轴系校中计算时水润滑艉管轴承的等效支点位置分析及影响
CFD辅助船舶艉部水润滑轴承设计的研究
、彭晋民等
[3 ]
对
当前水润滑橡胶轴承的发展现状进行了描述 , 总结了 水润滑橡胶轴承具备的优缺点 。杨和庭 、唐育民
[4 ]
通
过分析船舶艉管轴承的受力和描述船舶艉管轴承的受 力计算 , 给出了水润滑橡胶轴承的设计公式轴承受力 的计算公式及确定轴承间距的公式 。张国渊 、袁小 阳
[5 ]
以 4 腔 、毛细节流形式下的深腔动静压轴承为研
摘要 : 船舶艉轴系统多采用水润滑 。利用 CFD 分析了水润滑下低速重载轴向半开槽轴承和轴向全开槽轴承在相同 偏心率下轴承凹槽结构对轴承内部温度和承载能力的影响 。结果表明 : 全开槽轴承温度较低 , 说明轴向凹槽对于轴承的 冷却起着决定性的影响 ; 下半部分光滑的半开槽轴承比全开槽轴承的负载能力大 , 半开槽轴承有一个连续的压力分布 , 允许水力膜产生连续的动压力 , 使得轴承的负载能力较高 。通过利用 CFD 对水润滑轴承进行数值模拟 , 比较 2 种不同 开槽轴承的润滑状态和水动力特性 , 为水润滑轴承的设计和选型提供了有参考价值的各种参数 。 关键词 : CFD; 水润滑轴承 ; 辅助设计 中图分类号 : TH133113 文献标识码 : A 文章编号 : 0254 - 0150 ( 2008 ) 5 - 072 - 5
1 τ ・ def ( u ) 2
u + ( u)
T
( 3) ( 4) ( 5)
布至轴表面 , 入口温度设为 308 K, 除旋转墙面外所 有壁面均设为等温 , 且温度为 308 K。按照传统的流 动状态的判断方法 , 水润滑轴承内的流动状态为湍 流。 112 湍流模型可靠性 湍流模型的数值模拟的准确性和可靠性受到数值 模拟过程中各种因素影响 。首先采用了湍流模型对充 分发展管流的湍流流动进行了数值模拟分析 。研究对 象为二维轴对称管内流动 , D 为管内直径 , L 为计算 范围的长度 。在此计算中 , L /D = 150。通 过 流 管 直 径 D 以及中心线速度 U c 所算得的雷诺数近似等于 7 000 (用平均速度 U b 算得的雷诺数等于 5 300 和用 剪切速度 Uτ 算得的雷诺数等于 360 时的计算结果 ) 。 在管壁上 , 对于所有的速度均为无滑移边界条件 , 速 度大小为 0。由于此处考虑的充分发展的管流与流动 的方向是一致的 , 所以进行数值实验研究的计算领域 必须足够长 。计算分析时 , 选择非均匀网格结构 , 在 靠近墙边界处的网格细化以解决墙边界处速度的突 变 。数值实验研究表明 , 当计算区域网格节点总数大 于 50 万时 , 模型的节点数对数值模拟研究的结果没 有影响 。所有变量均假设关于流管中心线对称 。固体 边界均被假设为无滑移边界 , 在墙边界处的平均轴向 速度以及湍流动能均为 0。 11211 管内湍流流动平均流动性质对比分析 ε湍流模型 ) 将预测结果与 H reyna (低雷诺数 k 2 和 Eggels 等 (直接数值模拟 ) 的结果进行了比较 。 表 1 给出了通过不同的数值实验研究和实验测试得到 的一些管内湍流流动平均流动的性质 。表 1 中 , U b π 2 为平均速度 , U b =
水润滑橡胶艉轴承动态性能的试验与分析
ｎ ｎ ｌ ｅ ｈ ｕ ｈ ｔ ｕｓ ｖ ａ ｏ ｌ ｉ ｐａ ｏｍ． ｈｏ ｇ ｔｅａ ｌ ｉ ｏ ｒｔ ｎ ｓｅｔ ｇａ ａｄ ａ ａ ｚｄ ｔ ｏｇ ｅ Ｐ ｌ ｉｒｔ ｎ ａ ａ ｓ ｌｔ ｒ Ｔ ｒｕ ｈ ａ ｓ ｆｔｅｖｂａｏ ｐ ｃ ｏ ｒｍ，ｉ ｉ ｙ ｒ ｈ ｅ ｂ ｉ ｎ ｙｓ ｆ ｈ ｎ ｙｓ ｈ ｉ ｉ ｒ ｔｓ
Ｓｅ ａｉｇＢａ ｅ ｎＶｉｒｔ ｎＡｎ ｌｓｓ ｔｍ Ｂｅ ｒｎ ｓ ｄｏ ｂ ａｉ ａｙ ｉ ｏ
Ｊ Ｎ Ｙ ａ ， ＬＩ Ｚｈ ｎ ｌｎ ／ ｏｇ Ｕ ｅ ｇ－ｉ （ ｅ ｏ ｌ ｆ ｏ ｒ ｎ ｎ ｒｙ Ｓｈ ｏ Ｐ ｗｅ ｄＥ ｅｇ ，Ｗｕ ａ ｎｖ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ３ ０ ３ ｈｎ ） ｏ ａ ｈ Ｕ ｉｅｓｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｙ Ｗｕ ａ ４ ０ ６ ，Ｃ ｉａ ｎ ｔ ｏ ｎ
种分 析 ， 少 了测试 所 需 时间 。 减 ｌ３ 试验 台架 振动特 性 －
２ 试 验工 况 ）
试 验 充分 考 虑 舰 艇 常 用 的工 作 转 速 和 负荷 ， 设
定工 况 为 ：
（） １ 负荷 ： Ｐ＝０１ ０２ ０４ＭＰ 。 ．、 ．、 ． ａ
根据 转 子 系 统 的 振动 理论 ， 舶 轴 试 验 台架 在 船 运行 过程 中产 生振 动可 能有 以下情 况 ： Ｉ 电机 的风机 振 动 ， ） 这是 风 机 叶片 的拍 频振 动 ， 其振 动频 率 一般 为旋 转轴 的基频 和 风机 叶 片数 的乘
基于有限元法的水润滑橡胶艉轴承刚度影响因素分析
轴承 的 内衬材 料 、 结 构 参 数对 轴 承 刚度 的影 响 状 况， 为改 变轴 承刚度 提 供理论 支 持 ＿ ４ 。
施 加全 约束 ， 心 轴两 端施 加轴 向约束 ， 心 轴和轴 承
内衬 问建立 接触 对 。水润 滑橡 胶艉 轴承 刚度有 限
元 模 型见 图 ２ 。
１ 建 立 有 限元模 型 ：ｐ， ｒ ｒ ｄ＂ Ｌ
．
（ １ ）
弹 性 模量／ ＭＰ ａ
图 ３ 无水槽刚度－ 弹性 模 量 及 长 径 比
式中 ： ｐ —— 心轴 密度 ， ｋ ｇ・ ｉ ｎ ； Ｌ — — 心轴 长度 ， Ｉ ｉ １ ； ｄ —— 心轴直 径 ， ｍ；
一
心 轴重 量 （ 即轴承所 受 的载荷 ） ， Ｎ，
＝Ｐ ＤＬ
其中 ： Ｐ 为轴 承工作 比压 ， 考虑 到橡胶 材料 的非 线 性 问题 ， 取 ３个 载荷 Ｐ ： ０ ． １ ０、 ０ ． ５ ０、 １ ． Ｏ ０ Ｍ Ｐ ａ进
