船舶轴系校中计算的优化
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船舶推进轴系校中若干技术问题研究
船舶推进轴系校中若干技术问题研究摘要：轴系是许多机械系统的重要组成部分，它的可靠工作是保证这些系统安全运行的基本条件，其工作状态历来受到人们的关注。
如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴折断等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危及工作人员的生命安全，因此对轴系必须进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。
关键词：船舶轴系，轴系校中，技术问题，分析研究1引言船舶推进轴系校中是船舶推进系统设计建造过程中的重要环节，校中质量直接关系到轴系的工作可靠性，从而影响民用船舶的正常营运和舰艇的战技术性能。
因此，如何应用先进的理论方法和现代化设计计算手段，进一步提高轴系校中计算的可信度和轴系校中质量，一直是船舶设计及建造部门极为关注的课题，近年来也取得了一些进展。
尽管如此，相关文献的研究也表明，轴系校中不良仍是引发轴系故障的重要原因，根据劳氏船级社多年收集的轴系故障案例，从理论、实验及轴系运行管理等多角度深入剖析了故障发生原因，认为，轴系校中特性是除振动特性以外对轴系工作可靠性影响最大的一项内在因素。
这些现象说明，有必要对与轴系校中相关的技术问题作更全面、深入的研究。
2船舶推进轴系的主要结构船舶推进轴系安装时,由前向后分为是动力源主机、主要动力传输艉轴及轴承，螺旋浆旋转对水的推力经轴系传输回到主机，经与主机连接的基座作用使船舶运动，轴系部件通过联轴器、锥面压装与对接法兰进行连接。
螺旋桨是船舶前进推力的起源点，轴系将水的反作用力传输给船体。
螺旋桨分为固定与可调节螺距桨；艉轴后端连接螺旋桨，穿过尾轴管前后轴承后；前端与中间轴连接，尾轴穿过前后轴，直接摩擦前后轴承。
安装在尾轴管前后端的尾轴轴承多为双轴承，对尾轴承的加工精度提出了很高要求，制造材料通常选用树脂或白合金。
船舶推进轴系应根据其设计要求，选择是否安装中间轴；中间轴安装时，两端法兰螺栓多通过压装方式安装。
基于ANSYS的船舶轴系校中优化计算
１ ４
维普资讯
基于 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 的船舶轴系校中优化计算 王金娥 间轴 ９ ３０ｍ， ． 支承轴承包括前 、 艉管轴承 ， ７ 后 中 间轴承， 推力轴承和 ５ 个主机轴承， 各轴承支承刚
度 ５ ０ ／ 。 ×１９ ｍ Ｎ
文件应该参数化建立模 型， 参数化提取变量并设 定状态变量和目标函数 ；
（） 明优化变量 ， ４声 选择优化工具或优化计 算方法 ， 指定优化循环控制方式 ， 进行优化分析 ； （） ５ 查看设计序列结果和分析结果。 优化设计数据的流 向见 图 ２ Ｎ Ｙ 优化设 。Ａ Ｓ Ｓ 计计算方法有零 阶方法 、 一阶方法 、 随机搜索法 、 等步长搜索法 、 乘子计算法 和最优梯度法。一 阶 方法将真实的有限元结果最 小化 ， 而不是对其进 行逼近数值操作 ， 计算精度高 ， 因此这里采用一阶
主要 约束 条件 有
Ｒｆｉ ≤ Ｒ ≤ Ｒ ａ ｘ
ｉ ≤ ≤
化计算方法， 讨论 了船舶轴系合理校 中的最优化 设计 。
随着计算机技术 和有 限元理论的发展及广 泛应
用， 出现 了很多通 用有限元 计算软 件， Ａ ＳＳ 如 ＮＹ 、 艇℃，Ａ＇ Ａ Ｎ ＳＲ Ｎ等， Ｉ 为工程设计和计算提供 了支持。
支反力 、 最大支反力 ； ｆ Ｐ 、 Ｐ ｆ ～ 分别为轴 承 ｉ 的最小 比压 、 比压 、 最大 比压 ； 、一 分别为尾管 ０ 后轴承支点处的转角 、 最大允许转角。
１ 轴 系校 中优化 计算模 型
１ １ 目标 函数 ．
２ 轴 系校 中有 限元模型
以一大型船舶的推进轴 系为研究对象 ， 系 轴
了详细 的建摸过程 和优化计算 步骤 ， 通过 工程 实例 验证 了该 方法 的适用 性 ， 并 对工 程设计 具 有一 定 的指 导
维普资讯
基于 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 的船舶轴系校中优化计算 王金娥 间轴 ９ ３０ｍ， ． 支承轴承包括前 、 艉管轴承 ， ７ 后 中 间轴承， 推力轴承和 ５ 个主机轴承， 各轴承支承刚
