CB Z 338-2005 船舶推进轴系校中.pdf
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1、ICS 47.020.20 u 48 备案号:17203-2006r:B 中华人民共和国船舶行业标准船舶推进轴系校中Propulsion shaft alignment of ship 2005-12-12发布060801000003 国防科学技术工业委员会发布CB/Z 338-2005 代替CB丰Z338 1984 2006一05-01实施自lj言本指导性技术文件代替CB*/Z 338 -1984船舶推进轴系校中。本指导性技术文件与CB*/z338-1984相比,主要有以F变化:一一修改了适用范围:一修改了校中计算前的数据准备:一一增加了计算坐标及计算模型的建立:一一对限制条件进行了补充;一
2、一增加了校中计算方法,即三弯矩方程法、传递矩阵法和有限元法:一一增加了运转状态校中计算和带液压联轴器轴系安装计算内容:一一修改了负荷检验法。本指导性技术文件由中国船舶工业集团公司提出。本指导性技术文件由中国船舶工业综合技术经济研究院归口。CB/Z.338-2005 本指导性技术文件起草单位:中国船舶工业综合技术经济研究院、武汉理工大学、武汉船舶职业技术学院。本指导性技术文件主要起草人:周瑞平、徐立华、汪远、张异平、黄政。本指导性技术文件于1984年5月首次发布。CB/Z 338 2005 船舶推进轴系校中1 范围本指导性技术文件规定了中、低速柴油机直接传动、齿轮传动推进轴系校中的计算准备、校中
3、状态、限制条件、校中计算模型、计算内容、施工要则、校中检验等要求。本指导性技术文件适用于船舶推进轴系校中的计算、安装和检验。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件,然而,鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本指导性技术文件。CB/T 3862 船舶机械术语轴系及传动装置3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 CB/T 3862确立的以及下列术语和定义适用于本指导性技术
4、文件。三弯矩方程three-m。mentequation 将实际支承作为实支承,除实支承之外的其它变截面处作为虚支承,列出的方程式。三弯矩法three-moment method 用三弯矩方程对轴系进行校中计算的方法。改进的三弯矩方程improved three-moment equation 在原三弯矩方程基础上进行改进的三弯矩方程。传递矩阵法transfer matrix method 将实际轴系分解为具有简单弹性和动力性质的部件,列出各部件彼此连接端面的状态矢量,利用弹性系统各部件之间的传递关系,列出传递矩阵,根据系统各部件之间的边界条件进行求解的方法。3.5 顶举法jack-up me
5、thod 利用安装在轴承附近的液压千斤顶代替轴承来检验轴系校中后轴承实际负荷的方法。4 轴系校中计算资料准备4. 1 各种传动形式的轴系在校中计算前,均应提供轴系布置图,推力轴、中间轴、幌管轴(若有)、螺旋桨轴图,轴系各组成部件的重量、尺寸,轴承位置、轴承尺寸、轴承的许用比压等。4.2 大型低速柴油机直接传动的推进轴系在校中计算前,还应提供主机的资料,如飞轮重量、推力盘重量、曲轴尺寸、曲轴臂距差值和允差值、主轴承位置及许用负荷、活塞连杆重量、输出法兰允许弯矩和剪力等。4. 3 齿轮传动推进轴系在校中计算前,还应提供主机功率、转速、末级传动小齿轮直径、大齿轮直径、末级传动之前的传动比、斜齿轮的螺
6、旋角与法向角、齿轮箱结构图、齿轮啃合参数、大齿轮重量、大齿轮前后轴承的许用负荷及反力差、热膨胀补偿图等。4.4 若需进行运转状态校中,还应提供螺旋桨水动力参数。CB/ Z 338-2005 5 校中状态5. 1 轴系直线校中直线校中是将轴系(包括与之连接的发动机齿轮箱)以直线状态连接安装,并进行全面的轴系校中计算。5. 2 轴系合理校中5. 2. 1 合理校中是轴系安装普遍采用的方法。它通过校中计算确定各轴承的合理变位,使支撑螺旋桨的服管后轴承的轴承负荷减为最小:把轴承的负荷限制在某个最大与最小之间的范围内:把轴的弯曲应力限制在允许值内:使施加到柴油机输出法兰的弯矩与剪力在允许范围内等。以确保
