水潤滑球面艉軸承振動試驗研究

2012-01-22 10:29:22，，

船海工程 2012年4期

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(1.中國船級社武漢規范研究所,武漢 430022;2.泰州口岸船舶有限公司，江蘇泰州 225321；3.武漢理工大學能源與動力工程學院，武漢 430063)

艉軸承是船舶推進軸系的關鍵部件，起著支撐艉軸的作用。軸系運轉時，由于螺旋槳的懸臂作用或軸系校中不良等因素的影響，導致艉軸承上的徑向壓力分配不均，出現局部過載，從而產生較大的振動和噪聲，會嚴重影響船舶安全[1-3]。水潤滑球面艉軸承由關節軸承與普通水潤滑艉軸承組成，具有自調心功能。因此，用它來代替普通水潤滑艉軸承，可以增加艉軸承接觸面積，減小艉軸承振動。為了評價水潤滑球面艉軸承的減振效果，在自行研制的艉軸承試驗臺進行球面艉軸承和普通艉軸承振動試驗，測量和評價兩艉軸承的振動特性與減振效果。

1 球面艉軸承

1.1 船舶水潤滑球面艉軸承

水潤滑球面艉軸承的調心功能取決于關節軸承。關節軸承是一種特殊結構的滑動軸承，由一個有外球面的內圈和一個有內球面的外圈組成，外圈內孔中安裝有普通水潤滑艉軸承。由于關節軸承內外圈具有球面滑動表面，因此球面艉軸承可在一定角度范圍內作調心運動[4-5]。

水潤滑球面艉軸承有兩對摩擦副，比普通水潤滑軸承多一對。其內圈的外球面與外圈的內球面為一對，采用脂潤滑；內圈中的普通艉軸承與艉軸為一對，采用水潤滑，見圖1。

圖1 球面艉軸承

球面艉軸承的主要技術性能如下。

1)傾角范圍為3°～15°。

2)允許的工作溫度主要由艉軸承滑動面間配對的材料決定，一般均可在-30 ～ +80 ℃范圍內使用，并能夠保持正常的承受能力。

3)在任何情況下，球面艉軸承所選用的配合均不得使套圈發生不均勻的變形，球面艉軸承配合和等級的選擇必須根據載荷大小、支承形式及軸承類型等條件來決定。

4)裝配和拆卸時施加的拆裝力不能直接通過球形面來進行傳遞，應使用輔助性拆裝工具，如拆卸器、套筒等，把外界所施加的拆裝力直接、均勻地施于所配合的套圈上，或用加熱等其它輔助方法進行無載荷裝卸。本實驗臺中設計了一對拆卸架，用以球面艉軸承的拆卸。

1.2 艉軸承試驗臺

1.2.1 艉軸承試驗臺組成

艉軸承試驗臺主要由電機、調速器、軸系(推力軸、中間軸和艉軸)、軸承(推力軸承、中間軸承和球面艉軸承)、螺旋槳、軸承支架、壓力傳感器、試驗臺底座和水箱等構成，見圖2。

試驗臺中軸系分為3段：推力軸、中間軸和艉軸。軸系的基本外徑25 mm，總長875 mm。艉軸：外徑38 mm，內徑15 mm，長370 mm；中間軸：外徑 35 mm，長100 mm；推力軸：外徑 35 mm，長80 mm。

1.2.2 振動信號采集

振動信號的采集采用B&K公司的4508B型加速度傳感器?？紤]將傳感器布置在試驗臺艉軸承外殼上，因為艉軸承與艉軸承外殼之間無減振阻尼材料，信號損失很小。選取艉軸承的橫向和垂向為振動測試點，分別安裝加速度傳感器。

1.2.3 振動信號的處理

振動信號處理選擇PULSE 系統,可以同時進行實時、多通道、FFT、CPB、總級值等分析。PULSE 系統的平臺包括軟件和硬件兩個部分。

軟件部分是7700 型的平臺軟件及應用軟件(7700 型分為7770 型FFT 分析與7771 型CPB 分析)。硬件部分是3560 B /C /D /E / LANXI 型的數據采集前端，前端中模塊能依據客戶的測量和分析選擇任務，但其中必須包含一個網絡接口模塊，如7536、7537或7539 型模塊。其中B 型前端(5通道)和LANXI 前端(6通道)是體積最小的便攜式機箱。