, 内燃机轴系的扭转振动成为影响的船舶动力装置安全运行的重要性能之一, 许多国家的船检机构规定: / 大于 150 马力的内燃机装置的扭振计算和测量资料必须向该组织提出审批0, 当扭振各项数据超出规定时, 不准出厂使用。
船舶航行在海上, 轴系空间小, 传感器安装不便等不利因素, 直接影响科研人员进行船舶轴系扭振的研究。并且, 不可能在现场进行各种破坏性的故障设置与诊断, 在此基础上提出预防措施。因此, 如何在实验室进行船舶模拟轴系进行仿真研究, 是船舶轴系研究的一条有效的途径。本文利用实验室原有的喷油泵试验台, 在试验台上设计安装船舶模拟轴系, 改装成为船舶轴系扭振测试台进行研究性探索, 并取得成功, 现将轴系模拟试验台简要介绍。
1 扭振试验台的组成
轴系扭振试验装置是研究轴系扭振的良好实验条件, 进行自制或改造其它现有的设备进行研究是目前广泛采用的方法。在研究各种轴系扭振试验台的基础上, 利用喷油泵调试台进行改装成轴系扭振试验是切实可行的方法。模拟轴系扭振试验台设计原则为:
相似性) 即轴系的刚性、 弹性、 转动惯量、 轴承布置与实际相同的原则; 目的性) 根据研究要求进行故障设置与分析的原则; 安全性) 要求试验台具有操作简单、 安全可靠、 安装与维护方便等原则。根据这些原则设计了图 1 所示的扭振试验台。扭振试验台主要由喷油泵试验台、 传感器部分、 扭振仪、 模拟轴系, 电脑测试与分析系统等部分组成。
(1) 喷油泵调试台 喷油泵试验台主要用来模拟发动机在各种工况下的转速, 为喷油泵提供标准的供油压力, 它可对油泵的供油定时、 供油间隔角、 各分泵供油量及供油均匀性进行测定。试验台的动力部分采用滑差离合器无级调速系统, 控制输出轴的转速。喷油泵试验台的安装平台, 容易实现模拟轴系、 传感器的安装和灵活的位置调节功能。并且, 喷油泵调试台是模拟柴油机的各种特性的设备, 比其它设备代替进行轴系扭振测试更具优越性。
(2) 传感器部分 传感器部分主要负责采集轴系的转速、 扭振等信息。在轴上不同位置安装 3 只测速齿轮, 齿轮采用 30 等分矩形齿, 与光电传感器构成非接触扭振多通道测量系统。当测速齿轮运转时, 在非接触的传感器中产生脉冲, 采集的脉冲信息包含扭振等信号, 送入扭振仪进行分离处理。
(3) 扭振仪 扭振仪接收到各通道的传感器信号后, 对信号进行放大、 滤波等处理,使脉冲的间隔大小反映出轴系的瞬时角速度, 用晶振发生的高频时钟对脉冲间隔进行计数, 在数据采集卡(DAQ)内可测出脉冲的时间, 转角与时间的大小反映出扭振的角速度。扭振仪内还设置扭角限定报警器, 当扭角超过设定标准时, 发出声光报警, 提示使用人员
注意。扭振测试系统框图如图 2 所示。
(4) 模拟轴系 船舶轴系主要由柴油机曲轴、 飞轮、 中间轴、 尾轴( 输出轴)、 螺旋桨等组成, 进行简化后, 可认为是一个双质量系统。模拟轴系对实船的轴系进行按比例缩小,仍按双质量系统进行设计与校验。
轴系的材料选择根据实船轴系相似进行确定, 如硬度 HB、 抗拉强度R B 、 屈服持久极限R - 1 、 许用剪应力[S] 及单位长度扭振转角允许值[H ]等。
轴系的直径通过负载(喷油泵)的输入功率确定, 喷油泵主要吸收轴系的功率, 还同时对轴系产生的激振力, 使轴系产生交变扭矩。喷油泵选用 6 缸柴油机喷油泵, 每缸相差60 度, 正常工作情况下, 能产生周期性的激振力。
喷油泵的吸收功率由下列公式可定: P h = G k $P* Q/ 60, 式中:G k ) 功率系数; $P ) 泵的进出压差(Mpa) ; Q ) 泵的实际流量(ml/ min)。喷油压力由标准喷油器产生, 油压可在0) 220kg/ cm 2 内可调。由公式可知, 当喷油器的油压不变时, 喷油泵的负荷与喷油量成正比, 因此, 只需调节喷油泵的喷油量, 可实现模拟轴系的负荷变化。模拟轴系还设计了多
全文共17935字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[154491]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