校 中计算 结 果 有 重要 的影 响 。但 由 于船 舶 类 型 、 吨位 的不 同 ， 船体 和轴 承结 构各 异 ， 难 以针对不 同 情况 给 出较 准 确 的艉 轴 承 刚度 值 。 目前 ， 国 内外
海船 人级 规 范 中尚未对 艉轴 承 刚度计 算公 式及 刚
１ ． 铜 衬 套： ２ ． 橡 胶 内衬
基 于有 限元 法 的水润 滑橡 胶艉轴 承 刚度影 响 因素分析
孙 长江 ， 周 建辉 ， 郭 文华。 ， 张圣 东
（ １ ． 海军驻 ４ ２ ６厂军代 表室 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０； ２ ． 中国舰船研 究设计 中心 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ４； ３ ． 大连船舶工程集 团公 司，辽宁 大连 １ １ ６ ０ ０ ０ ； ４ ． 武汉理工大学 能源与动力工程学院 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ） 摘 要： 为提高轴系校 中计算精度 ， 应 用有限元法开展艉轴承 刚度 仿真计算研 究 ， 探讨 轴承 内衬 材料 （ 弹
水润滑橡胶尾轴承模态影响因素分析
水润滑橡胶尾轴承模态影响因素分析金勇;田宇忠;刘正林【摘要】水润滑橡胶尾轴承由于其减振降噪的优良特性,在舰船中的应用越来越广泛,研究水润滑橡胶尾轴承的动态特性对其工作可靠性具有重要意义.采用有限元计算软件ANSYS对水润滑橡胶尾轴承及其内衬、衬套进行有限元模态分析,研究各种结构形式、不同材料属性对水润滑橡胶尾轴承动态特性的影响规律及其水平.研究表明,水润滑橡胶尾轴承各阶固有频率分布比较集中,其低阶模态主要受到内衬结构及其材料属性的影响,高阶模态主要受到衬套结构及其材料属性的影响.%With the outstanding characteristics of damping and noise-reducing, the water lubrication stem tube rubber bearing has been widely adopted in ships. So, it' s important to investigate the mechanism of the vibration of water-lubricated rubber stem bearing in some special conditions. Finite element modal analysis was introduced into modal analysis of water-lubricated rubber stem bearing, bearing liner and bearing bush separately. The law of different structure and properties of material influences on the dynamic characteristic of water-lubricated rubber stem bearing was studied. Results show that the distribution of the natural frequencies of water lubrication stem tube rubber bearing is concentrated, its low modal is determined mainly by structure and material properties of lining, and higher modes mainly by the structure and properties of materials of bushing.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)009【总页数】5页(P10-13,23)【关键词】水润滑橡胶尾轴承;模态分析;动态特性【作者】金勇;田宇忠;刘正林【作者单位】上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240;武汉理工大学能动学院湖北武汉430063;中国船级社武汉规范研究所湖北武汉430022;武汉理工大学能动学院湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U664.21作为船舶的关键部件，水润滑尾轴承常用材料为橡胶。
船舶轴系校中质量问题分析与解决对策
校 中 计 算 书 中 的轴 系 模 拟 计 算 结 果 包 括 开 口、偏 移值 ，轴 系 负荷值 ，还有 艉 管轴承 的倾 斜
值 。计 算书 的运 算条 件和 计 算结 果一 定要 准确 ， 动 态模 拟计 算要 务 必接近 轴 系 的真 实运行 状态 ，
轴 系模 拟计 算所 要求 的后 续 检测条 件 要满足 船 厂 的实 际工 艺条件 ，最重 要 的是计 算书 一定 要取 得
变形 。以上情 况都会 使校 中数 据不准 确 ，从而 影 响轴 系 的校 中质量 。 １ ３ 轴系 安装 时其弯 曲状态 的影 响 ． 由于 目前广 泛采 用 的挠性 理论计 算 出 的轴 系 安装 弯 曲状 态 ，主要 是使 各轴 承上 的负荷 合理分 配 ，在此 完全状 态 下所造 成 的附加 负荷和 轴 内弯 曲应 力都 应在 允许 的范 围 内，但在轴 系校 中时，
ｆ） 理 的校 中计 算 是 获 得 合 理 轴 系 校 中 的 ２合
必 要前提 。在 船舶 设计 阶段 ，轴系校 中计 算书 是 必 不可 少的 ，它是根 据 船舶各 基本动 力参 数对动
