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1、概论中间轴系的安装包括两个内容：校中和固定校中：调整和确定中间轴及其轴承的位置固定：为轴承配置垫片和紧固螺栓，将其固定在基座上，联轴。第1页/共30页轴系校中前的准备工作轴系零部件的加工及装配完成后方可上船安装；轴系各设备基座的位置和面板的高度应符合图纸要求；基座的固定垫片要焊接并加工完毕，为了刮削活动垫的需要，可把固定垫加工成1100的斜度；对于中间轴仅有一个中间轴承时，应设置临时轴承，以便使中间轴具有两个支承点，临时轴承的位置应当在轴长的0.180.22倍范围内，以防止端部因自重下垂而影响校中的准确度；轴系校中时船舶浮态尽量符合船舶运行时的状态，一般要求船体尾部吃水高于轴系中心线0.5m以
2、上即可 第2页/共30页轴系校中的含义是指按一定的要求和方法，将轴系敷设成某种状态，处于这种状态下的轴系，其轴承的负荷及各轴段内的应力都处在允许范围之内，或具有最佳的数值，从而可保证轴系持续正常地运转。第3页/共30页校中的分类按直线性校中原理校中：按法兰上严格规定的偏中值校中；按法兰上计算的允许偏中值校中；按光学仪器校中；用样轴校中。按轴承上允许负荷校中：是根据各种轴系的结构特点确定轴承上负荷的允许范围，并在校中时通过调节轴承的位置使轴系各轴承上的实际负荷都处在允许值范围内。按这种原理校中的轴系是成曲线安装的。常用方法有：测力计法和按法兰上计算的允许偏中值(计算允差)法两种。按轴承上合理（或
3、最佳）负荷校中：按轴承合理位置校中；按法兰合理偏中校中。其实质是在遵守规定的轴承负荷、应力、转角等限制条件下，通过校中计算以确定各轴承的合理位置，将轴系安装成规定的曲线状态，以达到使各个轴承上的负荷合理分配。第4页/共30页轴系校中质量对轴系及船舶正常运行的影响对尾轴管轴承磨损的影响：尾轴末端上的螺旋桨使尾轴在尾轴管内往往呈弯曲状态，造成尾轴与尾轴承不均匀地接触，即在此轴承后边缘处形成局部接触，造成“单边承荷”。对船舶振动的影响：船体的强制振动是由于受到螺旋桨的桨叶数或桨叶数的整数倍数相当的振动频率的强制振动所造成的，当轴系校中合理时，其振幅就会显著减小对减速箱齿轮正常啮合的影响：若轴系校中不
4、良，或由于轴系校中不良而造成尾轴管轴系急剧磨损，均会造成大齿轮轴前后两个轴承上的负荷不等，而产生负荷差。第5页/共30页影响轴系校中质量的因素传动轴加工误差的影响由于轴加工的不正确，轴系在旋转中，轴的轴线与轴承中线的相对位置不断地发生周期性的变化，从而使轴承负荷也发生周期变化，以致造成轴在放置中对轴承不断地冲击，使轴系产生振动。轴系安装弯曲的影响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，此附加负荷的大小及方向由轴系的弯曲度及方向所决定。因此，轴系安装弯曲在各轴承上所造成的附加负荷及在轴内所造成的弯曲应力，均不得超过允许范围。第6页/共30页船体变形的影响船体的纵中变形所引起的轴系弯
5、曲不大，这种弯曲在轴承上所造成的附加负荷及在轴内造成的弯曲应力亦不大，故对轴系校中质量影响不大；船舶下水前后由于船体变形所造成的轴系弯曲变形在一般情况下并不太严重，故有可能在船台上将轴系校中好；船体局部变形会造成轴系不允许的弯曲，故力求避免；船体由于温差所引起的变形在早晨时半左右为最稳定，且变形量为最小，因此轴系排正的检查应在上午9.00前或阴雨天或晚上进行并要求尽可能连续完成，报检时也不可以分两次检验。第7页/共30页轴法兰端下垂的影响在用法兰校中时，须将所测得的偏移及曲折值按法兰的下垂量及偏转度进行修正，故临时支撑最好置于距法兰0.2倍左右轴长处。轴系结构设计的影响船舶轴系的结构设计对轴系