度 ５ ０ ／ 。 ×１９ ｍ Ｎ
文件应该参数化建立模 型， 参数化提取变量并设 定状态变量和目标函数 ；
（） 明优化变量 ， ４声 选择优化工具或优化计 算方法 ， 指定优化循环控制方式 ， 进行优化分析 ； （） ５ 查看设计序列结果和分析结果。 优化设计数据的流 向见 图 ２ Ｎ Ｙ 优化设 。Ａ Ｓ Ｓ 计计算方法有零 阶方法 、 一阶方法 、 随机搜索法 、 等步长搜索法 、 乘子计算法 和最优梯度法。一 阶 方法将真实的有限元结果最 小化 ， 而不是对其进 行逼近数值操作 ， 计算精度高 ， 因此这里采用一阶
主要 约束 条件 有
Ｒｆｉ ≤ Ｒ ≤ Ｒ ａ ｘ
ｉ ≤ ≤
化计算方法， 讨论 了船舶轴系合理校 中的最优化 设计 。
随着计算机技术 和有 限元理论的发展及广 泛应
用， 出现 了很多通 用有限元 计算软 件， Ａ ＳＳ 如 ＮＹ 、 艇℃，Ａ＇ Ａ Ｎ ＳＲ Ｎ等， Ｉ 为工程设计和计算提供 了支持。
支反力 、 最大支反力 ； ｆ Ｐ 、 Ｐ ｆ ～ 分别为轴 承 ｉ 的最小 比压 、 比压 、 最大 比压 ； 、一 分别为尾管 ０ 后轴承支点处的转角 、 最大允许转角。
１ 轴 系校 中优化 计算模 型
１ １ 目标 函数 ．
２ 轴 系校 中有 限元模型
以一大型船舶的推进轴 系为研究对象 ， 系 轴
了详细 的建摸过程 和优化计算 步骤 ， 通过 工程 实例 验证 了该 方法 的适用 性 ， 并 对工 程设计 具 有一 定 的指 导
船舶轴系合理校中及其影响因素分析
v ertica l component D ISTANCE OFFSET
[m]
[mm ]
LOAD [N]
A ftBea ring 1
1. 232
0. 00
112 997
M idBear ing 2 ForwBearing 3
6. 332 11. 435
0. 00 0. 00
27 173 74 009
线校中时的反力, A ij、Yj 为反力影响系数和 j 轴承的
偏移。根据轴系的具体情况, 在合理校中计算过程
中, 对轴系中各轴承的变位 进行优化, 使其满足对
轴承反力及其它方面的要求。
假定轴系为刚性支撑, 可以得到如下的合理校 中计算结果:
O pera ting cond ition 2 ( co ld fu lly imm ersed)
77
文章编号: 1006 1355( 2010) 02 0077 03
船舶轴系合理校中及其影响因素分析
钟 涛1, 3, 耿厚才 2, 饶柱石 1, 王西丁 3
( 1. 上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室, 上海 200240; 2. 江南造船 (集团 )有限责任公司 开发研究部, 上海 200023; 3. 中国船舶工业集团公司 第 708研究所, 上海 200011)
众所周知, 船 舶轴系是支撑 在船体上的, 船体 本身是一个弹性体, 所以 船舶轴系是弹 性支承的, 船体的支承刚度对轴系的校中与运行 有着直接的
收稿日期: 2009 - 06- 22 作者简介: 钟涛 ( 1976 - ), 男, 湖 北松滋 市人, 在 读硕士, 目前从 事
船舶动力装置研究。 E m ai:l zhong_sir@ 163. com
船舶轴系校中工序的优化
１ 船 舶技 术情 况
总长
ｌ ２． ０ｍ ８ ８
ｌ ０． ０ｍ ７ ２ ３１ ５ ． ０ｍ
７． ０ｍ ７
③ 通过 调整轴 系 和 主机 ， 各 联接 法 兰 的位 移 使
和 曲折 值达 到轴 系校 中工艺 的要求 ；
④ 对 中间轴进 行平 轴并 联接各 法 兰 ； ⑤ 对轴 系负 荷 、 主机 曲臂差 的测量 、 主机 挠度值
摘
要： 如何提高船舶建造速度 ， 缩短建造周期 ， 是每个船舶建造管理者都在思考的问题。本文介绍通过优 化施
工工序 ， 使船舶轴 系预校 中在船 台阶段实施的尝试 ， 而达到提 速建 造的 Ｅ的。 从 ｔ 关键词 ： 船舶轴 系 ； 校中工序 ； 优化
中图 分 类 号 ： ６ １９ １ Ｕ ７ ．１ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
阶段 ， 以极 大地缩 短建 造周期 。 可
２ ２ １ 在 船 台阶段 的工 作 ．．
