11船体变形对主轴承负荷的影响.docx

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1、第24卷第4期江 科技大学学 (自然科学版)V0124 No42010年8月Journal of Jiangsu University of Science and Technology(Natural Science Edition)Aug2010船体变形对主轴承负荷的影响肖建昆1，周海港1，陆金铭1，顾卫俊2(1江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)(2新世纪造船有限公司，江苏靖江214518)摘要：船舶载荷变化产生的船体变形可导致大型船用二冲程柴油机主轴承载荷变化及损坏，因此有必要对轻载与满载时船体变形对主轴承负荷造成的影响进行研究以机舱后隔舱壁的相对变位量作为参数8。，

2、提出了一种主轴承失去载荷时对应变形量占n的计算方法，与允许变形量6明进行比较，可判断主轴承因船体损坏的可能性以某176 000 DWT散货船为例进行计算验证，表明该方法切实可行关键词：船体变形；轴系校中；轴承反力；等效影响系数；吃水状态中图分类号：U66421文献标志码：A文章编号：16734807(2010)04031904Impact of hull displacement on main bearing loadXiao Jiankunl，Zhou Haigan91，Lu Jinmin91，Gu Weijun2(1School of Naval Alh“ecture and Ocean

3、 Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjian8 Jiangsu 212003，China)(2New Centry Shipbuilding CoLtd，Jingjiang Jiangsu 214518，China)Abstract：Main en舀ne bearings of large 2-stroke cycle diesel may be damaged by hull deformation caused by hull girder deflectionTherefore，it is impor

4、tant to research the impact of relative deformation of the hull on main bear-ing load when the ship is，respectively，with light draught and with full draughtTaking the hull deformation at the aftmost bulkhead of the engine room as parameter艿B，a method was provided to calculate the parameter氏when main

5、 beating Was unloadedDamage possibility of the main beating could be ascertained by comparing the allowa-ble lower limit艿BMThe computing of 176 000 DWIbulk carrier shows that the method is feasibleKey words：hulldeformation；shaftlinealignment；beatingreaction；equivalentinfluencecoefficient；draughtcnnf

6、|it；nn大型船用二冲程柴油机主 承 坏的事故 道逐年增加，原因之一是 代柴油机主 承 荷增加，主 承 距 小，使得 承 的 荷影响系数增加， 系 承 位更敏感在 道的事故中，大部分是由于 承温度 化及船体 形引起 承 位造成的，因此有必要 与 船体 形 主 承 荷造成的影响 行研究拉。5 J倒数第2，3主 承 生 坏的事故 道 多【67，故重点 倒数第2，3主 承 行研究文中以机 后隔 壁的相 位量作 参数艿。，提出了一种主 承失去 荷 形量艿。的 算方法，与允 形量8BM 行比 ，以此来判断主 承因船体 坏的可能性收稿日期：200906251等效影响系数S；的计算在船用推 系安装 ，普遍

7、采用曲 安装方法，即将主机安装位置 到参考 以下，同 整中 承的垂向位置，使 系呈曲 状 当船体因吃水增加 ， 系各 承 相 位置会 生 化( 1)图l因船体变形引起的轴承变位变化Fig1Change in bearing offsets due to hull deformation作者简介：肖建昆(1979一)，男，江西新于人。讲师，研究方向为船舶动力装置设计仿真、柴油机故障诊断等E-mail：xjk07sinaeom万方数据320江苏科技大学学报(自然科学版)第24卷为了确定轻载与满载时主轴承以外各轴承位置的相对变化，假没主机机座下船体相对变位均匀一致，即各主轴承问无相对变位，如图2建立

8、形坐标系，以主机最后主轴承支承点作为坐标原点，水平方向为石轴，表示轻载时轴线相对位置，以垂直方向为Y轴，表示轻载与满载时垂向相对变位相对图2轴承变位计算模型Fig2Calculate model of bearing offsets通常采用反力影响系数(某个轴承产生单位变位时，引起各轴承负荷的相对变化)进行轴系校中计算，例如，当轴承B(1)至轴承B(3)变位时，引起主轴承2负荷的相对变化量，如图4，可由反力影响系数C。表示R2=C2B(I)艿B(”+C2。B(2)6B(2)+G，B(3)艿B(3)。3c2B(。)6吣)(2)n=1式中，民(。)为轴承B(n)的变位量；C：阶)为B(n)轴承向下

9、变位1 mm，引起主轴承2的反力变化量用有限元方法计算轻载与满载时主机最后主轴承至隔舱壁轴线方向船体的相对变位6，发现大图4等效影响系数S：的计算致与至主机最后轴承支点距离的厅次方成比例，由Fig4Calculation of equivalent influence coefficient&此可简化给定轴相对变位的计算过程式(2)可改写成AR2=艿BS2(3)2s2=c2B(。)15(X。L)一o5+n=l3c2，B(n)(x。L)。5(4)式(3)中，马由晶与是的乘积表示，式(2)中AR2由岛(。)和c2，B(。)表示，和6B(。)都表示相对图3FE分析和几条r曲线的比较变位，所以s：与c

