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。
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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