6、校中的主要影响因素是轴承跨距。轴系的轴承跨距愈小，轴承的“负荷影响数”就愈高，从有利于轴系校中的观点出发，轴系设计时应尽可能采取较大的轴承跨距。当然轴承跨距也不能过大，它还受到轴系挠度、振动、轴承比压等的限制。第8页/共30页轴系校中质量的评估 综上所述，为确保轴系运转的可靠性，除确保轴系结构设计及加工的质量外，对轴系校中的质量应实行管理和监督。为此，应制定出评定轴系校中质量的准则，作为进行校中计算、施工和检验的依据。由于影响轴系工作可靠性的因素相当复杂，其中有些因素(如船体变形、轴系振动、支承刚度等等)尚处于研究中，故着重介绍当前国内外作为控制和评估轴系校中质量的有关限制和要求。第9页/共3
7、0页轴承负荷的限制轴系在运转时，各个轴承不仅承受轴自重及外载荷所施加的正向(向下)垂直负荷，还有可能承受水平方向、甚至反向(向上)垂直负荷，而且由于轴不适当的弯曲，还可能承受“边缘负荷”。由此，在轴系校中时，对轴承有关负荷要给予限制，例如：轴承必须承受正向负荷，不允许承受反向负荷或不承荷(脱空)；各轴承上负荷应较均匀地分布；不承受水平负荷或将水平负荷减到最小程度；各轴承的比压应符合一定范围；轴承的最大允许负荷应符合下列的规定：Rmax=Pfds 式中：Rmax轴承最大允许负荷，N；P：轴承衬材料的允许比压，MPa；ds：轴承中轴颈的外径，mm；Z：轴承衬长度，mm。第10页/共30页轴承衬的允
8、许比压见教材；轴系中任一轴承的最小允许负荷，应不小于相邻两跨上轴的自重和外载荷等所有重量的20；推力轴前、后两支撑轴承上的负荷应尽可能地相等，若有负荷差通常也应小于两支撑轴承跨距间的自重及推力盘重量之和的20。减速器大齿轮轴前后两轴承的负荷应尽可能相等，允许的负荷差一般应由制造厂规定。在没有规定值时，取不超过两轴承跨距问轴的重量及大齿轮重量之和的20。第11页/共30页轴承位移量和轴斜度(转角)的限制通常情况下，轴承的位移量是以轴系理论中心线(轴系基线)为基准线进行计算的。理论中心线取为通过尾轴管前、后两轴承中心的直线。轴承的位移必须限制在由它所造成的轴承负荷和轴内应力均不得超过允许的范围，且
9、轴的斜度(转角)亦不得超过下述的允许规定。此外，还不致引起轴系连接的困难。尾轴在尾轴管轴承中的斜度(转角)，必须符合下列允许范围：白合金尾轴管轴承 max2.510-4rad铁梨木尾轴管轴承 max310-4rad如超过此允许范围，且不能用调整中间轴承的位移量校正的情况下，则需采用斜镗尾轴管的措施来弥补。第12页/共30页轴上弯曲应力(或扭矩)的限制尽管轴系由于超过弯应力发生断裂是罕见的，但是，也应该重视这种破坏因素的存在，故对轴上的应力，其中包括轴系因安装弯曲产生的附加弯曲应力和传递扭矩有关的剪应力，必须加以限制。根据船舶建造规范和生产部门的要求，轴系校中时轴上允许的弯曲应力规定为：螺旋桨轴
10、p20MPa；尾轴p20MPa；中间轴p20MPa；推力轴p15MPa；减速器轴p10MPa对于直接与柴油主机连接的轴系，校中时应使作用在柴油机曲轴输出法兰处的弯矩和剪应力均不得超过制造厂的规定，曲轴的臂距差也应符合制造厂的规定。第13页/共30页法兰上的允许偏移、曲折此外，目前船厂中应用很广的连接法兰上的允许偏移、曲折校中法、校中时所确定的允许偏移、曲折值(由校中计算求得)，应满足上述校中质量的评定准则，因此偏移、曲折值应由轴承允许负荷、轴上允许应力等相应参数确定。必须指出的是，轴系校中质量评定准则，是基于轴系处于正常工况运转条件下提出的。实际施工时，船舶尚处于码头系泊阶段甚至船台建造阶段，
11、因此所有校中计算的结果均必须满足运转中轴系的受力要求(热态要求)，并据此而规定建造阶段进行轴系校中时的要求(冷态要求)。第14页/共30页轴系的直线校中及安装在进行轴系校中时尽可能地将尾轴、中问轴、推力轴及发动机轴排成一条直线，以保证轴系基本在无弯曲的状态下运转。这就是所谓的轴系按直线性校中原理。生产中常应用的校中方法有：按连接法兰上严格规定的偏中值(偏移、曲折)校中轴系按法兰上计算的允许偏中值校中用光学仪器按直线性要求校中中间轴承或中间轴第15页/共30页按法兰上严格规定的偏移曲折校中校中原理轴加工时规定其法兰外圆与轴颈同轴，法兰端面与轴心线垂直，故毗邻两根轴以其法兰连接时，如果两轴的连接法
