CN109060352B - 轴系的轴承负荷测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴系的轴承负荷测试工艺。本发明与传统的顶举法相比，在主千斤顶附近设置有辅千斤顶作用在轴上，主千斤顶升程时，辅千斤顶与主千斤顶作用力同向，主千斤顶降程时，辅千斤顶与主千斤顶作用力反向，通过设置特定大小的辅千斤顶作用力，减弱主千斤顶自身“滞后现象”对顶举法的影响，从而提高顶举法的测试精度、可靠性以及适应性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶制造技术领域，具体涉及到一种轴系的轴承负荷测试方法。
背景技术
随着造船的大型化，对轴系校中质量要求越来越高，因此对轴系负荷测量精度的要求也越来越高，这促进了对轴系负荷测量的研究。关于轴承负荷测量的方法大概有三种，即测力计测负荷法、液压千斤顶顶举测负荷法和电阻应变片测量轴承弯矩及负荷换算法。其中，液压千斤顶顶举测负荷法需要的设备简单，操作灵活方便，测量成本低，非常适合现场测量，因此在轴承负荷测量中得到广泛的应用。
液压千斤顶顶举法在非专利文献1、非专利文献2中都有详细介绍，其步骤大致如下：（1）按照轴系校中及负荷测试示意图所示位置，安装千斤顶与百分表；（2）千斤顶加压从而顶升轴，逐级升压，记录对应的百分表读数，直至百分表读数变化不大；逐级慢慢泻压，记录对应的百分表读数，直至油压完全释放；（3）根据记录的数据，在坐标轴纸上绘制出负荷与位移的曲线图，得到上升段oab和下降段cdo两条曲线，根据这两条曲线计算轴承负荷。
一般来说，由于千斤顶的自重以及内部的摩擦，上升段oab和下降段cdo两条曲线不会重合，称为“滞后现象”，曲线如图1所示。因此通常是用这两条曲线来计算平均値，计算结果如下：R=(A+B)/2，F=0.1CRS，其中R为油缸的油压(MPa)，F为实际负荷(KN)，C为举顶系数，S为千斤顶柱塞的面积（cm²），A、B 各由延长直线段ba、cd 作图求得。
上述计算过程中，所得的实际负荷F是估算值，按照经验，当数据满足（A-B）＜0.2（A+B）时，所得的F可靠性较好，反之则说明千斤顶自身的误差已经对结果构造了较大影响，最终所得F也不够可靠，此时就需要采用其他方法重新测试。这种情况严重降低了液压千斤顶顶举测负荷法的可靠性与适应性，因此有必要对该工艺作进一步的改进。
非专利文献1：张利军.基于顶举法的船舶推进轴系负荷测试方法研究[J].机电设备2014(01):7-9.
非专利文献2：董立敏，高胜利，孙忠旺.如何正确利用顶举法测量中间轴承实际负荷[J].中国修船，2004(2):35-36.
发明内容
为了提高液压主千斤顶顶举测负荷法的可靠性与适应性，本发明提供了一种轴系的轴承负荷测试方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种轴系的轴承负荷测试方法，步骤如下：
步骤1.按照轴系校中及负荷测试示意图所示位置，安装主千斤顶与百分表；
步骤2.主千斤顶加压从而顶升轴，逐级升压，记录对应的百分表读数，直至百分表读数变化不大；逐级慢慢泻压，记录对应的百分表读数，直至油压完全释放；
步骤3.根据记录的数据，以主千斤顶油压为X轴、轴位移量为Y轴，在坐标轴纸上绘制出负荷与位移的曲线图，得到上升段oab和下降段cdo两条曲线，延长直线段ba、cd 至X轴，作图求得A1、B1值；
步骤4.若(A1-B1)＜0.2(A1+B1)，结果为：
F1=0.05CS(A1+B1)，
A1/B1为主千斤顶升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F1为实际负荷-KN，
S为主千斤顶柱塞的面积-cm²，
C为举顶系数；
步骤5.若(A1-B1)≥0.2(A1+B1)，则补充一个辅千斤顶作辅助顶升，然后重复所述步骤1-3，升压时，辅千斤顶与主千斤顶同向作用，泻压时，辅千斤顶与主千斤顶反向作用，并满足：
F0S0=m(A1-B1)S，
F0为辅千斤顶的油压-MPa，
