三种轴系校中计算方案的比较

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机械设计中轴的强度设计与校核

机械设计中轴的强度设计与校核轴是在机械设施中的主要构成零件之一。

全部在机械设施上，用于作展转运动的传动零件，都要先把其装入于轴上才能够把运动和动力传达出去，与此同时，还要经过轴承和机架联接，因此就构成了一个以轴为基准的组合体—轴系零件。

因为在不一样的机器里，轴发挥的作用常常不一样。

而轴的构造主假如由以下的要素决定的：轴在整个设施中的安装地点和发挥的作用，轴上安装的全部零件的种类和大小，载荷的性质、大小、方向和详细散布状况，以及轴的加工流程等。

进行合理的轴的构造设计就要保证：轴上全部零件能够合理地部署，在合理的受力的状况下，轴能够进一步提升强度和刚度；轴和轴上零件要有比较固定的工作地点；轴上零件能够方便地进行装拆调整。

一般来说，在设计时，我们首当其冲的就是考虑轴的作用。

依据作用，为轴选择相应的资料，一般轴的毛坯主假如由圆钢、锻造或焊接获取，因为锻造质量难以保证轴有足够的强度和刚度，因此轴极少会采纳铸件作毛坯。

轴的构成部分有三大块。

轴上被支承，安装轴承的部分叫轴颈；支承轴上零件，安装轮毂的部分称为轴头；联络轴头和轴颈的部分称为轴身。

轴颈上安装转动轴承时，直径尺寸必定要依据转动轴承的国标尺寸来选择，尺寸公差和表面粗拙度必定要依据国家规定的标准来选用；轴头的尺寸必定要联合轮毂的尺寸来做出选择，轴身尺寸确准时要尽可能地保证轴颈与轴头的过渡合理，特别是要根绝截面尺寸变化过大，与此同时，还要有较好的工艺性。

假如在设计时，我们从装置能否简单这一角度来考虑：则合理的设计非定位轴肩，使轴上不一样零件在安装时尽可能减少不用要的配合面；为了保证简单装置，轴端要设计成45°的倒角；在装键的轴段，要保证键槽凑近轴与轮毂先接触的直径变化处，以保证在安装时，零件上的键槽与轴上的键简单瞄准；采纳过盈配合时，考虑到装置的方便性，直径变化能够用于锥面过渡等。

2.轴的强度校核方法2.1 强度校核的定义：强度校核实质上就是对轴的资料或设施的力学性能做好检测工作，并改良轴的设计的一种方式，而且这类方式是不会损坏资料和设计性能的。

轴系校中

• 最后一缸曲臂的拐挡差 • 温度：推力轴承（曲柄轴箱外部大型温度计）、夹套冷却水、海水、外部空气、主机下方的底部油舱 • 船首和船尾的吃水 — 记录最大吃水，便于比较 4.1. 测量主机最后一道轴承（轴颈轴承）— 见图 4 和图 5 所示
图4
选择一个合适的油顶 — 曲轴顶升的专用拉伸器比较合适，但许多多用途千斤顶也可使用将千斤顶置于飞轮下方一个钢性的基础上，通过一个合适的钢棒顶住 2 个轮齿。仔细定位拉伸器的位置，因为它只允许力矩和角度出现较小偏差。请注意不良的定位会导致千斤顶产生更多摩擦，从而引起顶升曲线产生更多滞后
2、专用工具
2.1. 液压千斤顶 Hydraulic jack 为了顶起主机轴承，推荐使用液压千斤顶，以便在主轴承大修期间顶起曲轴。请参阅发动机说明书第 905 节。但是，只需要使用一个千斤顶。油顶（拉升器）的液压作用面积可通过拆解油顶来测量两个液压面的直径确定。（见图 1）

2.2. 液压泵 Hydraulic pump
由于液压千斤顶内部的摩擦，增加与降低负载所对应的数值将会出现一些差异，比如绘图上出现两个分支（滞后现象）。见图所示。千斤顶负载反作用力 (Rj) 是使轴在轴承离开时保持位置的作用力。为了确定反作用力 (Rj)，需要穿过上述由绘图点构成的线段 2，绘制两条直线。
6.2. 分析直线：Analysis line:
• 任何型式的液压泵都需配有一个精确的压力表 (bar)、一个优质的针阀。液压螺栓紧固用的泵（900 或 1500 巴）通常也是适用的。如图所示。
3、符号、单位和公式 Symbols, units and formulas
4、准备工作Preparation