力轴 系 的静态 和动态 做 出的模 拟计算 ，从 而提供 船 上对 中时所 需 的数据 ，如各 轴系 法兰 间开 口和 偏 移值 ，还有 各轴 承 的负荷值 。因此 ，轴 系校 中 计 算 的结 果对船 上对 中影 响重大 。 １２ 船体 变形 的影响 ． 船 体 结 构 变 形 是 由在 船 体 各 部 分 的 区 域 重 量 、浮力 分配 和温 差 引起 的。在对 中过程 中，轴 系 中心线 是随船 体 结构变 形 的 。船体 结 构的变 形 也取 决于船 型 ，对主 机尾 置 的散货船 、油船和集 装箱 船等 ，货舱 区 结构基 线 由空载 时 的上拱变 成 满载 时 的下挠 ，放置 主机 的船 尾部 分结 构基线 显
船舶水润滑尾轴承当量半径等效计算及其摩擦学性能研究_吴祖旻
网络出版时间：2017-07-13 22:49:26网络出版地址：/kcms/detail/62.1095.O4.20170713.2249.010.html船舶水润滑尾轴承当量半径等效计算及其摩擦学性能研究吴祖旻1,2，盛晨兴1,2*，郭智威1,2，李福弘3(1.武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点试验室，武汉 430063；2.国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所，武汉 430063；3.武汉理工大学交通学院，武汉 430063）摘要：水润滑尾轴承摩擦磨损性能是影响船舶工作性能的主要因素之一，合理预测水润滑尾轴承工作过程中的摩擦系数对其性能评估具有重要意义。
目前对于水润滑尾轴承摩擦系数的理论计算公式已经存在。
但由于无法有效获取当量半径，公式的实用性不佳。
对此在总结了边界润滑条件下，水润滑尾轴承摩擦机理的基础上，通过在CBZ-1销盘试验机上进行大量试验来进行当量半径等效参数计算公式的总结与摩擦系数经验公式的验证。
研究结果表明：a）在使用理论摩擦系数计算公式的前提下，当量半径等效参数公式拟合合理，具备较高准确性。
b）试验材料的理论摩擦系数与实际摩擦系数误差较小，为同类型试验摩擦性能研究提供了理论与试验基础。
c）水润滑尾轴承材料在工作过程中的摩擦力来源主要分为滞后摩擦力、犁沟摩擦力以及粘着摩擦力。
当其处于边界润滑状态下时，滞后摩擦力为主要的摩擦力来源。
该研究为水润滑尾轴承的等效当量半径工程应用提供了试验基础。
关键词：水润滑尾轴承；摩擦系数；当量半径；等效参数；边界润滑中图分类号：TH117.1文献标识码：AStudy on the Equivalent Calculate of the Equivalent Radius and the Tribological Performance of the MarineWater-Lubricated BearingW U Zu-min 1, 21, S HENG Chen-xing 1, 2, G UO Zhi-wei1,2,LI Fu-hong3(1. Key Laboratory of Marine Power Engineering & Technology (Ministry of Transport), WuhanUniversity of Technology, Wuhan 430063, China;2. Reliability Engineering Institute, National Engineering Research Center for WaterTransportation Safety, Wuhan 430063, China；3. School of transportation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China)Abstract:The friction and wear properties of water-lubricated stern bearing areone of the main influencing factors of the working performance of the marine. It isof great significance to the**基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（51509195）和湖北省高端人才引领培养计划项目（鄂科技通[2012]86 号）National Natural Science Foundation of China (Grant no. 51509195) and Hubei Provincial Leading High Talent Training ProgramFunded Project (File No. HBSTD [2012]86).作者简介：吴祖旻（1994-），男，硕士研究生. E-mail: 919308103@通讯作者：盛晨兴（1969- ），男，教授、博导. 研究方向：船舶动力系统可靠性，E-mail：scx01@performance evaluation of the water-lubricated stern bearing on the reasonable predicting their friction coefficient during the working process. Nowadays, there hasalready existedthe theoretical calculation formula ofthe friction coefficient. However, the practicability of the formula was poorwith the equivalent radius could not be obtained effectively. In this case, the friction mechanisms of water-lubricated stern bearing were summarized under the condition