①艉 轴 及其 附件安 装结束 ； ② 可调 临时 支 撑 定 位 焊 接 结 束 ， 中间 轴 承 座 Ｉ 和 中间轴承 座 Ⅱ定 位焊 接结束 ， 将 中间轴排 放好 ； 并 ③ 主机 安装结 束 ； ④ 作好 下水 门架 固定艉轴 。
２ １ 船 舶轴 系校 中的作 用 ．
⑨ 对 外 交验 各 法 兰 的螺 栓孔 的镗 孔 ， 加工 各 法
兰 的螺栓 孔 的螺 栓并 冷冻安 装 ；
⑩ 对 轴 系负荷 、 主机 曲臂差 的测 量 、 主机挠度 值
进行 再一 次 的 测 量 并 调 整 到位 ， 对 船 东 、 检 交 并 船 验， 同时对 主机 底座 环氧树 脂 垫片 的浇注工 作 。
加 一定 的 力；
收 稿 日期 ：０ ７一ｌ 一２ ２０ ｌ ７ 作 者 简 介 ： 开 展 （９ ６一） 男 ， 门 船 舶 重 工 股 份 有 限 公 司 机 装 课 郭 １７ ， 厦
改进遗传算法在船舶轴系动态优化校中上的应用
第１ ２卷 第 １期
２ ２钲 ０１
中 国
水
运
ＶｏＩ ２ ．１
Ｊａ ｒ ｎｕ ｙ
Ｎｏ．１ ２０１ ２
１月
Ｃ ｎ Ｗａｔ Ｔｒ ｓ ｈｉ ａ ｅｒ ａｎ ｐｏｒ ｔ
改进 遗传算法在船 舶轴 系动态优化校中上的应用
李世 其 ，杨金 中 ，刘世 平
（ 中科 技 大 学 机 械 科 学 与 Ｚ 程 学 院 ， 湖 北 武 汉 ４ ０ ７ 华 － ３ ０ ４）
期。 二 、 船 体 变 形 及 主机 热 膨 胀
ｒ２ ｃ ｌ ６ －］ 『 ， 一Ｑ） ｌ ２ ６ ｌ ． （） 一 １， ６ ＋ｌ ， ｃ ｊ Ｉ
－
１ ２
１ ２
－ ｌ ６
ｌ ｌ （ ｃ －ｌ（ ｃ ２ ） ６ ４ ）ｊ ６ 一ｌ ＋ ， Ｉ
…
算过程 中，一般 以艉轴管后轴承受力作 为优化 的 目标 函数 ， 个 体和 新 生个 体 的十 进 制 值 。 ０
４ ａｅｏ最 优 解 ．Ｐ ｒｔ
（ ＝ ＋ １ 。 ∑ＫＸ ） ｉ
ｉｌ ＝
（） ３
一
由于 群 体 规 模 的有 限性 和 遗 传 操 作 的 随机 性 ，不 能 保 证
每 个 节 点 有 垂 向 和转 角 ２ 个 自由度 ，轴 系 校 中计 算 时 需 要考
虑轴段的剪切应变 ，此时梁 单元 的单元 刚度矩 阵为 ：
响船体变 形的各种分析 ，但并未给 出如何将这种影 响合理地
引 入 轴 系 校 中过 程 中 。文 献 ＿ 在 分 析 了船 体 变 形 并 考 虑 支 ８ 】 则 撑 轴 承 动 刚 度 的 基 础 上 ，提 出 了 两种 用 于 轴 系 船 台校 中 的设 想 ，但 没 有 具 体 展 开 。为 此 ，有 必 要 以 多 工 况 载 荷 下 的船 体 变 形 及 主 机 热 态 时 的热 膨 胀 分 析 为 基 础 ， 究 如 何 更 加 快 捷 、 研 准 确 地 完 成 船 舶 轴 系 的船 台校 中 ， 以期 使 与 主 机 有 关 的管 路 和 辅 助 机 械 与 船 体 舾 装 工 作 并 列 进 行 ，从 而 缩 短 船 舶 建 造 周
２ ２钲 ０１
中 国
水
运
ＶｏＩ ２ ．１
Ｊａ ｒ ｎｕ ｙ
Ｎｏ．１ ２０１ ２
１月
Ｃ ｎ Ｗａｔ Ｔｒ ｓ ｈｉ ａ ｅｒ ａｎ ｐｏｒ ｔ
改进 遗传算法在船 舶轴 系动态优化校中上的应用
李世 其 ，杨金 中 ，刘世 平
（ 中科 技 大 学 机 械 科 学 与 Ｚ 程 学 院 ， 湖 北 武 汉 ４ ０ ７ 华 － ３ ０ ４）
期。 二 、 船 体 变 形 及 主机 热 膨 胀
ｒ２ ｃ ｌ ６ －］ 『 ， 一Ｑ） ｌ ２ ６ ｌ ． （） 一 １， ６ ＋ｌ ， ｃ ｊ Ｉ
－
１ ２
１ ２
－ ｌ ６
ｌ ｌ （ ｃ －ｌ（ ｃ ２ ） ６ ４ ）ｊ ６ 一ｌ ＋ ， Ｉ
…
算过程 中，一般 以艉轴管后轴承受力作 为优化 的 目标 函数 ， 个 体和 新 生个 体 的十 进 制 值 。 ０
４ ａｅｏ最 优 解 ．Ｐ ｒｔ
（ ＝ ＋ １ 。 ∑ＫＸ ） ｉ
ｉｌ ＝
（） ３
一
由于 群 体 规 模 的有 限性 和 遗 传 操 作 的 随机 性 ，不 能 保 证
每 个 节 点 有 垂 向 和转 角 ２ 个 自由度 ，轴 系 校 中计 算 时 需 要考
虑轴段的剪切应变 ，此时梁 单元 的单元 刚度矩 阵为 ：
响船体变 形的各种分析 ，但并未给 出如何将这种影 响合理地