7、轴系可靠运行,与之连接的发动机和齿轮箱不应因轴系校中不良而至主!J1l害影响。轴系合理校中包括:静态校中、动态校中、运转状态校中。5. 2. 2静态校中假定轴系各轴承为具支去般考虑轴系的热态、i令态和安装K态。5. 2. 2. 1 热态为轴系运行时仍态。若八;fu=P步i碍,一般矢考居由辅连轴承连日齿轮箱大齿轮前后轴承相对冷态时的升高量,一般由制是厂提喉。应未提供的青况下,升高量可输公丸(1)计算。iJ.h=aHiJ.t工艺.:. .飞.(1) 6 限制条件6. 1 轴承的许用比压轴系各轴承的许用比压,a) 白合金幌管轴承:0.8 MPcr, b) 铁梨木幌管轴承:0.3 MPa; c) 橡胶
8、幌管轴承:0.3 MPa; d) 复合材料幌管轴承,最大为0.3 MPa; e) 中间轴承:0.6 MPa; f) 大齿轮轴前后轴承:静态许用值为1MPa,轴系运转状态许用值为3MPa。6. 2 轴承负荷6. 2. 1 轴承负荷应不小于相邻两跨距间所有重量总和的20%。空气中和浸入水中上的情况:螺旋桨。运转状态校中是对6. 2.2 减速齿轮箱大齿轮轴的前、后轴承负荷差,应不超过制造厂的规定。在未提供相应数据的情况下,一般应不超过两轴承间轴段与大齿轮重量之和的20%,但如果提供轴系运转状态校中计算结果,且确认轴承轴瓦分界面是按运转状态校中计算得到的动态合力作用角确定的,此时前、后轴承负荷差可不受
9、20%限制。6.3 轴的附加弯矩应力2 CB/Z 338-2005 各轴的附加弯矩应力,一般应不超过下列允许值:a) 螺旋桨轴、幌轴和中间轴:20MPa; b) 推力轴:15MPa; c) 大齿轮轴:10MPao 6.4 输出端法兰的弯矩和应力大型低速柴油机直接传动的推进轴系,施加到柴油机输出端法兰的弯矩和剪力,应不超过柴油机制造厂规定范围。6.5 艇管后轴承支撑点处截面转角自尾管后轴承支撑点处截面转角一般应不超过3.510-4rad。7 校中计算模型7. 1 坐标系建立取螺旋桨末端为轴系坐标系原点,轴系理论中心线为X轴,正向指向船脂:过原点垂直X轴向上为Z轴正向:按右手法则,Y轴以由纸面朝内
10、指向为正。由xoz组成的平面称为xz平面或垂直平面:由XOY组成的平面称为XY平面或水平面:xz平面上各参量的符号与正方向规定如图1所示:XY平面上各参量的正方向规定同xz平面。z y 。户一集中载荷:q一均布载荷:Zh一轴承变位:8一轴截面转角:G一轴截面剪力(片,2,3); Mi、旅一弯矩;nr一外加力偶:R,一轴承支反力(i=1, 2, 3) 图1校中计算的坐标系和符号7. 2 实际轴系简化7. 2. 1 轴系自重处理7. 2. 1. 1 校中计算时,将幌轴、中间轴、推力轴和减速齿轮箱大齿轮轴的自重均作为均布载荷处理。7. 2. 1. 2 对幌轴浸水或浸泊中的部分,应考虑水及油浮力的影响
11、:对浸泊的轴段,可近似取其在雪气巾重量的90%,对浸水的轴段可取87%。7.2.1.3 锥状轴段,可取其平均直径,按均布载荷计算轴段重量。7.2. 1.4 桨轴螺母、轴套均可作为相应轴段的均布载荷计入。7.2.2 载荷处理7. 2. 2. 1 作用在轴系上的载荷,如螺旋桨、连接法兰、推力盘、飞轮、减速齿轮箱大齿轮等,其与相应轴段等轴径部分,按该轴段均布载荷计入,其他部分按集巾载荷计算,其作用点为各对法兰的连接面或飞轮、推力环、齿轮巾横剖面与轴线交点。7.2.2.2 螺旋桨重量作为集中载荷处理,当螺旋桨浸水时,应考虑浮力的影响。螺旋桨全部浸入水中时,其重量按公式(2)计算。既ff,(p押). (
12、2) 式中:吭一一校中计算时的螺旋桨重量的数值,单位为牛(N); 统一一螺旋桨在雪气中重量的数值,单位为牛(N); p一一螺旋桨材料的密度的数值,单位为千克每立方米Ckg/m3): 3 CB/Z 338-2005 SW一海水密度的数值,单位为千克每立方米(kg/m勺。在一般情况下,允许取近似值:既(0.869 0.871) Ha。7.2. 2.3 螺旋桨在部分浸水时,其重量按公式(3)计算。If;,凡(p一sw)p此.(3) 式中:此一螺旋桨浸水部分重量的数值,单位为牛CN); 此一螺旋桨未浸水部分重量的数值,单位为牛(的。在一般情况下,允许取近似值:既(0.9350.947)院。7.2.2.