10、：啪)一样都表示反力影响系数Fig3Comparisonbetween FE analysis and如果6。均由氐来表示，s：可看成是c：B(。)(总=several rcllrve$l3)的等效影响系数(图4)图3为某300 000 DWT油轮在轻载与满载时。等效影响数Si表示机舱最后隔舱壁向下变位主机最后主轴承至机舱最后隔舱壁间的船体相对lmm时主轴承i的反力增加量，S；的一般式可表变位，对FE分析结果和几条F曲线的比较表明，示如下n等于15时与FE分析结果吻合最好对其它不同类型船舶进行计算分析，也有相似的结果因此，Sj=C柚15(xL)一05+R=I主机最后轴承至机舱最后隔舱壁间轴的相

11、对变位6可由x。5的曲线近似机舱最后隔舱壁以后轴段包cj，B(XJL)。5(5)含刚度很大的艉管结构，这部分的船体变形可近似式中，口为机舱最后隔舱壁至桨间的总轴承数；6为看作线性变化，可由曲线x15在最后隔舱壁处的切主机输出端至桨问的总轴承数；X。为最后主轴承线代替因此，船体轻载与满载时引起的船体相对至轴承B(凡)的距离；C讪(。)为B(r1)轴承向下变位变位为l mm引起i主轴承的反力变化(i=lm，m为主f艿B(XL)“(XL)，轴承总数)、7【占B15(XL)-05(xL)式中，6为相对变位量，三为主机最后轴承支点至机舱最后隔舱壁的间距(mm)，氐为机舱最后隔舱壁的相对变位量(mill)

12、，因此，艿。可作为确定船体变位曲线的参数2主轴承失去载荷时的6B计算计算使第i主轴承失去载荷时的机舱最后隔舱壁船体相对变位量6。，分弹性支承与刚性支承2种情况万方数据第4期肖建昆，等：船体变形对主轴承负荷的影响32121刚性支承情况刚性支承情况下(图5a)，6。可简单地计算如下：设詹i为船体变形前主轴承i的支承反力，船体随载荷增加而变形，当使主轴承i的支承反力为零时，船体在最后隔舱壁处的变位为6。i，6砒可由下式计算RiRi=si6。+Ci，i=l5(8)式(8)中，置，冗i分别为船体变形前后的i主轴承反力；盈为第i主轴承弹性变位量；C“为主轴承向下变位1 mm引起i主轴承的反力变化另一方面，

13、由关系式RiRi=硒。，式(8)可改艿m=一R；Si(6)写成在多数情况下，因船体变形导致失荷的主轴承5si6B+cfJ+(一1)”K岛=O主要为第2，3后的主轴承，即需计算6。：和如，确J2J保其在允许范围内，l：f1，i：15(9)tO，l_考虑船体变形后最后第2主轴承负荷为零，6：=一h2=一R：K这表明，最后第2主轴承向上移动h：，轴承恢复到船体变形前的初始状态，即轴承弹性力(负荷)为零a)剐性支承b)弹性支承考虑8。=&，即倒数第2主轴承负荷为零，由圈5主轴承初始条件方程组(10)可解6眈，8。，占，6。，瓯式中，K=5 000Fig5Initial condition of eng

14、ine bearingskNmm(定值)22弹性支承情况S1682+(C1。lK)8l+Cl，3岛+Cl，464+C1565=考虑均0度影响，各支承点在负荷作用下有一向CI2R2K下轻微变位(图5b)，这些变位也会使各轴承的负S2682+C2，l 6l+C23 83+C2。4瓯+c25艿5。荷产生一定变化(c22一K)R2K考虑轴承刚度，不计尺i的相应变化，在负荷作S3艿B2+C3I艿l+(C3，3一K)83+C3，4瓯+C3565=用下轴承变位量可计算如下C32R2Khi=RfK(7)S4882+C4，16I+c4，383+(c4，4一K)84+c45瓯=参考线C42R2KS5682+C51

15、61+C5。363+C5，464+(C55一K)85 2C52R2K(10)R虿一同样可计算站3计算实例图7为某176 000 DWT散货船的轴系布置图，图6船体变形引起的主轴承变位量用上述方法计算和6Fig6Enginebearing offsets due to hull deformation动态时轴系以设计转速旋转，静态时转速为图6表示船体变形前后引起的主轴承变位量零冷态时主轴承温度为20，热态时为55表变化情况设主轴承数为5，机舱最后隔舱壁的相1为热动态与热静态时的轴承反力，表2为等效影对变位为，各轴承的反力变化可表示为响数s；，表3为热动态与热静态时的和站图7某176 000 DW