引 入 轴 系 校 中过 程 中 。文 献 ＿ 在 分 析 了船 体 变 形 并 考 虑 支 ８ 】 则 撑 轴 承 动 刚 度 的 基 础 上 ，提 出 了 两种 用 于 轴 系 船 台校 中 的设 想 ，但 没 有 具 体 展 开 。为 此 ，有 必 要 以 多 工 况 载 荷 下 的船 体 变 形 及 主 机 热 态 时 的热 膨 胀 分 析 为 基 础 ， 究 如 何 更 加 快 捷 、 研 准 确 地 完 成 船 舶 轴 系 的船 台校 中 ， 以期 使 与 主 机 有 关 的管 路 和 辅 助 机 械 与 船 体 舾 装 工 作 并 列 进 行 ，从 而 缩 短 船 舶 建 造 周
考虑减轻轴系弯曲振动的船舶轴系双向校中优化
WANG Jian-wu1, LOU Jing-jun2, LI Xin-yi2, YANG Qing-chao2 (1. Military Representative Office of naval equipment department in Shanghai, Shanghai 210000, China;
关键词：轴系；双向校中优化；弯曲振动；传递功率流
中图分类号：U664.2 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2020)01 – 0140 – 06
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.01.028
Bi-directional alignment optimization of ship shafting in consideration of reducing bending vibration of shaft system
Key words: shafting；optimization of bi-directional alignment；bending vibration；transmission power flow
0 引 言
轴系是船舶推进系统的重要组成，其校中质量对推 进系统乃至整个船舶的长期安全可靠运行具有重要意 义。为改善轴系轴承的负荷分配、轴段应力分布等，使
2. 海军工程大校中不良会引发轴系受力不均及轴系振动，从而导致轴件磨损、零部件松动、轴杆断裂等问 题，将考虑减轻轴系弯曲振动计入轴系校中优化进程，对提高轴系校中质量和运转性能具有重要意义。本文在常规 轴系合理校中的基础上，综合运用奇异函数、传递矩阵法及雷诺方程，将各轴承处振动传递功率流作为优化目标之 一计入了校中计算，并以某船舶推进轴系为例，利用 Isight 优化软件和 Matlab 组件联合编程仿真，对轴系各轴承位 置进行了双向校中优化。研究结果表明，该方法能有效优化各目标函数，优化后推进轴系尾后轴承负荷降低、各轴 承负荷分配更为合理，同时轴系的振动特性也有所改善，达到了更优的校中效果，验证了该方法的合理、有效性。
关键词：轴系；双向校中优化；弯曲振动；传递功率流
中图分类号：U664.2 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2020)01 – 0140 – 06
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.01.028
Bi-directional alignment optimization of ship shafting in consideration of reducing bending vibration of shaft system
Key words: shafting；optimization of bi-directional alignment；bending vibration；transmission power flow
0 引 言
轴系是船舶推进系统的重要组成，其校中质量对推 进系统乃至整个船舶的长期安全可靠运行具有重要意 义。为改善轴系轴承的负荷分配、轴段应力分布等，使
2. 海军工程大校中不良会引发轴系受力不均及轴系振动，从而导致轴件磨损、零部件松动、轴杆断裂等问 题，将考虑减轻轴系弯曲振动计入轴系校中优化进程，对提高轴系校中质量和运转性能具有重要意义。本文在常规 轴系合理校中的基础上，综合运用奇异函数、传递矩阵法及雷诺方程，将各轴承处振动传递功率流作为优化目标之 一计入了校中计算，并以某船舶推进轴系为例，利用 Isight 优化软件和 Matlab 组件联合编程仿真，对轴系各轴承位 置进行了双向校中优化。研究结果表明，该方法能有效优化各目标函数，优化后推进轴系尾后轴承负荷降低、各轴 承负荷分配更为合理，同时轴系的振动特性也有所改善，达到了更优的校中效果，验证了该方法的合理、有效性。
