發(fā)射機(jī)船軸系布置型式分析

發(fā)射機(jī)船軸系布置型式分析

對(duì)于帶有三種配置模式的提升軸系統(tǒng)，通常有兩種配置方法。一種是帶有前、后軸承的雙艉管軸承布置方式,另一種是帶有后軸承的單艉管軸承方式。以往的船舶設(shè)計(jì)大多采用了雙艉管軸承的布置。隨著船舶建造向大型化的發(fā)展,船舶軸系有向短粗型發(fā)展的趨勢(shì),軸系剛度增大,船體在軸承處較小的變形會(huì)引起較大的軸承反力變化。同時(shí),由于船體尺度變大,船體剛性減小,在不同裝載工況下,船體的相對(duì)變形增大,軸系與船體的協(xié)調(diào)性變差。上述因素增加了軸系設(shè)計(jì)的難度,促使技術(shù)人員不斷地進(jìn)行研究。在軸系設(shè)計(jì)過(guò)程中,減少軸系的軸承數(shù)量可以減小軸系剛度,增加軸系的柔度,從而改善軸系與船體的協(xié)調(diào)性,減小建造過(guò)程中的安裝誤差以及船體變形對(duì)軸系的影響。因而單艉管軸承的設(shè)計(jì)方案逐漸引起了人們的廣泛重視。下面以某28000t散貨船為例,對(duì)O型、A型和B型三種軸系設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)的分析。1校中計(jì)算模型的建立在該船型中,原有的設(shè)計(jì)采用雙艉管軸承方案,其軸系校中計(jì)算模型如圖1所示,此軸系簡(jiǎn)稱為軸系O。對(duì)于該軸系,縮聚后的軸承負(fù)荷影響系數(shù)如表1所示。將原有設(shè)計(jì)中的艉管前軸承去掉,相應(yīng)的軸系簡(jiǎn)稱為軸系A(chǔ),其校中計(jì)算模型如圖2所示。它的軸承負(fù)荷影響系數(shù)的縮聚矩陣見(jiàn)表2。將表1和表2進(jìn)行比較,可以看出,去掉艉管前軸承以后,軸承高度變化對(duì)軸承負(fù)荷的影響變小。為了防止前密封漏油,在實(shí)船設(shè)計(jì)中常常將中間軸承后移。為此,將軸系A(chǔ)的中間軸承后移2個(gè)肋位,即后移1580mm。中間軸承后移之后的軸系簡(jiǎn)稱為軸系B。它的校中計(jì)算模型如圖3所示。軸系B的軸承負(fù)荷影響系數(shù)的縮聚矩陣如表3所示。比較表3和表2可以看出,中間軸承后移以后,軸承高度變化對(duì)軸承負(fù)荷的影響進(jìn)一步減小,軸承反力對(duì)軸承位置變化的敏感性進(jìn)一步降低。采用這一方案后,施工誤差以及船體變形對(duì)軸承負(fù)荷的影響比較小,可以提高船舶建造的生產(chǎn)效率,提升船舶的性能。2軸系和c6.84e-用對(duì)于原有設(shè)計(jì)軸系O,熱態(tài)時(shí)的計(jì)算結(jié)果如表4所示。表4中的節(jié)點(diǎn)AA是尾管前端面的位置。從表4可以看出,在艉管后軸承(ASB)支點(diǎn)處,軸的斜率為6.74E-04,即0.674mm/m,大于CCS規(guī)定的0.35mm/m,因而需要斜鏜孔。原有設(shè)計(jì)采用了0.5mm/m傾斜角度。對(duì)于軸系B,在去掉艉管前軸承、中間軸承后移2個(gè)肋位之后,熱態(tài)時(shí)的計(jì)算如表5所示。由表5可以看出,在艉管后軸承(ASB)支點(diǎn)處,軸的斜率為1.43E-04,大大小于CCS規(guī)定的0.35mm/m,所以不需要斜鏜孔。但是在艉管前端面(AA)處,軸的撓度為-2.45mm,需要加以注意。3在不含的情況下，軸系統(tǒng)的兩種類(lèi)型的計(jì)算方案在進(jìn)行這類(lèi)軸系校中計(jì)算時(shí),有兩種方案可以選擇。3.1無(wú)管前軸承軸系的斜銑孔采用這種方案,計(jì)算時(shí)要保證軸的中心與前密封橡膠圈的中心基本保持同心,以確保密封的正常工作。很多情況下,如果螺旋槳比較重,也需要對(duì)后軸承進(jìn)行斜鏜孔(和雙艉管軸承布置的方案一樣)。目前,國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠提供的校中計(jì)算較多采用這一方案。作者在2008年以前也采用這種方案,并在論文中強(qiáng)調(diào):無(wú)艉管前軸承的軸系,校中“計(jì)算時(shí)要控制艉管前密封處軸的撓度,防止漏油”。如果軸系B用這種方法的話,艉管后軸承也需要進(jìn)行斜鏜孔。因?yàn)槠邢?計(jì)算表不予列出。如果采用類(lèi)似表5的方案,不需要斜鏜孔,但是必須對(duì)前密封加以處理。在表5中,第14節(jié)點(diǎn)是艉管的前端面位置,軸段在此處的撓度是-2.45mm。這時(shí)軸的中心比密封的中心低2.45mm。如果采用端面密封,當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題。若采用唇式密封,則需要保證艉軸前密封與軸的同心。所以可以考慮選用以下幾種解決方式:(1)心數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)根據(jù)校中計(jì)算的結(jié)果,在訂貨前確定前密封的偏心數(shù)據(jù),供密封廠商進(jìn)行設(shè)計(jì)與加工。圖4所示之偏心的唇式前密封,是某船在訂貨時(shí)提給供應(yīng)商的示意圖。該密封已在船上使用多年,效果良好。(2)b形前密封座在軸系設(shè)計(jì)中,確定前密封座與艉管中心線的偏移量,如圖5所示。這是某船艉管中實(shí)際使用的工作圖的一部分。圖6是這種前密封座的示意圖。ФB用于前密封的定位。ФA的中心線與艉管中心線重合,它的寬度必須足以安放照光的光靶支架。ФA與ФB的偏心值應(yīng)該滿足校中計(jì)算的要求。(3)偏斷法在艉管與前密封之間加一個(gè)偏心的過(guò)渡法蘭,以保證艉管前密封與軸的同心度。(4)普通唇式前密封當(dāng)(艉管前端面處)軸的中心與艉管中心線偏離時(shí),從適應(yīng)偏心的角度來(lái)講,這種密封是最佳的選擇。某船原設(shè)計(jì)采用普通唇式前密封,試航時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的漏油故障,而且密封損壞。更換端面密封后,情況良好。4建造誤差以及船舶變形對(duì)軸承負(fù)荷的影響綜合以上分析可以看出,采用單艉管軸承