基于頂舉法測量船舶軸系校核前后的中間軸承負荷

宋世奎，張雁鵬，尹曰建，朱安周，梁勝杰

(91697部隊，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荷

宋世奎，張雁鵬，尹曰建，朱安周，梁勝杰

(91697部隊，山東 青島 266000)

某船航行中軸系易出現振動故障現象，導致軸系磨損嚴重，動力傳輸效率降低，局部溫度高，嚴重影響了船舶的運行。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行負荷校核計算，以達到通過維修實踐了解頂舉法測量中間軸承負荷原理，同時完成中間軸承負荷的校核的目的。

頂舉法；中間軸承負荷；校核

頂舉法廣泛應用于國內外船舶修理中，具有操作簡單、使用方便、可靠性強的特點，在對中間軸承進行負荷計算中可以方便快速的得到數據[1]。

某船在航行期間某一段軸系出現振動現象，進廠檢修經測量發現下沉量超過正常標準，進行軸系校準回裝過程中利用頂舉法測量校準前后的中間軸承負荷[2]。

1 頂舉法作業原理及流程

利用頂舉法測量中間軸承負荷，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為減壓時候軸下降過程的下降曲線，按照理論來講這2條曲線應該是重合的，但實際上是不重合的，原因分析如下：首先，千斤頂將軸頂到最大位置時，油壓在中間軸自重的作用下，加上千斤頂油封內泄，軸會產生下移；其次，千斤頂、百分表及軸的內阻影響，產生下降曲線的滯后現象[4]。

在圖1中，頂升線段ab及下降線段cd為直線，這兩段直線真實地反映出千斤頂處中間軸的位移與負荷間的線性關系。其交點A和B即為該中間軸頂升量即位移為0時，千斤頂代替被測軸承時的實際負荷。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，故在確定千斤頂負荷時，取其平均值[5]。

定義壓力為：

P=(Pa+Pb)/2，

(1)

則實際負荷：

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橫軸的交點值；K為頂舉系數，頂舉系數是指在軸某一確定距離處的頂舉系數，頂舉系數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頂舉法作業流程

測量儀器放置如圖2所示，作業流程如下。

1)進行頂舉前，保證所有設備安裝到位，保證千斤頂的頂點接觸到軸，但不產生作用力。

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的位移，直至千斤頂完全不受力，軸恢復原樣。

4)操作完成后，收集數據，為下一步數據的處理做好準備[7]。

圖2 頂舉法測量示意圖

2 數據處理及分析

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

根據圖3所示進行頂舉法測試，千斤頂放置位置在距離中間軸承340 mm處，本文所測負荷選用的頂舉系數根據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

校正之前數據記錄如表1所示。

表1 校正前數據

校正之后數據記錄如表2所示。

表2 校正后數據

續表2 校正后數據

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

圖4 校核前負荷曲線圖

圖5 校核后負荷曲線圖

由圖4可計算校正前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)可計算校正前實際負荷F前=48.51 kN。

同理，由圖5可計算校正后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)可計算校正前實際負荷F后=34.65 kN。

校正后，被測量中間軸承負荷34.65 kN，正常值區間為30.4～45.6 kN，滿足維修要求。

3 結束語

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

通過本次校核分析，證明了只有熟知軸系安裝、拆卸和保養的全過程才能對故障問題進行認真分析，以便及時定位故障，及時排除故障，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，再對軸系進行實地測量校核，繪制壓力位移曲線，分析、處理壓力位移曲線，根據頂舉法測量原理確定校核前后平均壓力，進而得到校核前后負荷，對比分析校核前后結果，確定校核結果滿足要求，在負荷允許范圍內，消除軸系振動的故障根源。

[1] 鄭定育.船舶軸系頂舉試驗實踐[J].中國水運，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際負荷[J].中國修船，2004(2)：35-36.

[3] 張利軍.基于頂舉法的船舶推進軸系負荷測試方法研究[J].機電設備，2014(1)：25-28.

[4] 溫玉奎.千斤頂頂舉法測量軸承負荷的影響因素[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，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