12、兰达到同轴，则此毗邻的两根轴亦同轴(这是把轴作为刚体看待，未考虑轴的挠度及加工误差)，反之则不同轴。偏移，系指两法兰的轴心线不重合，但平行。曲折，系指两法兰的轴心线交叉成一定角度。显然，在进行轴系校中时，只要逐段地调节毗邻两轴的位置，使轴系中每对连接法兰上的偏移及曲折均为零(即=0，=0)，这时如忽略法兰因轴端自重下垂的影响，则可认为像这样校中好后的轴系具有直线性。第16页/共30页校中方法：直尺、塞尺：适用于各轴段之普通法兰。简单、省时，但精度不高。当法兰加工精度不高，在法兰和轴线之间有偏心或不垂直，连接法兰的直径不相等,表面不平整,以及用齿轮式、牙嵌式和封闭式联轴器连接时,则不能用此法。指
13、针装置：在轴的法兰上安装两对方向相反的指针，用塞尺测量其间隙。采用此法可提高轴系找中精度，在测量过程中，两相邻轴是转动的，而偏移和曲折取其转动前后的平均值，这样可以避免轴法兰机械加工误差对轴系找对象精度的影响。百分表法：把指针改为百分表，轴转动时原来间隙值的变化可以在百分表上直接读出，其偏移和曲折值的计算公式与指针法完全相同。精度较高，尤其适用于测量空间位置不很方便时。第17页/共30页按法兰偏移和曲折值校中的严格规定在很长的一段时期内，各国在按直线性校中轴系时，对法兰上的允许偏中值都曾作过严格的规定，最初对允许的偏中值规定极严，即规定偏移 0.05mm，曲折 0.05mmm。实践证明，对法兰
14、上的偏中值规定得如此苛刻是没有必要的，不仅在施工中很难达到，而且给轴系校中安装以及检验带来了许多困难。因此，随后对法兰上的允许偏中值的规定逐步有所放宽：一般规定0.10mm，0.15mmm，有些国家还放宽到0.30mm，0.30mnm。第18页/共30页按法兰校中方法在生产中的应用及评论按法兰上严格规定的偏中值校中轴系的方法，由于简便易行，故仍是目前在我国船厂中使用较多的一种校中方法。采用这种方法校中轴系时，通常是将尾轴先按轴系理论中线安装好，再以尾轴的法兰为基准，由船尾向船首方向逐段地调整中间轴及推力轴的位置，使各对连接法兰上的偏移和曲折值不超过规定的偏中值。最后，以推力轴的前法兰为基准进行
15、主机定位。在轴系校中好之后，采用垫片及基座螺栓将轴系的各轴承紧固在各自的基座上，用法兰连接螺栓将各轴段连接成一体，并与主机连接起来。第19页/共30页按法兰上的偏中值校中轴系时，应计及法兰因轴端下垂所存在的下垂量及偏转度，在计算法兰的偏移值及曲折值时进行修正。在此必须指出，通过大量的实例证明，对法兰上允许的偏中值作出过高的硬性规定是不符合轴系实际工作情况的。另外，在毫不考虑其结构特点的情况下，对各种轴系法兰上允许的偏中值采取统一的硬性规定，这也是很不科学的。众所周知，轴系具有一定的韧性，而且长径比大的轴系(如长轴系)，其韧性更好，在一定的弯曲状态下仍能正常工作。故对允许的偏中值可适当放宽。第2
16、0页/共30页轴系按法兰上计算的允许偏中值校中校中原理由理论分析得知，轴系各轴承上的负荷与相应连接法兰上的偏移、曲折的大小有一定的关系，而这种关系可以列成数学方程式进行计算。轴系按法兰上计算的允许偏中值校中的实质，就是用数学计算的方法根据轴承上的允许负荷确定连接法兰上偏中值即偏移、曲折的允许范围，校中时只要使各法兰上的偏移、曲折都处在允许的范围之内，即可保证各轴承上的负荷处于允许的范围之内。长轴系及短轴系在按法兰上计算的允许偏中值的计算方法见教材p95。第21页/共30页按法兰上计算的允许偏中值校中在生产中的应用及评论具有按法兰校中法简便易行的优点，并且考虑到轴系的结构特点，又具有按轴承上允许