16、T散货船的轴系布置(单位：lilln)Fig7Shaftingalignment of 176 000 DWT bulk carrier(unit：mm)万方数据322江苏科技大学学报(自然科学版)第24卷热静态6185852 2161907743077969799165846736011991热动态62 84152 8331929443596977052187946736011991表3艿磁和艿。Table 3艿瞰and6嗍根据文献1，6娩，6融的最小极限6。M可由下式确定6BM=rain(682，艿)删000：f1 rl志一8(如9 ooo)图8为，屯与最小限止线艿。M的比较，热动态与热静

17、态时的，艿。，均在8BM线以上，故主轴承在无风浪或风浪较小时是安全的但热动态与热静态时的6髓与艿。M线靠得较近，在大风浪时，主机倒数第2主轴承有失去载荷造成损坏的危险图8艿砒。艿与最小限止线+6BM的比较Fig8Comparison between艿毗，占and theallowable limit占BM4结论1)船舶在满载时，若处于静态状态下，即停泊状态并且风平浪静，一般不会产生轴承损坏，但当处于航行状态，尤其是遇到风浪时，倒数第2主轴承就有可能产生损坏；2)倒数第2主轴承产生损坏的可能性比倒数第3主轴承产生损坏的可能性大；3)以机舱后隔舱肇的相对变位量作为参数6。，与允许变形量艿。M进行比

18、较，可判断主轴承因船体损坏的可能性参考文献(References)1Kyokai N KGuidelines on shafting aligementMJa-pan：ClassNK，June 20062Murawski LShaft line alignment analysis taking ship construction flexibility and deformations into considerationJMarine Structures，2005，18：62843Schiffer WAdvanced methods for static and dynamicshaft

19、ing calculationsCProceedings of the 7th Interna-tional Symposium on Marine EngineeringTokyo：Bn，20054贾莉，王林冲击载荷下的桥梁损伤有限元仿真J江苏科技大学学报：自然科学版，2008，22(1)：2629Jia Li，WangLinFiniteelementsimulationofbridgedamage under impact loadJJournat ofJiangsu Univer-s酊of Science and Technology：Natural&ienee Edition，2008

20、，22(1)：2629(in Chinese)5王海波，蔡迎波考虑船体变形的INSGPSCNS组合系统研究J江苏科技大学学报：自然科学版，2008，22(1)：5一11Wang Haibo，Cai YingboINSGPSCNS integrated system researchconsider the hull deformationJJourna矿Jiangsu University of Science and Technology：Natural Sci ence Edition，2008，22(1)：5一11(in Chinese)6Sehiffer WThe importance

21、 of alignment for all engine buildercCIMAC Congress 2007Vienna Switzer-land：Wartsila Switzerland Ltd。20077耿厚才船舶轴系的动态校中计算J中国造船，2006，47(3)：5156GerIg HoucaiDynamicshipshaftalignmentcalculationJChina Shipbuilding，2006，47(3)：5156(inChinese)，(责任编辑：顾琳)万方数据船体变形对主轴承负荷的影响作者：肖建昆， 周海港， 陆金铭， 顾卫俊， Xiao Jiankun， Z

22、hou Haigang， Lu Jinming，Gu Weijun作者单位：肖建昆,周海港,陆金铭,Xiao Jiankun,Zhou Haigang,Lu Jinming(江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003)， 顾卫俊,Gu Weijun(新世纪造船有限公司,江苏,靖江,214518)刊名：江苏科技大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2010,24(4)参考文献(14条)1.耿厚才 船舶轴系的动态校中计算期刊论文-中国造船 2006(03)2.Kyo

23、kai N K Guidelines on shafting aligement 20063.Schiffer W The importance of alignment for an engine builder 20074.Murawski L Shaft line alignment analysis taking ship construction flexibility and deformations into consideration 20055.王海波;蔡迎波 考虑船体变形的INS/GPS/CNS组合系统研究期刊论文-江苏科技大学学报(自然科学版)2008(01)6.Schi

24、ffer W Advanced methods for static and dynamic shafting calculations 20057.贾莉;王林 冲击载荷下的桥梁损伤有限元仿真期刊论文-江苏科技大学学报(自然科学版) 2008(01)8.贾莉.王林 冲击荷载下的桥梁损伤有限元仿真 2008(1)9.Schiffer W Advanced methods for static and dynamic shafting calculations 200510.王海波.蔡迎波 考虑船体变形的INS/GPS/CNS组合系统研究 2008(1)11.Murawski L Shaft line alignment analysis taking ship construction flexibility and deformations into consideration外文期刊 200512.Schiffer W The importance of alignment for an engine builder 200713.Kyokai N K Guidelines on shafting aligement 200614.耿厚才 船舶轴系的动态校中计算 2006(3)本文链接：http:/