1000噸漁政船推進(jìn)長軸系軸承布置分析

　　摘　要：本文介紹了1000噸漁政船18米推進(jìn)軸系設(shè)計(jì)和軸承的布置情況，通過合理校中方法對幾種軸承方案進(jìn)行比較，優(yōu)化軸承設(shè)計(jì)和布置，探討了船舶推進(jìn)長軸系設(shè)計(jì)的流程和要點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞：可調(diào)槳；齒輪箱；長軸系；合理校中；回旋振動

　　1　引言
　　公務(wù)執(zhí)法船主機(jī)一般布置船舶中部或艏部，大型公務(wù)執(zhí)法船推進(jìn)軸系較長，配置的軸承數(shù)目較多，需要通過合理校中計(jì)算進(jìn)行方案比較，優(yōu)化軸承數(shù)量和布置。本文通過實(shí)際項(xiàng)目的分析探討了船舶推進(jìn)長軸系的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
　　2　主要參數(shù)
　　1000噸漁政船布置形式采用兩臺中速柴油機(jī)并車，通過雙機(jī)單出齒輪箱驅(qū)動可調(diào)槳。軸系由艉軸、中間軸一和中間軸二組成，軸系全長約18米。軸系布置圖見圖1。

　　主要參數(shù)：主機(jī)功率：2x2720kW；螺旋槳轉(zhuǎn)速初定為203rpm。
　　3　推進(jìn)軸系和軸承布置方案論證分析
　　3.1推進(jìn)軸系初步設(shè)計(jì)
　　按照本船總體性能和機(jī)艙布置要求，螺旋槳中心和柴油機(jī)位置已經(jīng)確定，因此軸系長度基本上確定在18米左右。按照船規(guī)要求計(jì)算艉軸和中間軸的最小直徑。初步計(jì)算出最小軸徑[1]。

　　其中，柴油機(jī)驅(qū)動F=100，Ne為柴油機(jī)額定功率（kW），特性系數(shù)C=1.22（艉軸），C=1（中間軸），ne=額定轉(zhuǎn)速（rpm），Rm=軸的抗拉強(qiáng)度（MPa）。通過計(jì)算螺旋槳最小計(jì)算直徑為329mm，實(shí)際軸徑取345mm；中間軸最小計(jì)算直徑為270mm，實(shí)際取280mm。
　　3.2軸承的初步布置

　　軸承主要承受軸系的重力、水流對可調(diào)槳的徑向力和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的不平衡徑向離心力等。由于結(jié)構(gòu)的原因，本船的艉管很短，前后艉管軸承的跨距比較小。中間軸承一、中間軸承二和艉管前軸承之間的跨距值根據(jù)船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊的推薦公式[2]：

　　式中，l/d為軸承跨距與軸徑的比例，d為軸徑（cm）。
　　計(jì)算出中間軸軸承之間的跨距比為：8.3
　　方案一：由于船體結(jié)構(gòu)限制，艉管前后軸承的跨距比（l/d）僅為7.8，跨距比偏小，初步考慮取消艉管前軸承，兩根中間軸上設(shè)置兩個中間軸承，中間軸承一與艉管前端面跨距2100mm，中間軸承一和中間軸承二之間的l/d=22.5。
　　方案二：保留艉管前軸承，兩根中間軸上設(shè)置兩個中間軸承，中間軸承一與艉管前軸承跨距比l/d=15，中間軸承一和中間軸承二之間的l/d=19。
　　方案三：保留艉管前軸承，兩根中間軸只布置一個中間軸承，大概布置在兩根中間軸中間，跨距比l/d=26。
　　3.3合理校中設(shè)計(jì)和回旋振動計(jì)算
　　（1）合理校中模型建立和計(jì)算。可調(diào)槳比定距槳多出了槳轂部分，螺旋槳部分比較重，艉管后軸承作用點(diǎn)偏向后方1/7處。通過三彎矩理論建立的軸系的校中模型，計(jì)算出冷態(tài)情況下的軸承負(fù)荷和回旋振動頻率，見表1。