S0为辅千斤顶柱塞的面积-cm²，
m为辅千斤顶的修正系数，取值在0.1-0.5之间；
得修正后结果：F2=0.05CS(A2+B2)，
A2/B2为采用辅千斤顶辅助后，主千斤顶升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F2为修正后的实际负荷-KN。
本发明的有益效果是：本发明与传统的顶举法相比，在主千斤顶附近设置有辅千斤顶作用在轴上，主千斤顶升程时，辅千斤顶与主千斤顶作用力同向，主千斤顶降程时，辅千斤顶与主千斤顶作用力反向，通过设置特定大小的辅千斤顶作用力，减弱主千斤顶自身“滞后现象”对顶举法的影响，从而提高顶举法的测试精度、可靠性以及适应性。
优选的：所述上升段、下降段每段的测量记录至少为15次，每次升压或泄压按1.0~5.0MPa的压力进行增或减。
优选的：所述m满足m=0.5(A1-B1)/(A1+B1)且m≤0.5。
优选的：测试中间轴轴承负荷时，取C=0.98；测试主机推力轴承负荷时，取C=1.3；测试最后道主轴承负荷时，取C=0.9；测试倒数第2道轴承负荷时，取C=0.9。
附图说明
图1是常规液压千斤顶顶举测负荷法所得曲线，也是本实施例步骤1~3所得曲线。
图2是本发明实施例的顶举法所得曲线。
图3是本发明实施例的轴系负荷测试模型。
图4是本发明实施例中辅千斤顶在主千斤顶升程时的示意图。
图5是本发明实施例中辅千斤顶在主千斤顶降程时的示意图。
主千斤顶1、百分表2、辅千斤顶3。
具体实施方式
下面以64000DWT 散货船作为实施例、并结合附图对本发明作进一步说明。
如图3所示，为本实施的轴系负荷测试模型，测试点1、2、3、4分别为中间轴承（87311）、主机推力轴承（5380）、主机最后道主轴承（152322）、主机倒数第二道轴承（167401），括号内数值为螺旋桨吃水50%时轴承负荷理论值（单位N）。各测试点的测试步骤具体如下。
（一）中间轴承（测试点1）：
1、按照轴系校中及负荷测试示意图所示的位置，安装主千斤顶1，检查千斤顶座架是否牢固，松开中间轴承上轴瓦，在主千斤顶1所对应的正上方放置一个百分表2，并检查百分表2的支架是否牢固。
2、主千斤顶加压从而顶升中间轴，要求油压每升高2.0MPa，记录对应的百分表读数，即轴上升量，直到压力上升但百分表2读数变化不大为止。
3、慢慢地泻放油压，每降2.0MPa，记录对应的百分表读数，即轴下降量，直至油压完全释放。
4、根据记录的数据，在坐标轴纸上绘制出负荷与位移的曲线图，如图2所示，得A1与B1。
5、若(A1-B1)＜0.2(A1+B1)，计算结果为：
F1=0.05CS(A1+B1)，
A1/B1为主千斤顶升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F1为实际负荷-KN，
S为主千斤顶柱塞的面积-cm²，
C为举顶系数，取0.98。
6、若(A1-B1)≥0.2(A1+B1)，补充一个辅千斤顶3作辅助顶升，重复上述步骤2-4，步骤2时如图4所示，辅千斤顶与主千斤顶同向作用，步骤3时如图5所示，辅千斤顶与主千斤顶反向作用，并满足：F0S0=m(A1-B1)S，F0为辅千斤顶的油压-MPa，S0为辅千斤顶柱塞的面积-cm²，m为辅千斤顶的修正系数，m=0.5(A1-B1)/(A1+B1)且m≤0.5；
修正后的计算结果：
F2=0.05CS(A2+B2)，
A2/B2为采用辅千斤顶3辅助后，主千斤顶1升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F2为修正后的实际负荷-KN。
7、将上述结果F1或F2按照主机制造厂推荐数据对主机轴承负荷进行验收。如果测量负荷不满足主机制造厂要求，可适当调节中间轴承或主机高度。
注：为了减少外界因素对测量产生的误差，应选用新购置的千斤顶为宜。因为在实际测量时旧千斤顶的运行可能不平稳， 造成数据的不稳定。在读数据时，油缸回油控制时要有缓冲，因此读数据时当油缸泄油到某数值时要稍等再去读取数据，使百分表数据稳定，防止产生千斤顶进行减压时，百分表读出的数据反映出与真实数据不相符，造成不必要的误差。