17、负荷及轴内允许弯曲应力计算法兰上允许偏中值的合理性，因此广泛应用。其主要缺点是：连接法兰上允许偏中值的计算是近似的，是不严格的。例如，轴系实际上是由若干个非等距的轴承所支承，而长轴系允许法兰偏中值的计算，则是将轴系作为由等距的轴承支承的情况下进行的；其次，各连接法兰上的允许偏中值，是根据轴系全部轴承上附加负荷允许平均设计负荷的50统一确定的，故所有连接法兰上的允许偏中值都一样，而不是按各个轴承的允许负荷大小确定相应法兰上的允许偏中值，再者，短轴系的计算甚为复杂。通过实践确认，按法兰上计算的允许偏中值校中轴系的方法，主要适用于中、小型船舶的长轴系，对于其他类型的轴系，尤其是大型船舶的短轴系，则不
18、宜采用。第22页/共30页光学法以仪器的光轴作为理论中心线校正人字架、尾拄、尾轴管、中间轴承等的位置，使其孔中心线与光轴同轴。第23页/共30页光学仪器校中人字架在车间里完全加工好的人字架，利用光学仪器进行校中安装，则可免除在现场用专门镗孔设备就地进行人字架镗孔。其施工过程如下：将在车间里完全加工好的人字架运到现场，利用专门的安装夹具支撑在船尾安装的部位。在人字架孔中用两个定位圆盘同轴装入一根空心样轴，并在空心样轴两端各装一个光靶，光靶的中心经调节应与样轴的轴心线重合，样轴用支座支持，支座用调节螺栓及滑板安放在底板上，底板用支架临时连接在船体上。校中时，按基准光学仪器所投射的十字线调节样轴的位
19、置，直到样轴两端光靶的十字线与仪器的十字线同时重合为止，则此人字架可认为已按轴系中线校中好了。这时用点焊将人字架焊在船体上，再用光学仪器校验一次人字架的位置后，将人字架与船尾完全焊牢。在焊接时应采取措施防止人字架移动和变形。小吨位单轴系船舶。大吨位船舶通常是在车间内进行粗镗，留下的精加工余量待在船体上装配焊接好之后，再用镗排现场进行镗孔。第24页/共30页用光学仪器校中中间轴承校中时，先在安装中间轴承的基座上装一安装夹具，如图所示。在夹具的两个可调节支架的孔中各装一个光靶，光靶中心经调节应与支架孔中心线重合。调节支架的位置，使其孔中的两个光靶中心均与基准光学仪的主光轴重合。然后从可调支架孔中取
20、出光靶，装入一根空心样轴，此样轴的两端各同轴地安装着一个光靶。将所需校中的中间轴承套在样轴上(用纸垫将轴承上部的油隙压死)。然后，再按基准光学仪精确校准样轴的位置，使其两端的光靶中心与仪器主光靶完全重合，则此轴承就达到了按轴系中线定位。全部中间轴承逐个地校中好之后，在各轴承下配制垫块和定位螺栓，并将其紧固在基座上。通常在配好垫块后和用基座螺栓紧固之前再校验一次样轴的位置.全部中间轴承校中并紧固之后，就可以将中间轴装入各自的轴承上，并用法兰螺栓连接好整根轴系。第25页/共30页第26页/共30页用光学仪器校中中间轴校中时将中间轴承用调节螺栓安放在各自的基座上，并按基准光学仪要求初步校中。然后将距
21、基准光学仪最远的一根中间轴装在对应的中间轴承上，按基准光学仪的主光轴进行校中。在此中间轴中孔的两端应先同轴地各安装一个光靶。通过调节轴承的位置，使该轴两端的光靶中心均与基准光学仪的主光轴重合。这样就完成了将这根中间轴按轴系中线的校中。然后，由远到近地按此法进行其余各中间轴的校中。全部中间轴校中好后，配制中间轴承垫块，并用定位螺栓将轴承紧固在基座上。最后联轴。第27页/共30页用光学仪器校中在生产中的应用及评论由于光学(包括激光)仪在校中时能获得良好的直线性，故目前在船厂中已较多地用于确定轴系中心线，以代替拉钢丝。光学仪校中轴系时能获得较按法兰校中、拉钢丝线校中等方法高得多的测量精度，从而提高轴
22、系各部件的定位精度，目前多用于成批建造中、小型船舶时轴系校中工作中，尤其是更多地用于以滚动轴承作为中间轴承的轴系校中工作。这是由于这类轴系易磨损的部件不是轴承而是轴，以避免轴系因安装弯曲而在轴内造成过大的附加弯曲应力。可以说这种校中方法是进行滚动轴承轴系校中最为合适的方法。其主要缺点是校中好的轴系，其各轴承上的实际负荷往往呈不合理的分布。这种状况对于大、中型船舶的滑动轴承轴系来说是不合理的。对于这类轴系来说，则不宜采用这种方法进行校中，但可采用光学仪按合理校中计算所确定的轴承最佳位移进行校中。第28页/共30页课堂小结：对中的方法及其适用场合过程 第29页/共30页感谢您的观看！第30页/共30页