　　（2）方案分析。首先考核三種方案的回旋振動頻率，第三種方案和第二種方案四葉可調(diào)槳葉頻不滿足船規(guī)要求的不在0.85倍螺旋槳額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，存在振動的風(fēng)險。
　　方案一取消了前軸承，各軸承之間的跨距比比較合理，軸承負(fù)荷均滿足設(shè)計(jì)要求，回旋振動也滿足要求。但是取消艉管前軸承后，艉軸在安裝時缺少固定的前支點(diǎn)，艉軸軸線無法定位。需增加相應(yīng)的工裝進(jìn)行調(diào)整，不僅增加安裝難度，而且缺少前軸承對前密封安裝和密封性能有一定影響。此外，兩個中間軸承的負(fù)荷偏大，實(shí)際使用中易出現(xiàn)軸承發(fā)熱的現(xiàn)象。
　　方案二保留了前軸承，由于跨距比較小，艉管前軸承負(fù)荷比較小，存在軸承脫空的風(fēng)險。通過合理校中的方法，將中間軸承一高度降低，增加了艉管前軸承的負(fù)荷。該方案雖然比方案一多了艉管前軸承，但是艉軸穿入艉管后，前后兩個軸承可以保證定位整個軸線，降低了安裝難度。但是回旋振動無法滿足要求，通過改變軸承跨距或軸徑也沒有得到根本改善，因此只有改變螺旋槳的葉數(shù)，采用五葉可調(diào)槳。
　　方案三不僅回旋振動不滿足要求，而且軸承負(fù)荷過大，該方案明顯不合理。

軸承支架加工方式改進(jìn)

　　一、項(xiàng)目問題
　　零件軸承支架系列在加工過程中由于零件似菱形，無法定位且要保證孔距及兩孔平行，加工中，時常按壓彎線減去槽距所得尺寸定位，再以兩孔到折彎刀之間的距離檢測是否平行，多次卡尺測量，調(diào)試平行后，再進(jìn)行壓彎，耗時且兩孔到邊距經(jīng)常高低不平，孔距超差達(dá)不到要求。
　　二、改善思路及創(chuàng)新
　　自制簡易模具，用壓彎線尺寸減去槽距算出模具尺寸，激光割割出外形，以最上面圓孔為基準(zhǔn)，車定位銷鑲?cè)牒喴啄＞呃铮@樣以圓孔定位壓型。

1. 改善效果
   　　軸承支架系列自制簡易模具后，已大批量使用簡易模具，節(jié)省加工時間，并減輕工作勞動強(qiáng)度。

(運(yùn)轉(zhuǎn)世界大國龍騰 龍出東方 騰達(dá)天下 龍騰三類調(diào)心滾子軸承 劉興邦CA CC E MB MA)

SL系列膠輥軸承徑向游隙的探討

朱興學(xué)　曹恒坤　李強(qiáng)
（無錫二橡膠股份有限公司；江南大學(xué)）

　　紡紗膠輥是由膠輥軸承和丁腈橡膠匹配，與牽伸羅拉握持實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定牽伸，理想的成紗質(zhì)量除要求丁腈膠管具備優(yōu)越的性能外，對膠輥軸承同樣有很高要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明：膠輥軸承作為紡紗設(shè)備的重要牽伸部件之一，膠輥軸承的徑向游隙、制造工藝、選材等因素直接關(guān)系到紡紗質(zhì)量的穩(wěn)定性及軸承的使用壽命。

　　1　SL系列膠輥軸承不同徑向游隙的應(yīng)用分析
　　1.1膠管結(jié)構(gòu)的變化
　　隨著膠輥技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)歷了單層膠管、雙層膠管到鋁襯膠管的發(fā)展過程。由于膠管結(jié)構(gòu)的不同，對膠輥軸承的抱合力也不同。單層膠輥采用2mm~3mm的套差，雙層膠輥采用1mm的套差，通過壓圓等工序使膠管包覆緊固在軸承表面;鋁襯膠輥利用鋁管的延展性（過盈配合）抱合在軸承表面。由于不同的膠管結(jié)構(gòu)使得軸承外殼的收縮量有了很大的變化，為此，控制膠輥軸承徑向游隙的大小顯得尤為重要。目前大多紡織企業(yè)仍存在使用鋁襯膠管要求軸承“緊游隙”的誤區(qū)。本試驗(yàn)各取10套徑向游隙一致的SL-6819A型軸承。不同膠管結(jié)構(gòu)套制后的芯殼收縮量試驗(yàn)見表1。