船舶轴系校中

轴系校中船舶建造和轴系修理时，均有轴系安装和轴系校中工作，轴系的安装和校中质量直接关系到主机推进系统运转的可靠性和船舶航行的安全性。

轴系的安装与校中都是依轴系理论中心线为依据的。

轴系的理论中心线是船舶设计的确定的轴系中心线。

它是有首、尾两个基准点确定的，首基准点一般在前隔舱壁上或主机某处；尾基准点一般在后隔舱壁或舵系中心线后某处。

理论中心线的高低由基准点的高度确定。

单轴系的船舶的理论中心线位于船体的中纵剖面上；双轴系的中心线按船体纵剖面对称分布。

1、轴系校中的实质轴系校中就是要按一定的要求和方法把轴系安装成一定的状态，在此种状态下轴系的各轴段内的应力和所有轴承上的负荷，都在允许的范围之内或具有合理的数值，从而使轴系能可靠地运转。

轴系校中的实质就是准确地确定船轴机器轴承的位置。

船舶轴系是否能可靠地运转，不仅取决于轴系的结构设计、材料和制造，而且更重要的是取决于轴系的安装质量。

轴系校中、安装质量不佳，会造成轴承发热，尾轴承过度磨损、密封装置损坏和轴系振动等。

因此，轴系校中是按照一定的原理和方法，将轴系布置成某种轴线状态，使各轴承上的负荷，各轴段内的应力、弯矩、转角等尽可能在允许值的范围内或取得合理的数值，从而保证轴系安全、可靠地运转。

2、轴系校中的原理和方法轴系校中可以分为以下3种：1）直线校中根据轴系的理论中心线，将轴系各轴承中心布置成一条直线，这一过程称为直线校中。

仅此原理的校中方法在产生中采用以下方法进行：1）按法兰上严格规定的偏中值校中法。

按直线校中时，各轴的连线应为一条直线，即偏移值δ=0、曲折值ф=0，生产中规定：δ≤、ф≤m。

测量时，直尺—塞尺法或指针法。

（2）光学仪器校中法。

光学准直仪或投射仪校中轴系。

以光学仪器的光轴作为轴系理论中心线来校准人字架、尾轴管、中间轴承等轴系部件的位置，是这些部件的中心线与主光轴重合。

该法校中部件定位精度高、效率高。

多用于成批建造的中、小型船舶。

2）按轴承上允许负荷校中根据轴系的结构特点，确定轴承上允许的负荷的范围，校中时通过调节中间轴承的位置使轴系各轴承上的实际负荷在允许范围之内，这一过程称为按轴系允许负荷校中。

船舶推进轴系的一般布置和校中计算

船舶推进轴系的一般布置和校中计算付品森【摘要】Sailing safety of a ship is directly concerned with the quality of the alignment of propulsion shafting, which is inlfuenced by many factors, such as process precision of ship shaft, installation bending of shafting, hull distortion, quality of operation personnel and so on. This paper introduces the principles and methods for the calculation of general arrangement and alignment of propulsion shafting, and especially presents principle, calculation procedure and algorithm of rational load method. Taking an ocean engineering vessel as an example, it describes method, program, procedure and analysis of jack-up test in detail.%船舶推进轴系校中质量的好坏直接关系到船舶的航行安全，而影响轴系校中质量的因素很多，如船轴的加工精度、轴系的安装弯曲、船体变形、操作人员素质等。

文中介绍了船舶推进轴系一般布置和校中计算的一些原理和方法，重点介绍合理负荷法的原理、计算步骤和计算方法等，并以某海洋工程船为例，详述了顶举试验的方法、程序和步骤与分析。

【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P66-73)【关键词】推进轴系;平轴法;合理负荷法;顶举试验【作者】付品森【作者单位】博格普迅推进器国际贸易上海有限公司上海200050【正文语种】中文【中图分类】U664.2船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，轴系把柴油机的曲轴动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨在水中转动的阻力矩，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给推力轴承，克服船舶航行中的阻力，实现推动船舶航行的目的。

轴的设计计算

轴的设计计算轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度和刚度要求。

一、轴的强度计算进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。

对于仅仅承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。

此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。

下面介绍几种常用的计算方法：按扭转强度条件计算。

1、按扭转强度估算轴的直径对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴，应按扭转强度条件计算轴的直径。

若有弯矩作用，可用降低许用应力的方法来考虑其影响。

扭转强度约束条件为：[]式中：为轴危险截面的最大扭剪应力(MPa)；为轴所传递的转矩(N.mm)；为轴危险截面的抗扭截面模量()；P为轴所传递的功率(kW)；n为轴的转速(r/min)；[]为轴的许用扭剪应力(MPa)；对实心圆轴，,以此代入上式，可得扭转强度条件的设计式：式中：C为由轴的材料和受载情况决定的系数。