of boundary lubrication.In order to summarize the formula to the equivalent parameter of equivalent radius and verify the calculate formula of the friction coefficient, the CBZ-1 tester was used to do a great number of experiments. The result showed that: (a) The calculation formulas of the equivalent radius was reasonablewith high accuracy fits based on the theoretical calculation formula ofthe friction coefficient.(b) The error between the theoretical and the actual of friction coefficient forthe tested materials was small, it providedthe theoretical and experimental basis for studying the tribological performance of the same type material. (c) The friction sources of the water lubricated stern bearings in the processof work can be divided into hysteresis friction, furrow friction and adhesion friction. The hysteresis friction was the main source of the friction during therunningcondition of the boundary lubrication.This studyprovidedan experimental basis for the engineering application of water-lubricated stern bearing on the equivalent parameter of the equivalent radius.Key words：water-lubricatedstern bearing; friction coefficient;equivalent radius; equivalent parameter;boundary lubrication0 引言尾轴承是支撑船舶轴系的重要部件之一，目前水润滑尾轴承的应用最为广泛。
水润滑船舶艉管轴承内部流场数值分析
船舶艉管轴承是 船舶推进 轴系 的重要 组成 部分, 它的作用是支承螺旋桨轴。螺旋桨轴位于轴系的最后 端, 其后端装有螺旋桨, 前端穿过尾轴管轴承与中间 轴相连接。螺旋桨运转时不均匀的动载荷和船艉部振 动使得螺旋桨轴发生各种振动, 螺旋桨轴的振动使其 在艉管轴承中的位置是时变的, 螺旋桨轴对艉管轴承 产生冲击, 这种 冲击 也导 致 艉管 轴承 润滑 状 态的 变 化, 因此艉管轴承的工作条件非常恶劣。 由于用水作润滑介质具有无污染、来源广泛、节 省能源以及安全和难燃等特点, 船舶艉轴很多采用水 润滑。由于水润滑轴承内瓦形状的多样性, 其流体力 学模型的建立比较复杂, 因此研究轴承内瓦形状对其 水润滑特性研究具有重要意义。本文作者建立了船舶 艉管轴承的数学模型和内部流体域模型, 并利用数值 计算方法对轴承内部流场进行了分析, 比较计算结果
3
( 4 ) 忽略水膜受到的体积力; ( 5 ) 由于水的流体惯性 力较其 粘性剪切 应力小, 因此忽略水的流体惯性力; ( 6 ) 润滑 表面 无滑 动产 生, 即 认为 在轴 承 界面 上水流速度与表面速度相等; ( 7 ) 水为不可压缩牛顿流体; ( 8 ) 由于水 的密 度、粘 度 随压 力、温 度 的 变化 很小, 从而认为它们在轴运转的过程中恒定不变; ( 9 ) 轴承 在 工 作 时 的 状 态 为 准 稳 态, 即 密 度、 膜厚等参数不随时间而改变。 根据微 元体 的平 衡 速 度 方程、流 量方 程、 连续 方程及上 述 假设 条件, 可得 到水 膜 动压 润滑 雷 诺方 程: p p 3 3 h h + h = 6U ∋ ( 7) x y y x x 式中: ∋ 为水的密度; U 为滑动速度; h 为水膜厚度; p 为水的压力。 1 2 计算流体力学通用控制微分方程 连续方程、动量方程、能量方程等都服从一个通 用的微分 方程, 用 ( 表 示因 变量, 通用 的控 制 微分 方程是: t () ( ) + d iv ( ) u ( ) = d iv ( ∗ grad( ) + S ( 8)
轴系校中等效支点
轴系校中等效支点在物理学中，轴系校中等效支点是一个重要概念。
它指的是在一个物体旋转时，可以将其整体质量视为集中在一个点上，这个点被称为等效支点。
本文将介绍轴系校中等效支点的概念及其应用，并探讨一些相关的实际例子。
一、轴系校中等效支点的概念在力学中，当一个物体绕某个轴旋转时，我们可以将其整体质量视为集中在一个点上，这个点被称为等效支点。
等效支点的位置是根据物体的质量分布和旋转轴的位置确定的。
在某些情况下，等效支点可以与实际支点重合，但在大多数情况下，它们并不重合。
根据物体的质量分布，我们可以通过计算质心位置来确定等效支点的位置。
质心是一个物体的质量均匀分布时的重心。
当物体的质量分布不均匀时，质心可以通过积分计算得出。
等效支点通常位于质心附近，但具体位置取决于物体的形状和质量分布。
二、轴系校中等效支点的应用轴系校中等效支点在物理学中有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用情况。