　　從表1中可以看出，單層膠管、雙層膠管套制后外殼收縮量較小，但是鋁襯膠管套制后外殼收縮量相對較大，實(shí)際徑向游隙縮小的程度較大。
　　1.2不同徑向游隙的試驗(yàn)分析
　　無錫瑞普斯紡機(jī)軸承有限公司，針對套制鋁襯膠管軸承外殼存在收縮量的問題，專門在浙江某紡織廠做了跟蹤試驗(yàn)，采用兩種方案各取400套SL-6819A型軸承，徑向游隙控制在0.003mm~0.008mm和0.008mm~0.01mm之間，套制WRC-965型鋁襯膠輥，膠輥外徑30mm，紡紗品種JC9.84tex，采用DTM139型細(xì)紗機(jī)，搖架壓力為130N/雙錠，羅拉隔距18mm×30mm，牽伸型式為“V”型牽伸，采用氣動加壓。試驗(yàn)情況見表2。

　　從表2中可以看出，方案一套鋁襯輥后外殼收縮量為0.003mm，套鋁襯輥后實(shí)際徑向游隙0mm~0.005mm，回轉(zhuǎn)不靈活、打頓、潤滑油顏色變黑、有明顯磨損的現(xiàn)象。方案二徑向游隙控制在0.008mm~0.010mm，運(yùn)轉(zhuǎn)一年時間軸承的徑向游隙還是沒有變化。完全避免了套制鋁襯膠管后造成卡死、打頓、磨損現(xiàn)象。從生產(chǎn)實(shí)踐中可知，軸承留有一定的徑向游隙，是保證軸承充分潤滑的必要條件，使得潤滑脂油膜具有一定的厚度。這層油膜嵌于滾動體、芯殼和芯軸的固體表面，極大地降低了表面接觸應(yīng)力值，延長了軸承的使用壽命。若軸承沒有徑向游隙，即膠輥軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)時，滾動體間的固體表面就難以產(chǎn)生油膜，而不能滿足上羅拉軸承在環(huán)錠紡中連續(xù)不間斷工作的潤滑條件，嚴(yán)重影響成紗條干均勻度，使軸承的使用壽命成倍地降低，影響紡織企業(yè)的正常生產(chǎn)和消耗。

　　在南通海安某紡織廠采用兩種方案各10套SL-6819A型軸承、20個錠子進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，徑向游隙控制在0.003mm~0.008mm和0.008mm~0.01mm之間，套制WRC-965型鋁襯膠輥，膠輥外徑為30mm，紡紗品種JC14.8tex，采用FA507型細(xì)紗機(jī)，搖架壓力為130N/雙錠，羅拉隔距為17mm×30mm，牽伸型式為平面牽伸，采用氣動加壓。試驗(yàn)情況如下。

　　從試驗(yàn)可以看出，方案二徑向游隙控制在0.008mm~0.010mm的條干數(shù)據(jù)明顯優(yōu)于“緊游隙”軸承。成套軸承的徑向游隙過小，對運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性、條干數(shù)據(jù)、均造成不同程度的影響。由于軸承徑向游隙控制在0.008mm~0.010mm之間，加之套鋁襯輥后外殼收縮量，套鋁襯輥后實(shí)際徑向游隙控制在0.005mm~0.007mm，充分保證了軸承的回轉(zhuǎn)狀態(tài)一致，所有膠輥粗磨、細(xì)磨加工時，與砂輪接觸表面線速度一致，保證了回磨加工無軸承原因的同檔同批膠輥大小規(guī)格上的差異。為滿足客戶的紡紗要求，結(jié)合國內(nèi)外膠管的發(fā)展趨勢，針對“緊游隙”軸承的種種問題。本公司制定和實(shí)施較為嚴(yán)格的《SL系列膠輥軸承的內(nèi)控企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，以適應(yīng)國內(nèi)外用戶的需要。SL系列膠輥軸承成套技術(shù)要求與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對比情況見表3。

　　2　使用SL系列膠輥軸承的注意事項(xiàng)
　　2.1新軸承的清洗處理
　　由于新軸承內(nèi)有防銹油，需用120#汽油清洗兩遍、垂直放置，充分流盡軸承內(nèi)的汽油、防銹油的混合物，再用細(xì)布將表面擦干凈。

審核編輯：符乾江