当弯矩相对转矩很小时，C值取较小值，[]取较大值；反之，C取较大值，[]取较小值。

应用上式求出的值，一般作为轴受转矩作用段最细处的直径，一般是轴端直径。

若计算的轴段有键槽，则会削弱轴的强度，作为补偿，此时应将计算所得的直径适当增大，若该轴段同一剖面上有一个键槽，则将d增大5%，若有两个键槽，则增大10%。

此外，也可采用经验公式来估算轴的直径。

如在一般减速器中，高速输入轴的直径可按与之相联的电机轴的直径估算：；各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距估算，。

几种轴的材料的[]和C值轴的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi []12～2012～2520～3030～4040～52160～135148～125135～118118～107107～982、按弯扭合成强度条件校核计算对于同时承受弯矩和转矩的轴，可根据转矩和弯矩的合成强度进行计算。

船舶轴系校中计算方法分析

船舶轴系校中计算方法分析作者：周广岭来源：《广东造船》2017年第05期摘要：本文从建立船舶轴系对中计算坐标系开始，分别介绍三弯矩法、传递矩阵法、有限元法三种计算方法的基本原理及其要点，并对三种方法进行简要的比较分析。

关键词：轴系；校中计算；分析中图分类号：U664.2 文献标识码：AShip’s Shafting Alignment Calculation MethodsZHOU Guangling（ Guangzhou Shipyard International Co.， Ltd. Guangzhou 511462 ）Abstract：Starting from building coordinate system for ship’s shafting alignment calculation，this paper introduces the basic principles and key points of the three-moment， transfer matrix and finite element methods of the shafting alignment calculation respectively， compares and analyzes the three methods briefly.Key words： Shafting； Alignment calculation； Analysis1 前言目前轴系校中计算方法基本都采用静态校中方法，它假定轴系各个轴承为刚性支点，推进轴系视为刚性铰支上的连续梁。

其使用较为广泛的计算方法有三种：三弯矩法；传递矩阵法；有限元法。

2 坐标系及模型的简化处理2.1 坐标系的建立选取船舶螺旋桨末端作为坐标系原点；选取船舶校中轴系的理论中心线作为x轴，其正向指向船首；过原点垂直x轴的作为z轴，其正方向向上；规定y轴以面向船首指向右舷为正方向。

轴系校中

大型船舶轴系负荷校中摘要本文依据57300吨散货轮主机轴系的安装工艺，对主机轴系的校中采用合理负荷校中方法，它是一种经过改进的计算方法,将使从曲轴主轴承到尾轴管前轴承的各个轴承负荷分配情况更趋合理。

因此,在某种意义上也可以说是原来轴系合理校中计算的推广，是根据轴系各轴承负荷分配情况来决定的。

按校中计算的要求校中轴系，是一种使全轴系负荷合理分配的校中方法，其实质是在遵守规定的负荷、应力、转角等限制条件下，通过校中计算确定各轴承的合理垂向位移，使轴系安装成规定的曲线状态，以达到全轴系各轴承负荷合理分配。

英文摘要：The 57300dwt crude oil tanker was built for China Ocean Shipping Group Co.by our company ,it’s main propeller employed aft-engined direct propulsion ,the main engine is DALIAN-MAN B&W6S50MC-C type of marine low speed diesel engine ,and used fixed pitch keyless hydraulic propeller.The assembly of shafting employed calibration numeration .The assembly of the main engine can be divided into three sections on board ,the whole engine was positioned and the epoxy gasket was casted when the ship was in the sea .In order to make the assignment of load of each bearing more reasonable ,and to make the bending moment and corner was assigned reasonably on the supporting section specified in the allowed range ,the shafting calibration of the ship emploied jack-up methord to test plummer block ,the forward shaft of tail pipe and main bearing7# ,bearing 8# ,and improved the assembly procedure to the type of main engine in accordance with MAN B&W , increased the measurement of torsional level and sag of the main engine ,furthermore it paid attention to the control of the differential distance of the main engine in the sixth cylinder wall .This article discusses the data analysis in the procedure of the assembly of the main engine and the calibration of the shafting .关键词主机轴系扭曲度下挠度臂距差负荷前言174000t散货轮是我公司为希腊远洋运输公司建造的散货轮，目前是我公司建造的最大吨位的散货轮。