1. 杠杆原理杠杆原理是基于轴系校中等效支点的一个重要应用。
根据杠杆原理，当一个杠杆平衡时，杠杆两边的力矩相等。
我们可以将杠杆视为一个绕等效支点旋转的刚体，根据力矩平衡条件来解决问题。
例如，当我们用杠杆抬起一个重物时，我们可以通过调整力的作用点来改变杠杆的力矩，从而实现平衡。
2. 转动惯量转动惯量是描述物体对转动的惯性的物理量。
对于一个质点，其转动惯量等于质量乘以距离平方。
对于一个复杂的物体，我们可以通过将其分解为小质点并计算每个质点的转动惯量，然后将它们相加来计算整个物体的转动惯量。
等效支点在计算转动惯量时起到了关键的作用，它使得计算更加简便。
3. 刚体平衡在研究刚体的平衡时，我们可以将刚体视为一个绕等效支点旋转的物体。
通过平衡条件，我们可以得到刚体的平衡方程，从而解决问题。
等效支点的选择可以使得平衡方程更加简单，从而简化计算。
三、实际例子轴系校中等效支点的概念在实际生活中有许多应用。
下面将介绍一些实际例子。
1. 摇摆钟摇摆钟中的摆锤可以被视为一个绕等效支点旋转的物体。
船舶轴系校中的原理及方法分析
船舶轴系校中的原理及方法分析【摘要】船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分之一。
本论文对影响轴系校中质量有关发面进行了分析，同时介绍了轴系校中的一些方法。
最后以水下轴系校中为例，从中提出轴系校中工艺方面的意见，确保整个轴系在安装过程中，尽可能接近轴系校中计算书所计算出的状态。
【关键词】船舶；轴系；校中；安装；工艺1.影响船舶轴系校中质量优劣的因素主要有1.1传动轴的加工精度传动轴（包括艉轴、中间轴、推力轴）是组成轴系的主要部件，在加工制造时必须按照规定的精度要求进行加工。
若加工误差过大，传动轴对轴系校中的质量会造成不良的影响。
1.2轴系的安装弯曲在安装轴系时，为获得良好的校中质量，往往将轴系按一定的弯曲状态敷设，也就是轴系的安装弯曲。
但，当轴系存在安装弯曲时，在各支承轴承上就会造成附加负荷，该附加负荷的大小及方向由轴系的弯曲度及方向所决定。
1.3船体变形船体在安装轴系范围内发生变形则会造成安装在其上的轴系随之发生弯曲。
轴系的这种弯曲是附加的，且往往使难以控制。
1.4轴法兰端的下垂各轴端因自重或其他载荷的作用而引起轴系的下垂，以至造成主机和基座高度的改变，或重镗尾轴管。
影响轴系校中质量的因素，除上述几种之外，还包括轴系的结构设计、尾轴管轴承中的油膜、海水或润滑油压力的影响，螺旋桨水动力不平衡力矩及推力中心偏心所形成力矩的影响，减速齿轮箱运转时温升的影响等。
在研究轴系校中质量时，这些因素均应予以考虑或研究。
2.船舶轴系校中指导2.1轴系校中方法轴系校中的方法一般有三种：平轴法、负荷法、合理校中法。
修船从前向后，造船从后向前，平轴法用于中小型船舶，对于螺旋桨>300mm的船舶，我国船级社要求按合理校中法校中。
轴系合理校中是通过校中计算确定各轴承的合理变位，使支撑螺旋桨的艉管后轴承的负荷减为最小；把轴承的负荷限制在某个最大与最小值间的范围内；把轴的弯曲应力也限制在允许值内；使施加到柴油机输出法兰的弯矩与剪力在允许范围内等。
浅谈轴系合理校中工艺在船舶项目中的应用
第11卷第10期中国水运V ol.11N o.102011年10月Chi na W at er Trans port O ct ober 2011收稿日期：6作者简介：陶维民，浙江省舟山市港航管理局普陀分局。
浅谈轴系合理校中工艺在船舶项目中的应用陶维民（浙江省舟山市港航管理局普陀分局，浙江舟山316100）摘要：正确合理地进行船舶轴系校中是确保船舶安全航行的关键环节。
文中以26000DWT 散货船轴系安装的主要步骤和过程为例，介绍了轴系合理校中在实际工程项目中的应用。
关键词：轴系；合理校中；计算；负荷中图分类号：U 662文献标识码：A文章编号：1006-7973（2011）10-0119-03轴系是将船舶主机或传动装置与推进器连接起来的整套传动系统。
它由轴、轴承和安装于轴上的传动体、密封件及定位组件组成，其主要功能是支撑旋转零件，传递转矩和运动。
轴系是船舶动力装置中最重要的组成部分，轴系安装是船舶建造中的重要一环，轴系安装的正确合理与否直接影响到船舶航行的安全，而轴系校中则是决定轴系安装合理与否的关键性环节，是检验、矫正轴系安装的必要步骤。
本文将通过实例，对船舶轴系的校中计算、安装和校中质量测定进行分析应用。
一、轴系校中1．轴系校中的概念轴系校中就是按照一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都应处在允许的范围之内，或具有最佳的数值，从而可以保证轴系持续正常的运转。
2．轴系校中原理组成船舶轴系的各轴段，通常是由法兰联轴器连接成整根轴系，由于这些轴在加工时规定其法兰的外围与轴颈应用同轴，法兰端面与轴心应垂直，故毗邻两根轴由其法兰连接，如果两轴的连接法兰达到同轴，则此毗邻的两根轴也达到同轴；反之，若两连接法兰不同轴，即存在偏中，则毗邻的两根轴也不同轴。
3．校中不良导致的问题在轴系校中过程中，如果出现校中不良，则通常会导致以下问题，给船舶本身以及船舶航行带来危险后果。
水润滑橡胶尾轴承模态影响因素分析
Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｉ ｆｕ ｎ ｉ ｇ Ｆａ ｔ ｒ ｆ Ｗ ａ ｅ －ｕ ｉ ａ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｅ ｃ ｎ ｃ ｏ ｓ ｏ ｌ ｔ ｒ ｌ ｂｒｃ ｔ ｄ
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２ １ 年 ９月 ０１ 第３ ６卷 第 ９期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩ ＡＴ ０Ｎ Ｃ １ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｓｐ ２ １ ｅ ． ０１ Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ９ １３ ．
