货运船设计技术开发-欧普兰(图)

影响船舶轴系校中质量优劣的因

素主要有:

(1)传动轴的加工精度。传动轴(包括尾轴、

中间轴、推力轴)是组成轴系的主要部件， 在加工

制造时必须按规定的精度要求进行加工。若加工

误差过大， 传动轴对轴系校中的质量会造成不良

的影响。

(2)轴系的安装弯曲。在安装轴系时， 为获得

良好的校中质量， 往往将轴系按一定的弯曲状态

敷设， 也就是轴系的安装弯曲。但当轴系存在安

装弯曲时， 在各支承轴承上就会造成附加负荷， 该

附加负荷的大小及方向由轴系的弯曲度及方向所

决定。

(3)船体变形。船体在安装轴系范围内发生

变形则会造成安装在其上的轴系随之发生弯曲。

轴系的这种弯曲是附加的， 且往往是难以控制的。

(4)轴法兰端的下垂。各轴端因自重或其他

载荷的作用而引起轴系的下垂， 以至造成主机和

基座高度的改变， 或重镗尾轴管。

影响轴系校中质量的因素， 除上述几种之外，

还包括轴系的结构设计， 尾轴管轴承中的油膜、海

水或润滑油压力的影响， 螺旋桨水动力不平衡， 力

矩及推力中心偏心所形成力矩的影响， 减速齿轮

箱运转时温升的影响等。在研究轴系校中质量

时， 这些因素均应予以考虑。

轴系校中的质量直接关系到轴系

能否长期、安全地运转，必须予以重

视。我厂在某型杂货船和某型滚装船

项目上配置抱轴式永磁直驱轴发，其

轴系校中计算更加复杂，校中工艺更

加严格，有必要研究永磁轴发对轴系

校中的影响。

1 永磁直驱轴发

大型低速二冲程柴油机热性能好，经济性好，广泛应用于船舶推进系

统，使用轴带发电机可以达到节能目

的。然而，传统的轴带发电机为励磁同

步发电机，其原理决定了难以直接用于低速系统，必须通

过齿轮箱来提高转速或采用变频装置。使用齿轮箱会增加

功率消耗，且需额外配置转速恒定装置，装置复杂不易维

护；而采用低速直驱加变频器的模式时，低速运行使得电

磁感应变弱，必须向转子绕组增加线圈来补偿，会导致能

量的损耗，效率较低。

永磁轴发的出现及应用则可有效避免上述问题，可应

用于低速直驱（抱轴）。在永磁轴带发电机中，磁场是由附

在转子上的高能量密度永磁铁产生，而不需要转子磁场绕

组或磁化装置。由于没有励磁绕组的能量损耗，它比传统

的电励磁轴发要好，制造更简单，转子惯量和质量更

小。低速推进系统带永磁轴发的典型架构如图1 所示。

2 永磁直驱轴发对校中的影响因素

一是转子质量。转子装配到轴上后，转子自身的重

量将施加在轴上，使得与轴发相邻的两道轴承负荷明显

增加。

二是不平衡磁拉力UMP（Unbalanced Magnetic Pull）。

产生UMP 的因素较多，转子不圆正、磁场不均匀、安装不

对中等等，货运船设计技术咨询服务，都会产生UMP。如果转子不圆正，运行时产生

的UMP 将是转动的，方向不固定；如果定子不圆正或定、

转子安装不对中，运行时产生的UMP 方向则是固定的，指

向气隙减小的方向。轴发厂家在定子、转子制造过程中的

误差是我们无法控制的，且厂家一般都会给出参考的制造

误差值，以供校中计算使用。船厂能控制的，就是保证轴发

定、转子的良好对中。

　轴系按轴承合理负荷校中

合理校中是通过校中计算确定各轴承合理位置，满足

各轴承上负荷合理分配。此方法优点是在船轴系技术设计阶

段介入校中计算，实现轴系结构设计与校中的紧密结合，能

较好地改善轴系各轴承负荷情况及尾轴轴管轴承负荷情况。

进行轴系合理校中计算时，将轴系视为刚性铰链支座

的连续梁，求各支座反力、截面弯矩以及挠度等参数。目

前已应用三弯矩法与迁移矩阵法，按理论求取各项参

数的合理值。轴系各轴段直径不同，校中计算时应计及各

轴段截面变化的影响。

轴系校中计算要求主要内容是进行轴系结构要素处理

的关键，需要根据给定约束条件，确定轴承的位置。