船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,轴系校中的对船舶的安全性、机动性、---性和经济
性具有重要影响。本文结合船厂新造某轮轴系校中的案例,对船舶推进轴系校中技术进行了探讨。
船舶推进轴系校中的研究和应用是当前船舶建造过程中
经常遇到的重要课题之一。轴系校中的结果好坏直接影响到
传动系统的工作状况,影响到各轴承的负荷分布情况,如果
轴系校中不佳,则可能使轴承负荷分配不均,引起超负
荷轴承的过度磨损,从而影响船舶和人员的安全[1]。因此,
进行船舶推进轴系校中技术研究,对保障船舶运行安全具有
重要意义。
2018年,雪龙号在从北极地区开展航行任务的返航途中,推进系统轴承发生故障,我方受邀配合调查故障原因,主要故障现象是:轴承---磨损,并伴有---的温度升高。
(图:雪龙号轴承故障图)
问题分析:
---到船上实地查看轴承后同船上机组人员进行了详细交流。经讨论,对于当前轴承故障,我方初步提出三条可能的故障原因:
(1)未知原因的轴承润滑油泄露;
(2)极低风暴条件下的螺旋桨---载荷激励影响;
(3)冰冲击下的回旋振动诱发动态载荷导致轴承压力过载;
故障定位:
综合上述三点原因,经机组人员确认无漏油现象,螺旋桨设计轴校中计算,故基本上排除了个原因;此外,在---风暴气候条件下,船舶已经航行了24年,所以第二个原因也被排除。故,由于冰冲击以及回旋振动诱发的动力载荷造成的轴承过载是接下来要重点检查和验证的原因。
(图:雪龙号轴系检测)
解决方案:
为了验证上述轴承故障原因,我们技术团队利用 软件对当前轴系进行了建模和分析。为此,我们研究了该船的原始设计和校中计算文件,以及主机厂商在校中安装期间测量的数据。
通过软件的计算得到一个未预期的事实:雪龙号即使是在正常航运环境下运行,轴承就已存在大约6%的压力过载。通过研究现有的轴系校中计算报告文件,我们注意到,根据轴承历史的计算结果,轴承的安全冗余量很小,几乎很接近限值。
值得注意的是,艉管轴承计算时采用的是逐点模型。我们重新对艉轴管轴承采用用更为---的可扩展支撑模型进行计算后,得出了上述6%的轴承过载量;雪龙号轴系的特点是采用单尾管轴承设计,这使得后面的中间轴承更容易受到来自螺旋桨的外部载荷的影响。
轴承在工作时处于复杂的受力状态,除了承
受轴系重量外,还需承受因螺旋桨重量不平衡所
引起的惯性力和船体变形所产生的附加力,以及
处于弯曲状态的轴系回转时产生的多种力和力
矩。轴承油膜支承力将随轴系回转速度的变化而
变化,同时将会改变船舶推进轴系的支承状态,从
而改变轴系对外载荷的振动响应特性、油膜轴承
的流体力学特性以及各向异xing,交叉耦合等复杂
结构特性。
对于船舶推进轴系中所使用的大型油膜轴
承,常根据有限元法、传递矩阵法和三弯矩方程法
对轴承在校中状态下所受的负荷进行计算,进而
依据雷诺方程,根据具体的负荷输入,计算油膜轴
承偏心率、欧克魏克数,以求解其刚度矩阵、阻尼
矩阵等动力学特性; 根据负荷变化的近似解,代入
轴系回旋振动数学模型,研究轴承状态对回旋振
动的影响。
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