ＤＯ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ ０ ． ０ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １ ０ ２ １ ． ９ ０ ３ ｓ １
ｂ ａ ｎ ａ ｅ ｎ ｗｉ ｅｙａ ｏ ｔｄ ｉ ｈ ｐ ． ｏ，ｔ Ｓｉ ｏｔｎ ｏ ｉｖ ｓｉａｅ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｈ ｉ ｒｔｏ ｆｗａｅ —ｕ ｒ— ｅ ｔ ｇ ｈ ｓｂ ｅ ｄ ｌ ｄ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉｓ Ｓ ｉ’ ｍｐ ｒａ ｔｔ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆｔ ｅ ｖｂ ａｉｎ ｏ ｔｒｌ ｂ ｉ ｉ ｃ ｔｄ ｒ ｂ ｅ ｔｒ ｅ ｒｎ ｎ ｓ ｍｅ ｓ ｅ ｉ ｏ ｄ ｔ ｎ ． ｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍｏ ａ ｎ ｙ ｉ ｓｉｔｏ ｕ ｅ ｎｏ ｍｏ ａ ｎ ｌｓｓｏ ａｅ ｕ ｂ ｒｓｅ ｎ ｂ ａｉｇ ｉ ｏ ｐ ｃ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ Ｆｉｉｅｅｅ ｎ ｄ ａ ａ ｓｓｗａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｄ ｌａ ａｙｉ ｆ ｌ ｉ ｌ ｌ
水润滑橡胶艉轴承模态分析研究
水润滑橡胶艉轴承模态分析研究权崇仁;吴炜;黄卫庆;兰放【摘要】采用有限元计算与试验模态相结合的方法进行两种模态频率和振型分析,以及模态置信度的计算与对比.结果表明,在计算模态与试验模态相似对应的模态振型中,两者的板条振型弯曲趋势相似；计算模态与试验模态数值接近,两者相关性良好,有限元结构模型可以反映实际结构模型.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P94-96,114)【关键词】有限元法;水润滑橡胶艉轴承;模态【作者】权崇仁;吴炜;黄卫庆;兰放【作者单位】专利审查协作广东中心,广州510530【正文语种】中文【中图分类】U675.7水润滑橡胶艉轴承支撑着艉轴，将艉轴的振动传递给船体，同时也会将船体由于风浪、爆炸等产生的振动传给艉轴承，甚至整个轴系。
在轴系中，后艉轴承的负荷最大，当它受到来自螺旋桨和艉轴的周期性激振力频率接近艉轴承的固有频率时，就会发生共振。
艉轴承的固有频率主要与其结构及材料参数相关，研究艉轴承的模态参数，有助于确定结构可能产生的共振频率以及在各阶频率下的相对变形［1］，对艉轴承材料筛选、结构优化以及轴系故障检测与诊断有着理论意义与工程应用价值。
目前，水润滑橡胶艉轴承的研究主要集中在液膜的润滑特性，对动态特性研究很少。
在艉轴承的结构模态分析中，仅分析了艉轴承衬套的影响，没有深入探讨内衬材料如橡胶等的影响。
本文以水润滑橡胶艉轴承为研究对象，应用Ansys有限元软件进行建模和理论模态分析，预测艉轴承结构的固有频率和振型。
然后根据分析结果确定模态试验的悬挂点、激励点和信号采集点，通过力锤提供瞬态激励信号，得到橡胶轴承的模态参数，再进行试验模态的自相关性验证，以评价试验的正确性。
最后将理论分析结果和实验分析结果进行互相关分析。
1 水润滑橡胶艉轴承图1所示为整体式水润滑橡胶轴承，轴承内衬为丁腈橡胶层，硫化在衬套上。
内衬上均匀分布10条轴向水槽，水槽结构为r=8 mm的半圆形。
艉轴大跨距轴系校中计算
艉轴大跨距轴系校中计算
谷志明;付宇;李珍;杨蓬勃
【期刊名称】《船舶力学》
【年(卷),期】2024(28)3
【摘要】中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。
本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接触理论计算的载荷-刚度曲线,使用不同支撑位置和多种支撑模型对艉轴大跨距轴系进行校中计算对比。
研究发现,对于艉轴大跨距的轴系,CB/Z 338-2005中对艉管后轴承支点位置的取值已不适合。
如果轴承支点选取准确,则单点刚性支承、单点弹性支承、多点非线性弹性支承的轴承负荷计算结果相近。
【总页数】7页(P435-441)
【作者】谷志明;付宇;李珍;杨蓬勃
【作者单位】广州船舶及海洋工程设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U664.21
【相关文献】
1.水润滑轴系的艉轴轴套最小过盈量的计算
2.某船轴系校中状态及艉轴轴承磨损的影响分析
3.考虑艉管后轴承油膜支承力的轴系校中计算
4.船体艉部变形计算及其在轴系坞内校中技术中的应用
5.某VLCC艉轴轴系校中优化方案
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_船舶轴系校中质量问题分析与解决对策
船舶轴系在运转中承受着复杂的负荷，主要有螺旋桨的扭矩及其产生的扭应力，推力及其产生的压应力，螺旋桨和轴系部件的重量所造成的负荷及产生的弯曲应力。
同时船舶轴系还受主机工况变化、螺旋桨振动产生的附加应力和附加负荷。
因此如果轴系校中质量不好，则会引起轴承加速磨损，艇轴管密封件损坏，甚至引起船体振动从而引发各种设备、零件的损坏，直接影响船舶的航行安全。
为确保轴系能长期正常运转，除在轴系设计时应具备足够的强度和刚度外，轴系校中的质量也非常重要。