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。
船舶轴系校中计算分析及优化
ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｏ ｆ Ｓ ｈａ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ Ａｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎｔ ｆ ｏ ｒ Ｖｅ ｓ ｓ ｅ ｌ
Ｙｕ ａ ｎ Ｈｅ Ｃａ ｏ Ｘｉ ｎ — ｌ ａ ｉ ２
增刊２ （ 总第 １ ３ ５期 ）
２ ０１ ３年 ９月
船
舶
设
计
通
讯
Ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ２ （ Ｓ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ Ｎ ｏ ． １ ３ ５ ）
Ｓ ｅ ｐ ｔ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０１ ３
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ Ｈ１ Ｐ ＤＥ Ｓ Ｉ ＧＮ
ａ ｎ ｄ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｏ ｆ ｏ ｉ ｌ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ａ ｆ ｔ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ， ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ａ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ａ ｓ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ：
高， 船 舶航 行 时轴 系 的运 行 状 态受 到 重 视 。在 船 舶
船舶轴 系校 中计算分析及优化
袁 鹤 曹信 来 ｚ
（ １ ． 上海交通大学， 上海 ２ ０ ０ ０ ３ ０ ； ２ ． 上 海 船 舶 研 究 设计 院 ， 上海 ２ ０ １ ２ ０ ３ ）
［ 摘 要 ］ 介 绍 了船 舶 轴 系 校 中 的背 景 、 分 类 及 轴 系 合 理 校 中 的基 本 原 理 ， 并利 用 轴 系校 中理 论 ， 对 于 具 体 实 例 中遇 到 的首 密 封
ｏ ｆ Ｓ ｈａ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ Ａｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎｔ ｆ ｏ ｒ Ｖｅ ｓ ｓ ｅ ｌ
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增刊２ （ 总第 １ ３ ５期 ）
２ ０１ ３年 ９月
船
舶
设
计
通
讯
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Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ Ｈ１ Ｐ ＤＥ Ｓ Ｉ ＧＮ
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高， 船 舶航 行 时轴 系 的运 行 状 态受 到 重 视 。在 船 舶
船舶轴 系校 中计算分析及优化
袁 鹤 曹信 来 ｚ
（ １ ． 上海交通大学， 上海 ２ ０ ０ ０ ３ ０ ； ２ ． 上 海 船 舶 研 究 设计 院 ， 上海 ２ ０ １ ２ ０ ３ ）
［ 摘 要 ］ 介 绍 了船 舶 轴 系 校 中 的背 景 、 分 类 及 轴 系 合 理 校 中 的基 本 原 理 ， 并利 用 轴 系校 中理 论 ， 对 于 具 体 实 例 中遇 到 的首 密 封