13、4 螺旋桨重量的作用点,应取螺旋桨童心向螺旋桨轴线的垂直交点。在未确定螺旋桨重心的情况下,允许取自桨叶中线0.7R处向轴线的垂交点,或近似取桨载中点。7.2.3 柴油机曲轴及往复运动部件处理7.2.3. 1 将柴油机曲轴作为与主轴颈等直径的光轴,按均布载荷处理。7.2.3.2 柴油机各缸的往复及旋转运动部件的重量,包括活塞、十字头、连杆以及扣除与主轴颈等同部分的曲臂重量后,均作为集中载荷叠加在相应于曲柄销中点的梁跨上。7.2.4 轴承支点处理7. 2.4. 1 校中计算时,考虑螺旋桨悬臂作用,靠近螺旋桨的轴承(轴承长度为),其支承点位置距该轴承后端面的距离L为:a) 白合金轴承:L=(l/71
14、/3)m b) 铁梨木轴承:L=(l/41/3)m c) 橡胶轴承:L=(l/31/2)m 7.2.4.2 复合材料轴承支承点位置,泊润滑时参考白合金轴承:水润滑时参考铁梨木轴承。7.2.4. 3 通常情况下,靠近螺旋桨的轴承支承点位置距该轴承后端面的距离,冷态计算较热态计算取值小:对白合金轴承,当比值为2.5时可取1/5。7. 2.4.4 其他轴承支承点位置,均取轴承长度的中点。7. 3 计算模型的建立7. 3. 1 将实际轴系看作放置在刚性饺支上的连续梁,其长度自螺旋桨轴末端面开始,一般至柴油机输出端向前数至第二个气缸前主轴颈端面止(有特殊规定除外),或齿轮箱大齿轮轴端面止,梁上作用着均布
15、载荷、集中载荷和外加力偶等,边界条件为自由端(有特殊规定除外)。7. 3. 2 根据计算需要和轴系的实际结构,将轴系各轴承支承点处、轴上集中载荷作用点处、轴上截面参数有突变处及其他指定的轴截面处作为计算截面,并由螺旋桨轴末端向首端顺序编号,计算各截面处的挠度、转角、弯矩和剪力等状态参数。计算模型如图2所示。均布载荷q飞第i截面(左截面)(右截面左面半径右面半径TA 一承反一轴支力rAali-Il- 至主机均布载荷qr截面序亨I8 图2计算模型4 CB/Z 338 2005 8 计算内容8. 1 轴系的直线校中计算直线校中计算的内容有:各轴承负荷、轴承负荷影响系数及各截面处的弯矩、剪力、转角、挠
16、度等计算:轴系布置简图、弹性曲线的绘制。8.2 轴系的合理校中计算8. 2. 1 静态校中计算静态校中计算一般包括:a) 直线状态下的各轴承受力计算、轴承负荷影响系数计算及各截面处的弯矩、剪力、转角、挠度计算等:b) 轴承合理变位的确定:c) 冷态时各轴承受力状态计算及各截面处的弯矩、剪力、转角、挠度计算等:d) 热态时各轴承受力状态计算、斜锺孔计算、各截面及指定计算截面处的弯矩、剪力、转角、挠度计算等:e) 安装状态时法兰曲折与法兰偏移值计算、相应冷态下的轴承负荷顶举系数计算等;带有液压联轴器或其他类似联轴器的轴系,当采用按法兰曲折与法兰偏移值安装时;由于在安装状态下,轴系结构参数、集中载荷
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