1000噸漁政船推進長軸系軸承布置分析

　　摘　要：本文介紹了1000噸漁政船18米推進軸系設計和軸承的布置情況，通過合理校中方法對幾種軸承方案進行比較，優化軸承設計和布置，探討了船舶推進長軸系設計的流程和要點。
　　關鍵詞：可調槳；齒輪箱；長軸系；合理校中；回旋振動

　　1　引言
　　公務執法船主機一般布置船舶中部或艏部，大型公務執法船推進軸系較長，配置的軸承數目較多，需要通過合理校中計算進行方案比較，優化軸承數量和布置。本文通過實際項目的分析探討了船舶推進長軸系的主要設計要點。
　　2　主要參數
　　1000噸漁政船布置形式采用兩臺中速柴油機并車，通過雙機單出齒輪箱驅動可調槳。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：主機功率：2x2720kW；螺旋槳轉速初定為203rpm。
　　3　推進軸系和軸承布置方案論證分析
　　3.1推進軸系初步設計
　　按照本船總體性能和機艙布置要求，螺旋槳中心和柴油機位置已經確定，因此軸系長度基本上確定在18米左右。按照船規要求計算艉軸和中間軸的最小直徑。初步計算出最小軸徑[1]。

　　其中，柴油機驅動F=100，Ne為柴油機額定功率（kW），特性系數C=1.22（艉軸），C=1（中間軸），ne=額定轉速（rpm），Rm=軸的抗拉強度（MPa）。通過計算螺旋槳最小計算直徑為329mm，實際軸徑取345mm；中間軸最小計算直徑為270mm，實際取280mm。
　　3.2軸承的初步布置

　　軸承主要承受軸系的重力、水流對可調槳的徑向力和運轉過程中的不平衡徑向離心力等。由于結構的原因，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船舶設計實用手冊的推薦公式[2]：

　　式中，l/d為軸承跨距與軸徑的比例，d為軸徑（cm）。
　　計算出中間軸軸承之間的跨距比為：8.3
　　方案一：由于船體結構限制，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合理校中設計和回旋振動計算
　　（1）合理校中模型建立和計算。可調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，計算出冷態情況下的軸承負荷和回旋振動頻率，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槳葉頻不滿足船規要求的不在0.85倍螺旋槳額定轉速范圍內，存在振動的風險。
　　方案一取消了前軸承，各軸承之間的跨距比比較合理，軸承負荷均滿足設計要求，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，艉軸軸線無法定位。需增加相應的工裝進行調整，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，兩個中間軸承的負荷偏大，實際使用中易出現軸承發熱的現象。
　　方案二保留了前軸承，由于跨距比較小，艉管前軸承負荷比較小，存在軸承脫空的風險。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，采用五葉可調槳。
　　方案三不僅回旋振動不滿足要求，而且軸承負荷過大，該方案明顯不合理。

軸承支架加工方式改進

　　一、項目問題
　　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，調試平行后，再進行壓彎，耗時且兩孔到邊距經常高低不平，孔距超差達不到要求。
　　二、改善思路及創新
　　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，車定位銷鑲入簡易模具里，這樣以圓孔定位壓型。

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，節省加工時間，并減輕工作勞動強度。

(運轉世界大國龍騰 龍出東方 騰達天下 龍騰三類調心滾子軸承 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　曹恒坤　李強
（無錫二橡膠股份有限公司；江南大學）

　　紡紗膠輥是由膠輥軸承和丁腈橡膠匹配，與牽伸羅拉握持實現穩定牽伸，理想的成紗質量除要求丁腈膠管具備優越的性能外，對膠輥軸承同樣有很高要求。生產實踐證明：膠輥軸承作為紡紗設備的重要牽伸部件之一，膠輥軸承的徑向游隙、制造工藝、選材等因素直接關系到紡紗質量的穩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用分析
　　1.1膠管結構的變化
　　隨著膠輥技術的不斷發展，經歷了單層膠管、雙層膠管到鋁襯膠管的發展過程。由于膠管結構的不同，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。由于不同的膠管結構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。目前大多紡織企業仍存在使用鋁襯膠管要求軸承“緊游隙”的誤區。本試驗各取10套徑向游隙一致的SL-6819A型軸承。不同膠管結構套制后的芯殼收縮量試驗見表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，實際徑向游隙縮小的程度較大。
　　1.2不同徑向游隙的試驗分析
　　無錫瑞普斯紡機軸承有限公司，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，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型細紗機，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，套鋁襯輥后實際徑向游隙0mm~0.005mm，回轉不靈活、打頓、潤滑油顏色變黑、有明顯磨損的現象。方案二徑向游隙控制在0.008mm~0.010mm，運轉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、磨損現象。從生產實踐中可知，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，即膠輥軸承在運轉時，滾動體間的固體表面就難以產生油膜，而不能滿足上羅拉軸承在環錠紡中連續不間斷工作的潤滑條件，嚴重影響成紗條干均勻度，使軸承的使用壽命成倍地降低，影響紡織企業的正常生產和消耗。

　　在南通海安某紡織廠采用兩種方案各10套SL-6819A型軸承、20個錠子進行跟蹤試驗，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型細紗機，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。試驗情況如下。

　　從試驗可以看出，方案二徑向游隙控制在0.008mm~0.010mm的條干數據明顯優于“緊游隙”軸承。成套軸承的徑向游隙過小，對運轉的靈活性、條干數據、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，套鋁襯輥后實際徑向游隙控制在0.005mm~0.007mm，充分保證了軸承的回轉狀態一致，所有膠輥粗磨、細磨加工時，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格上的差異。為滿足客戶的紡紗要求，結合國內外膠管的發展趨勢，針對“緊游隙”軸承的種種問題。本公司制定和實施較為嚴格的《SL系列膠輥軸承的內控企業標準》，以適應國內外用戶的需要。SL系列膠輥軸承成套技術要求與行業標準對比情況見表3。

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

審核編輯：符乾江