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Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｉ ｃ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
负荷会转移到柴油机输出￣Ａ ｇ ＃ １ 主轴承上 ， 即是表
明： 船体变形越大 ， 需事先在 １ 主轴承设置越少负 荷 ，而舵 和≠ ≠ ３ 主轴承上设置越多负荷 。 瓦锡兰柴油机对靠近船艉的后三个主轴承的静
态负荷—般要求如下 ：
０ 引言
船舶推进轴系是用 寺 柴油机的功率传递到螺 旋桨，并将螺旋桨的推力传递到船体 ，从而使船舶 运动 ，它是船舶动力装置的重要组成部份 ，其设计
船级社—般都需要提供其轴系校中 计算书。 文章将
以使用校中计算软件 Ｅ ｎ Ｄｙ ｎ介绍船舶轴系校中计 算的影响因素及校 中计算与优化的方法 。
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｔ ｏｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅａ ｌ ｉ ｎ ｍｅ ｇ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｏａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅｌ ｏ ａ ｄｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｂ ｅ ａ Ｍｎ ｇ ｓ ． Ｉ ｔ
建造的船舶 ，柴油机是在非常浅的吃水状态下进行
轴系校中，这要求考虑对由于船体吃水增加而导致
此种合理校中方法于 ７ ０年代开始应用于轴系设计
中， 从而更新了轴系设计概念和方法 ， 使轴系运行
的船体弯曲变形提前进行补偿 。 根据经验 ，吃水越
深 ，柴油机和轴系的底部船体拱曲变形就越大 ， 这
决于船舶所承受的荷载状态及波浪影响情况 ，同一
的范围内，或具有最佳的数 值，从而保证轴持续正 常运转 。校中计算的目的是在任何状态下 ，所有支
种荷载对不同的船型有不同的影响 ，轴系随着船体 的弯曲而弯曲 ，但又受制于它自身的刚性。对于新
承都需要承受静态负荷 ，另外在船舶的各种服务状
态下 ， 柴油机的所有曲臂档差都应在允许的范围内。
船舶轴系校中计算的优化
文深华 ，马 帅
（ 玉柴船舶动力股份有限公司， 珠海 ５ １ ９ １ ７ ５ ）
摘 要： 对船舶轴系校 中计算的影响因素进行分析，同时简单介绍 Ｅ ｎ Ｄ ｙ ｎ 软件在轴系校中计算过程中的 应用，并结合实船案例分析建立轴系计算模型，进行优化校 中计算，从而实现合理分布轴承负荷，对轴系设
状态大为改善。现时采用低速柴油机的大型自 翻白 ，
ｔ ｆ ￣ ＃ ２ 主Hale Waihona Puke 承的—部份负荷和 主轴承的一小部份
作者简介 ：文深华 （ １ ９ ８ ２ ） ，男，工程师，主要研 究方向：船舶轴系校 中和船用柴油机振动分析。
１ ４ 船舶标准 化工程师
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学术 交流 ・ 标准与技术
的质量好坏， 直陵黝 向 船帕的机动性、 可靠性、 经
济性 。轴系校中计算是将轴作为弹性连续梁进行计 算分析各支承受 睛况 ， 并用调整支 立 置的方法 ，
使全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处在允许
１ 轴 系校中的主要影响因素
１ ． １ 船体变形 影响轴系的主要因素是船体变形。船体变形取
ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ａ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｎｍ ｇ ｅ ｎ ｔ ｆｓ ｏ ｈ ａ ｔ ｆ ｎ ｉ ｇ ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇａ ｌ ｉ ｎｍ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ＂ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ， ＂ ｓ ａ ｇ ， ＂ ｇ ａ ｐ
