宋世奎，张雁鹏，尹曰建，朱安周，梁胜杰

(91697部队，山东 青岛 266000)

基于顶举法测量船舶轴系校核前后的中间轴承负荷

宋世奎，张雁鹏，尹曰建，朱安周，梁胜杰

(91697部队，山东 青岛 266000)

某船航行中轴系易出现振动故障现象，导致轴系磨损严重，动力传输效率降低，局部温度高，严重影响了船舶的运行。文章以某段轴系为例，利用顶举法对某一中间轴承校核前后进行负荷校核计算，以达到通过维修实践了解顶举法测量中间轴承负荷原理，同时完成中间轴承负荷的校核的目的。

顶举法；中间轴承负荷；校核

顶举法广泛应用于国内外船舶修理中，具有操作简单、使用方便、可靠性强的特点，在对中间轴承进行负荷计算中可以方便快速的得到数据[1]。

某船在航行期间某一段轴系出现振动现象，进厂检修经测量发现下沉量超过正常标准，进行轴系校准回装过程中利用顶举法测量校准前后的中间轴承负荷[2]。

1 顶举法作业原理及流程

利用顶举法测量中间轴承负荷，所需测量工具：液压千斤顶，柱塞(面积38.5 mm2)，油泵压力指示表(0～25 MPa)，百分表，滑鞍，垫片[3]。

1.1顶举法原理

顶举曲线如图1所示，0到a到b为千斤顶将轴顶起的过程的上升曲线，c到d到0为减压时候轴下降过程的下降曲线，按照理论来讲这2条曲线应该是重合的，但实际上是不重合的，原因分析如下：首先，千斤顶将轴顶到最大位置时，油压在中间轴自重的作用下，加上千斤顶油封内泄，轴会产生下移；其次，千斤顶、百分表及轴的内阻影响，产生下降曲线的滞后现象[4]。

在图1中，顶升线段ab及下降线段cd为直线，这两段直线真实地反映出千斤顶处中间轴的位移与负荷间的线性关系。其交点A和B即为该中间轴顶升量即位移为0时，千斤顶代替被测轴承时的实际负荷。由于滞后的影响造成顶举过程中测出的上升曲线和下降曲线不重合，故在确定千斤顶负荷时，取其平均值[5]。

定义压力为：

P=(Pa+Pb)/2，

(1)

则实际负荷：

F=0.1KSP[6]，

(2)

式中：S为千斤顶柱塞面积，mm2；P为油压，Pa、Pb分别为图1中ab、cd延长线与顶举曲线坐标横轴的交点值；K为顶举系数，顶举系数是指在轴某一确定距离处的顶举系数，顶举系数随千斤顶与中间轴承距离的变化而变化，取值范围为0.5～1.0之间。

图1 示范顶举曲线

1.2顶举法作业流程

测量仪器放置如图2所示，作业流程如下。

1)进行顶举前，保证所有设备安装到位，保证千斤顶的顶点接触到轴，但不产生作用力。

2)利用液压泵开始加压，轴被缓缓顶起，记录油压和位移，注意，在轴承顶空后再顶起一段距离，但顶起高度不能超过顶起间隙。

3)进行泄压操作，将被测轴缓缓放下，记录此过程中的压力和对应的位移，直至千斤顶完全不受力，轴恢复原样。

4)操作完成后，收集数据，为下一步数据的处理做好准备[7]。

图2 顶举法测量示意图

2 数据处理及分析

被测量中间轴承负荷最大允许值为48 kN,正常值区间为30.4～45.6 kN。

根据图3所示进行顶举法测试，千斤顶放置位置在距离中间轴承340 mm处，本文所测负荷选用的顶举系数根据千斤顶放置位置距离中间轴承的距离确定为0.9。

图3 顶举法测量简化图

校正之前数据记录如表1所示。

表1 校正前数据

校正之后数据记录如表2所示。

表2 校正后数据

续表2 校正后数据

由表1和表2所示负荷记录表记录的位移量和中间轴压力，可以得到顶举负荷曲线图，如图4和图5所示。

图4 校核前负荷曲线图

图5 校核后负荷曲线图

由图4可计算校正前Pa=12.8 MPa，Pb=15.2 MPa。

由公式(1)可得，

校正前平均压力P前=14 MPa。

由公式(2)可计算校正前实际负荷F前=48.51 kN。

同理，由图5可计算校正后Pa=8 MPa，Pb=12 MPa。

由公式(1)可得，

校正后平均压力P后=10 MPa。

由公式(2)可计算校正前实际负荷F后=34.65 kN。

校正后，被测量中间轴承负荷34.65 kN，正常值区间为30.4～45.6 kN，满足维修要求。

3 结束语

船舶轴系负荷的校核是轴系安装和检验过程中必不可少的一部分，通过校核研究，可以发现采用液压千斤顶法所需设备方便携带，操作灵活简单，测量成本低，非常适合现场测量。

通过本次校核分析，证明了只有熟知轴系安装、拆卸和保养的全过程才能对故障问题进行认真分析，以便及时定位故障，及时排除故障，消除故障根源。本文首先通过介绍顶举法的原理和操作流程，对轴系的校核有了理论上的了解，再对轴系进行实地测量校核，绘制压力位移曲线，分析、处理压力位移曲线，根据顶举法测量原理确定校核前后平均压力，进而得到校核前后负荷，对比分析校核前后结果，确定校核结果满足要求，在负荷允许范围内，消除轴系振动的故障根源。

[1] 郑定育.船舶轴系顶举试验实践[J].中国水运，2011(4)：95-96.

[2] 董丽敏，高胜利，孙忠旺. 如何正确利用顶举法测量中间轴承实际负荷[J].中国修船，2004(2)：35-36.

[3] 张利军.基于顶举法的船舶推进轴系负荷测试方法研究[J].机电设备，2014(1)：25-28.

[4] 温玉奎.千斤顶顶举法测量轴承负荷的影响因素[J].中国船检，2008(7):97.

[5] 周继良，邹鸿君.船舶轴系校中及其应用[M].北京：人民出版社，1985.

[6] 陈海斌.船舶轴系校中方法及其因素分析[J].工艺与技术，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，辽宁大连人，工程师，大学本科，主要从事船舶装备保障工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.03.012

2015-02-11