1 影晌轴系校中质量的主要因素影响轴系校中的因素是错综复杂的，但其主要影响因素有：轴系中各运动件和固定件的加工精度，轴系安装时的弯曲状态，轴端法兰因自重下垂，船体变形以及轴系的结构设计质量，等等。
1.1 轴系中谷运动件和固定件的方口工读差产生的影响传动轴机械加工产生的误差：(1)轴法兰断面与轴中心线的不垂直度；(2)两轴法兰断面配对时的不同轴度；(3)轴弯曲或两轴径不同轴。
艉轴管安装和加工时的误差：(1) 艉轴管焊装时产生的焊接变形：(2) 艉轴管锺孔时圆度和椭圆度产生的误差。
以上加工误差的存在，传动轴连接成的轴系在旋转中会产生轴线与轴承中线的相对位置不断变化，从而使轴承上的负荷在轴的每一转中由小到大再由大到小发生周期性变化，以致造成轴在旋转中对轴承不断冲击，使轴系产生振动。
1.2 轴泵晏装弯曲的影响目前，由广泛采用的扰性理论计算出的轴系安装弯曲状态，主要是使各轴承上的负荷能合理分配，在此弯曲状态下所造成的附加负荷和轴内弯曲应力都应在允许的范围内，但在轴系校中由于浇塑模块的收缩率和气温与水温差值大产生的船体变形，以及主机滑油投油加温产生基座面变形的影响，产生了传动轴连接法兰的位移和曲折数据超出允许范围。
1.3 轴端去兰因自主下莹的影响目前大多数轴系校中是以已定好位的艇轴法兰为基准，按法兰上的允许偏中值进行逐段的校中，而这种方法由于两临时支承位置不正确，直接影响轴法兰下垂值的大小，使其实际位移与曲折超出允许范围。
船舶水润滑尾管橡胶轴承的设计
( 1)
图 1 船舶尾管轴 承受力图
式中: n ∀ ∀ ∀ 轴额定转速 , r/ min; K 2 ∀ ∀ ∀ 系数, 水润 滑尾 管 和轴 支架 中橡胶轴承 K 2 = 5 200; 油润 滑锡基合金轴承 K 2 = 8 400。 2) 为防止传动轴附加弯曲应力过大, 原苏联 规范规定无集中质量 的两轴承之间 的最大距离 L max 应满足下式 : L max < d, m = 14; = 300 ; n ( 6) 式中 : d ∀ ∀ ∀ 两轴承间轴的直径, m ; ∀ ∀ ∀ 系数 , 对 n < 500 r/ min, 对 n > 500 r/ min, n ∀ ∀ ∀ 轴额定转速 , r/ min。 3) 日本有关资料认为, 轴承的间距与轴附加 弯曲应力、 横向振动、 轴承负荷、 船体变形等有密 切关系, 建议轴承间距 L 为 : L = K d , mm 式中 : d ∀ ∀ ∀ 轴的直径 , mm; ( 7)
2
船舶尾管轴承的受力分析
轴承在稳定运转时, 尾管轴承上的负荷是由 静态力和动态力产生的。 静态力包括 : 整个轴系的质量 , 即螺旋桨及其 附连水、 螺旋桨轴、 中间轴、 推力轴 法兰、 主机 运动部件的质量等, 静态力可以由计算得出。 动态力包括 :
3
船舶尾管轴承受力计算
船舶尾管轴承所承受的静态力及某些动态力 是可以由计算得到: 1) 根据船检规范 , 螺旋桨轴直径大于 250 mm 的主推进轴系 , 应进行轴系合理校中计算。从校 中计算书可知 : 各轴承负荷、 轴上的应力及螺旋桨 轴转角。合理校中计算时 , 计及螺旋桨及附连水、 19
5
水润滑橡胶轴承的设计比压
由于橡胶是高弹性体, 比压太大会引起工作
面的弹性变形, 而使承载能力下降 , 橡胶轴承的设 计比压用下式计算。 P= W d # L N/ mm 2 (及供水压力
CFD辅助船舶艉部水润滑轴承设计的研究
CFD辅助船舶艉部水润滑轴承设计的研究
彭娅玲;张志国;陈汝刚;方成跃
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2008(033)005
【摘要】船舶艉轴系统多采用水润滑.利用CFD分析了水润滑下低速重载轴向半开槽轴承和轴向全开槽轴承在相同偏心率下轴承凹槽结构对轴承内部温度和承载能力的影响.结果表明:全开槽轴承温度较低,说明轴向凹槽对于轴承的冷却起着决定性的影响;下半部分光滑的半开槽轴承比全开槽轴承的负载能力大,半开槽轴承有一个连续的压力分布,允许水力膜产生连续的动压力,使得轴承的负载能力较高.通过利用CFD对水润滑轴承进行数值模拟,比较2种不同开槽轴承的润滑状态和水动力特性,为水润滑轴承的设计和选型提供了有参考价值的各种参数.
【总页数】5页(P72-76)
【作者】彭娅玲;张志国;陈汝刚;方成跃
【作者单位】华中科技大学交通科学与工程学院,湖北武汉,430074;华中科技大学交通科学与工程学院,湖北武汉,430074;中国船舶重工集团第701研究所,湖北武汉,430064;中国船舶重工集团第701研究所,湖北武汉,430064
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.13
【相关文献】
1.系泊船舶艉部与重心运动量差异的试验研究 [J], 张先波;杨亚先;吕迎雪;黄宣军;孙士勇
2.基于船舶艉轴-油膜-艉部结构系统的碰撞载荷响应研究 [J], 董良雄;杨意;高军凯;龚雅萍
3.船舶艉部激励耦合振动噪声机理研究进展与展望 [J], 华宏星;俞强
4.船舶艉部整体隔振系统中轴承载荷增量研究 [J], 赵兴乾;帅长庚;徐伟;李正民
5.船舶螺旋桨叶片与艉部湍流场互作用噪声的预报研究 [J], 朱锡清;李亚;孙红星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
艉管后轴承多支点模拟探讨
艉管后轴承多支点模拟探讨
徐峥;樊德;曹楠;柴子豪
【期刊名称】《柴油机》
【年(卷),期】2015(037)003
【摘要】基于目前大多数主机厂在进行轴系校中计算时,仍根据自身经验对艉管后轴承进行单支点模拟的现状,分别对艉管后轴承进行单支点和多支点模拟计算后发现:对于采用偏心加工的艉管后轴承,多支点计算准确度更高.同时鉴于目前广泛使用的顶举法校中是以轴系校中计算书中的轴系负荷为校中验收依据,指出:如校中计算不准确会给船舶的运营带来巨大风险.据此建议:大型船舶的轴系校中计算,艉管后轴承进行多支点模拟,以消除轴系校中安装过程中的隐患.