Ｆ ｓ ｔ ￣ｍ ｂ ＃ １ ） ＜ ＜ ｍ ２ ） ；
而０ ． ８ ｍｂ ＃ ２ ） ｎ １ ｂ ≠ ｝ ３ ） 。
Ａ ｈ ｍ ： ＝ （ ＋ 加 ） ． ｃ． —
ｌ Ｕ
（ ２ ）
式（ ２） 中：
为从冷态到热态主轴承的热
态偏移量 ， ｍ ｍ；ｈ 为柴油机基座面板至曲轴中心 线的距离 ，ｍ ｍ； 为柴油机下部滑油底舱至基 座面板的距离， ｍ ｍ； Ｃ为修正系数 ， 通常取 ０ ． ３ ＾ Ｊ Ｏ ． ５ ， 取决于当前船舶的设计下 ， 船厂的经验 ； 为柴油 机工作温度 ， ℃， 通常取 ５ ５ ￣ Ｃ； 为轴系校 中时的
计和安装具有重要的指导意义。
关键词：轴系校中计算；轴承间 距；偏移值；曲 折值 中图分类号 ：Ｕ ６ ６ ４ ． ２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ５ — ７ ５ ６ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ ． ０ ０ １ ４ ． ０ ４
Ｏｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｈ ａ ｆ ｉｎ ｔ ｇ Ａｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ
Ｗｅ ｎＳ ｈ ｅ ｎ － ｈ ｕ ａ，Ｍ ａＳ ｈ ｕ ａ ｉ
（ Ｙ ｕ ｃ ｈ ａ ｉ Ｍａ ｉ ｒ ｎ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｌ Ｔ Ｄ ． ， Ｚ ｈ ｕ ｈ ａ ｉ ５ １ ９ １ ７ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ Ｐ ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｍ ａ ｒ ｉ ｎ ｅ ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ８ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆＥ ｎ Ｄ ｙ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｌ ｉ ｎｍ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｃ ｏ ｍ ｂ ｎ ｉ ｉ ｎ ｇ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｓ ｈ ｉ ｐ ｓ ， ｉ ｔ ｓ ｅ ｔ ｓ ｕ ｐ
负荷会转移到柴油机输出￣Ａ ｇ ＃ １ 主轴承上 ， 即是表
明： 船体变形越大 ， 需事先在 １ 主轴承设置越少负 荷 ，而舵 和≠ ≠ ３ 主轴承上设置越多负荷 。 瓦锡兰柴油机对靠近船艉的后三个主轴承的静
态负荷—般要求如下 ：
０ 引言
船舶推进轴系是用 寺 柴油机的功率传递到螺 旋桨，并将螺旋桨的推力传递到船体 ，从而使船舶 运动 ，它是船舶动力装置的重要组成部份 ，其设计
船级社—般都需要提供其轴系校中 计算书。 文章将
以使用校中计算软件 Ｅ ｎ Ｄｙ ｎ介绍船舶轴系校中计 算的影响因素及校 中计算与优化的方法 。
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｔ ｏｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅａ ｌ ｉ ｎ ｍｅ ｇ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｏａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅｌ ｏ ａ ｄｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎｉ ｎ ｂ ｅ ａ Ｍｎ ｇ ｓ ． Ｉ ｔ
建造的船舶 ，柴油机是在非常浅的吃水状态下进行
轴系校中，这要求考虑对由于船体吃水增加而导致
此种合理校中方法于 ７ ０年代开始应用于轴系设计
中， 从而更新了轴系设计概念和方法 ， 使轴系运行
的船体弯曲变形提前进行补偿 。 根据经验 ，吃水越
深 ，柴油机和轴系的底部船体拱曲变形就越大 ， 这