（二）主机推力轴承（测试点2）：
1、测量前应先检查最后2道轴承的上部和下部的间隙，用0.05mm的塞尺检查下部间隙很重要，如果有，那么需要和厂家联系。
2、将主千斤顶1置于主机飞轮下面，在一个钢梁上通过合适的钢条顶起二齿，将百分表2安放位置如图，并在链轮箱内加设一只百分表以作监测。
3、按类似测试点1的方法进行剩余测试步骤。
注：举顶系数C取1.3。分析数据时，按照主机制造厂推荐，一般取0.03～0.15mm 顶升距离段。
（三）主机最后道主轴承、主机倒数第二道轴承（测试点3、测试点4）：
1、将千斤顶按设计位置，置于主机厂提供的顶起钢梁上，并在轴承上加设一只百分表以作监测。
2、按类似测试点1的方法进行剩余测试步骤。
注：举顶系数C取0.9。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷例。而这些属于本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种轴系的轴承负荷测试方法，其特征是步骤如下：
步骤1. 在轴系的轴承负荷测试点的下方安装主千斤顶，在所述主千斤顶的正上方安装百分表；
步骤2.主千斤顶加压从而顶升轴，逐级升压，记录对应的百分表读数，直至百分表读数变化不大；逐级慢慢泻压，记录对应的百分表读数，直至油压完全释放；
步骤3.根据记录的数据，以主千斤顶油压为X轴、轴位移量为Y轴，在坐标轴纸上绘制出负荷与位移的曲线图，得到上升段oab和下降段cdo两条曲线，延长直线段ba、cd ，与X轴分别交于A1、B1，作图求得A1、B1值；
步骤4.若(A1-B1)＜0.2(A1+B1)，结果为：
F1=0.05CS(A1+B1)，
A1/B1为主千斤顶升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F1为实际负荷-KN，
S为主千斤顶柱塞的面积-cm²，
C为举顶系数；
步骤5.若(A1-B1)≥0.2(A1+B1)，则补充一个辅千斤顶作辅助顶升，然后重复所述步骤1-3，升压时，辅千斤顶与主千斤顶同向作用，泻压时，辅千斤顶与主千斤顶反向作用，并满足：
F0S0=m(A1-B1)S，
F0为辅千斤顶的油压-MPa，
S0为辅千斤顶柱塞的面积-cm²，
m为辅千斤顶的修正系数，取值在0.1-0.5之间；
得修正后结果：F2=0.05CS(A2+B2)，
A2/B2为采用辅千斤顶辅助后，主千斤顶升/降程中顶升量为0时的实际负荷-MPa，
F2为修正后的实际负荷-KN。
2.根据权利要求1所述的轴系的轴承负荷测试方法，其特征在于：所述上升段、下降段每段的测量记录至少为15次，每次升压或泄压按1.0~5.0MPa的压力进行增或减。
3.根据权利要求1所述的轴系的轴承负荷测试方法，其特征在于：所述m满足m=0.5(A1-B1)/(A1+B1)且m≤0.5。
4.根据权利要求1所述的轴系的轴承负荷测试方法，其特征在于：测试中间轴轴承负荷时，取C=0.98；
测试主机推力轴承负荷时，取C=1.3；
测试最后道主轴承负荷时，取C=0.9；
测试倒数第2道轴承负荷时，取C=0.9。
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Application publication date: 20181221 Assignee: Zhoushan Hongtuo Machinery Co.,Ltd. Assignor: ZHEJIANG INTERNATIONAL MARITIME College Contract record no.: X2023980043359 Denomination of invention: Test method for bearing load of shaft system Granted publication date: 20200107 License type: Common License Record date: 20231017 |