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。

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一
大，降低了整个系统回旋（称横向）动的刚度，或振使得螺旋桨的叶片次激励可能在主机工作转速范围
内引起共振。因此，需重新进行轴系回旋振动的计
算，以确认减少轴承数量的方案是否切实可行。
量法。
２轴系校中计算模型的简单介绍
Ｓｈｅｅｃｎｒｓｍｏｇｃｌｕａｉｎｆｔｒｅｋｎｄｆｓａｔｎｌｎｅｔｃｍｏｔａｔａｎａｃｌｔｏｓｏｈｅｉｓｏｈｆｉｇａｉｍｎｇ
ＧｏＷｅｉＣｉｕｉｇａｎｉｅｕＳｌｎ
（）其他条件不变的情况下，少连续梁支２在减点的数目将引起各支点处的负荷及各梁截面处剪力与弯矩值的变化。（）型船舶的轴系一般较短，承轴承的数３大支目较少，因此仅考虑取消尾轴管前轴承或中间轴轴
系校中状态相应变化的情况予以简单介绍。
１前
言
（）１船舶轴系可简化为不同截面、点高度不支在同一水平线上且带有均布载荷与集中载荷的连续
梁。
大型船舶的轴系校中计算对于因装载情况、海况、温度等因素引起的船体变形的考虑，在很大程度上会影响到计算结果的准确性。迄今为止，管人尽ｔＸ实际船舶的船体变形问题尚未形成一种量化的＇￣ｆｌ
承的方案。（）４支点数目减少后，于连可能的变形趋势却有比较致的认识。在大量统计数据的基础上，ＮＭＡ－ＢＷ和ＷａｓａＮＤ两大低速柴油机专利公司提＆ｔｌｒｉ．Ｓ出了以下对船体变形影响的补偿措施。ａ．主机安装预变形法ｂ．减少支承轴承数量法本文涉及的是第二种方法，即减少支承轴承数
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２００７年１Ｏ月第５期
船
舶
Ｏｃｏｅ，２０ｔｂｒ０７
Ｎ０．５
ＳＰ＆ＢＨＩ０ＡＴ
［船舶轮机］
三种轴系校中计算方案的比较
高文杰崔素玲
（渤船重工船研所葫芦岛１５０２０４）
ｏｈｐｐｐｕｓｏｈｔｎｌｇｆｓｉｒｏｌｉｎｓａｉｇａｉｎｍｅｔｎｓｒｂｓａｎｒａｉｇｏｔｚｄｔｅｄｉａｇｅｓｌｓａｉｍｅｔｄｓｇｆｎ，ａｄｄｅｃｅｎｉｃｅｓｎｐｉｅｒｎｎｌｒｅｖｓｅ ’ ｌｇｉｍｉｎｎｅｉｎｔｒｕｈｃｍｐｒｎａｃｌｔｎｆｔｅｉｄｆｐｏｕｓｏｈｔｇａｉｍｅｔｈｇｏａｇｃｕａｉｓｏｈｒｅｋｎｓｏｒｐｌｉｎｓａｉｇｏｉｌｏｆｎｌｎｎ．
Ｋｅｙｗｏｄｈｌｄｉｔｒｉｎ；ｐｒｐｓｏｈｆｉｇ；ｓａｔｇａｉｎｍｅ；ｂａｎｏｄ；ｔｔｄｂｒｎｒｓ：ｕｌｓｏｔｏｏｕｌｉｎｓａｔｎｈｆｉｌｇｎｎｔｅｒｇｌａｉｉｅｏｇｌｉ
ＡｂｔａｔＴｉｒｉｌｎｒｄｃｓｔｅｆｃｏｓｏｕｌｉｔｒｏｈｔｓｏｌｅｔｋｎｉｔｏｓｅａｉｎｉａｃｌｔｎｓｒｃ：ｈｓａｃｅｉｔｕｅｈｔｒｎｈｌｄｓｏｉｎｔａｈｕｄｂｅｎｏｃｎｉｒｔｎｃｌｕａｉｔｏａｔａｄｏｏ
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［收稿日期］０７— ２０６—１９【作者简介】高文杰（９５５一）男．１６．．汉族，湖北汉川人，高级工程师．主要从事船舶轮机设计。崔素玲（９５６一）女．１６．．汉族，辽宁黑山人．高级工程师，主要从事船舶轮机设计。
［关键词］船体变形；推进轴系；轴系校中；轴承负荷；斜镗孑Ｌ［摘要］介绍了船舶推进轴系校中计算对船体变形影响的一些考虑，并通过三种轴系校中计算方案的比较给［文献标识码］Ａ［文章编号］０１９５（０７０１０ — ８５２０）５—０３ｏ０６一４出了大型船舶校中设计更趋于优化的一种改进倾向。［中图分类号］６４２Ｕ６、１
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三种轴系校中计算方案的比较
行的校中计算。分为三种情况：方案一：原设计轴系的校中计算。
为便于对轴系校中计算有一般性的了解，先对轴系校中计算模型及因计算模型的改变可能引起轴
３具体计算方案的比较
下面是对渤船重工以ＷａｔｌＲＡ８－用ｒｉｓ￣６Ｔ６ＴＢ船
主机为动力装置的１４００ｔ壳散货船轴系所进７０双