【总页数】4页(P50-53)
【作者】徐峥;樊德;曹楠;柴子豪
【作者单位】上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海200137;上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海200137;上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海200137;上海外高桥造船海洋工程设计有限公司,上海200137
【正文语种】中文
【中图分类】U664.21
【相关文献】
1.轴系校中计算时水润滑艉管轴承的等效支点位置分析及影响 [J], 余华军
2.艉轴承等效支点位置对轴系回旋振动的影响 [J], 张晓东
3.后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响 [J], 王路才;周其斗;杨常青
4.水润滑橡胶艉轴承橡胶轴瓦硬度分区取值后的接触性能研究 [J], 周明帅;李天匀;朱翔;朱显明
5.基于后艉轴承变位的某轴系试验台校中及回旋振动优化 [J], 赖国军; 刘金林; 曾凡明; 蔡耀全
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修 回日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ８— ０ ２
（ ／ －～ 节点位移列向量 ；
Ｆ —— 载荷 列 向量 ， 主 要 由推 进 轴 系各 组 成
部分 的重力 、 外载荷（ 齿 轮 啮合 力 、 浮
第一作者简介 ： 余华军 （ １ ９ ７ ７一） ， 男， 硕士 ， 工程 师
标准 Ｃ Ｂ ／ Ｚ ３ ８ ８—２ ０ ０ ５中规 定 ， 对 于 白合 金 轴 承
在推进轴系校 中计算有 限元模型 中， 螺旋桨 和齿轮可简化为刚性质量单元 ； 而轴段 的长度与
截 面直径 之 比通 常较 大 ， 可采用 Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ 梁模型 ； 为 简便 起见 忽 略轴 承 油膜 或 水 膜 的影 响 ， 将 轴 承 简 化为线 性 弹簧单 元 。上述 ３种 单元 的单 元矩 阵见
等参数 。
３ 计 算 结果 及 分 析
轴 系校 中包 括理 论 计 算 与 现 场施 工 两 个 方 面 ， 理
论计 算对 现场 施 工 具 有 指导 意 义 。 因此 ， 轴 系 校 中计算 成 为船舶 推进 轴系设 计 的一个 热点 。 国 内 外学 者和研 究机 构 对 其 开展 了大 量 研究 工作 ， 轴 系校 中计算 模 型 日趋 完 善 ， 计 入 了螺 旋 桨 水 动 力
法 和有 限元法 ， 本 文采 用有 限元法 。
因素… 、 轴承油膜或水 膜刚度 、 船体变形 ］
等 因素 的影 响 。 在推进 轴 系 的工程 设 计 中 ， 通 常 是 参 照 相关 标准 和规定 进行 校 中计 算 。 国内的推进 轴 系校 中 计 算 主要 是参 照标 准 Ｃ Ｂ ／ Ｚ ３ ８ ８—２ ０ ０ ５ 。 由 于螺 旋桨 的悬臂 作用 ， 靠 近 螺 旋 桨 的艉 管 轴 承 承 担 的 载荷较 大 ， 因此艉 管轴 承支 承模型 是关 注 的重点 。
通过数值计算确定赛龙艉管轴承的等效支点位置 ， 发 现它并不在 规范 给出的范 围内。仿 真结果发 现 ， 随着艉 管轴承刚度 的增加 ， 艉管后轴承 的等效支点 向后移动 ， 而艉管前轴承 的等效支点 向前移 动。 关键词 ： 轴 系校 中； 船舶 ； 有限元法 ； 轴承
中 图分 类 号 ： Ｕ ６ ６ ４ ． ２ １ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ － ７ ９ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ ８ ７ － ０ ３
第４ ２卷
第 ２期
船 海 工 程
Ｓ ＨＩ Ｐ ＆ ０ＣＥＡＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ ｏ Ｉ ． ４ ２ Ｎ ｏ ． ２
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ０ ４月
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ７ ９ ５ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ ２ ７
推进 轴系 是 船舶 动 力 装 置 的重 要 组 成 部 分 ，
通 过数 值计 算来 分析 水润 滑艉 管轴 承 的等效 支点 位 置 以及对 校 中计 算 结 果 的影 响 ， 以对 工程 设 计 提 供参 考 。
承 担着传 递 主机功率 及推 进器 推力 的任务 。在 船 舶设 计过 程 中 ， 轴 系校 中是 非 常重要 的一个 环 节 。
轴 系校 中计算 时水 润 滑艉 管 轴 承 的 等效 支 点 位 置 分 析及 影 响
余华 军
（ 中国船级社宁波 办事处 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ ０ １ ０ ） 摘 要： 为确定水润滑艉管轴承 的等效 支点位 置， 建立船舶 推进轴 系的有限元模 型 ， 利 用多点 支承模 型 ，
为轴承衬的长度 ； 其它轴承的支点位置 ， 均取沿轴 承 衬长 度 的 中点 。校 中计 算 中 ， 水 润 滑 型艉 管 后 轴 承 的等效 支点位 置通 常参考 对铁 梨木轴 承 的规
定 进行 选取 ， 艉 管 前 轴 承 的支 点 位 置通 常取 其 中 点， 这种 处理方 法是 否合 理 ， 值 得深 入分析 。本 文
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ７—１ ６
（ 垂向位移及转角） 。弹簧单元 有两个节点 ， 每个
节 点 一 个 自 由度 ， 一端与轴相 连 ， 一 端 与 基 础 相
连， 作 为 约 束 端 。根 据上 述 ３种 单元 可 建 立 推 进
轴 系校 中计 算模 型 ， 其力 学方 程为
研究方 向： 船舶轴 系安装及校 中检验
Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｕ ｈ ｊ ＠Ｃ Ｃ Ｓ ． ｏ ｒ ｇ ． ｃ ｎ
力等 ）
工
程
第４ ２卷
求解 方 程 （ １ ） 后 可 得 到 各 个 节 点 处 的位 移 ， 进而利 用单 元矩 阵得 到 各单 元 截 面 的 剪力 、 弯矩
文献 ［ ６ ］ 。
衬、 铁梨木轴承衬和橡胶轴承衬 ， 艉管后轴承的等
效 支点 距 轴 承衬 后 端 面 的距 离 分 别 取 在 （ １ ／ ７—
１ ／ ３ ） Ｌ 、 （ １ ／ ４—１ ／ ３ ） Ｌ和 （ １ ／ ３—１ ／ ２ ） Ｌ范 围 内 ， Ｌ
本 文 主要 考虑 推进 轴 系在垂 直平 面 内的受 力 情况及 变形 ， 因此质 量单 元仅 有一 个： 垂向 自由度 ； Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ 梁单 元有 两个 节点 ， 每个 节 点有 两个 自由度
１ 推 进 轴 系校 中计 算模 型
船 舶推进 轴 系 属 于 多支 承 的变 截 面 连 续 梁 ， 校 中计算 是静 力 学分析 ， 理 论上讲 ， 就是求 解 多支 承 的变 截面 连续 梁 的超 静 定 问题 。船舶 推进 轴 系 校 中计算 的常用 方 法 有 三 弯矩 方 程 法 、 传 递 矩 阵