决于船舶所承受的荷载状态及波浪影响情况 ，同一
的范围内，或具有最佳的数 值，从而保证轴持续正 常运转 。校中计算的目的是在任何状态下 ，所有支
种荷载对不同的船型有不同的影响 ，轴系随着船体 的弯曲而弯曲 ，但又受制于它自身的刚性。对于新
承都需要承受静态负荷 ，另外在船舶的各种服务状
态下 ， 柴油机的所有曲臂档差都应在允许的范围内。
船舶轴系校中计算的优化
文深华 ，马 帅
（ 玉柴船舶动力股份有限公司， 珠海 ５ １ ９ １ ７ ５ ）
摘 要： 对船舶轴系校 中计算的影响因素进行分析，同时简单介绍 Ｅ ｎ Ｄ ｙ ｎ 软件在轴系校中计算过程中的 应用，并结合实船案例分析建立轴系计算模型，进行优化校 中计算，从而实现合理分布轴承负荷，对轴系设
状态大为改善。现时采用低速柴油机的大型自 翻白 ，
ｔ ｆ ￣ ＃ ２ 主Hale Waihona Puke 承的—部份负荷和 主轴承的一小部份
作者简介 ：文深华 （ １ ９ ８ ２ ） ，男，工程师，主要研 究方向：船舶轴系校 中和船用柴油机振动分析。
１ ４ 船舶标准 化工程师
２ ０ １ ４ ／ １
学术 交流 ・ 标准与技术
的质量好坏， 直陵黝 向 船帕的机动性、 可靠性、 经
济性 。轴系校中计算是将轴作为弹性连续梁进行计 算分析各支承受 睛况 ， 并用调整支 立 置的方法 ，
使全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处在允许
１ 轴 系校中的主要影响因素
１ ． １ 船体变形 影响轴系的主要因素是船体变形。船体变形取
ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ａ ｇ ｕ ｉ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｉ ｎｍ ｇ ｅ ｎ ｔ ｆｓ ｏ ｈ ａ ｔ ｆ ｎ ｉ ｇ ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇａ ｌ ｉ ｎｍ ｇ ｅ ｎ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ＂ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ， ＂ ｓ ａ ｇ ， ＂ ｇ ａ ｐ
Ｆ ｓ ｔ ￣ｍ ｂ ＃ １ ） ＜ ＜ ｍ ２ ） ；
而０ ． ８ ｍｂ ＃ ２ ） ｎ １ ｂ ≠ ｝ ３ ） 。
Ａ ｈ ｍ ： ＝ （ ＋ 加 ） ． ｃ． —
ｌ Ｕ
（ ２ ）
式（ ２） 中：
为从冷态到热态主轴承的热
态偏移量 ， ｍ ｍ；ｈ 为柴油机基座面板至曲轴中心 线的距离 ，ｍ ｍ； 为柴油机下部滑油底舱至基 座面板的距离， ｍ ｍ； Ｃ为修正系数 ， 通常取 ０ ． ３ ＾ Ｊ Ｏ ． ５ ， 取决于当前船舶的设计下 ， 船厂的经验 ； 为柴油 机工作温度 ， ℃， 通常取 ５ ５ ￣ Ｃ； 为轴系校 中时的
计和安装具有重要的指导意义。
关键词：轴系校中计算；轴承间 距；偏移值；曲 折值 中图分类号 ：Ｕ ６ ６ ４ ． ２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１ ０ ０ ５ — ７ ５ ６ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ ． ０ ０ １ ４ ． ０ ４
Ｏｐ ｉ ｔ ｍｉ ｚ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｓ ｈ ａ ｆ ｉｎ ｔ ｇ Ａｌ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ
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（ Ｙ ｕ ｃ ｈ ａ ｉ Ｍａ ｉ ｒ ｎ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｌ Ｔ Ｄ ． ， Ｚ ｈ ｕ ｈ ａ ｉ ５ １ ９ １ ７ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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