千斤顶顶举负荷法的探讨

颜昌禄　魏颖春

摘 要：本文主要介绍了目前常见的轴承负荷验证方法-千斤顶顶举负荷法的两种计算方法，以及其相应的理论推导过程。

关键词：轴系合理校中；轴承负荷验证，千斤顶顶举法；顶举系数

中图分类号：U671.91+4 文献标识码：A

Abstract： This paper describes two different calculation methods for shaft bearing load measurement by jack-up test， as well as its corresponding theoretical derivation.

Key word： Shafting alignment； Bearing load test； Jack-up test； Jack-up factor

1 引言

目前轴系合理校中是轴系安装普遍采用的方法。它通过设计阶段的校中计算确定各轴承的合理位置，使支撑螺旋桨的尾轴承、中间轴承的负荷以及轴系的弯曲应力等参数限制在合理的范围，以确保轴系可靠运行。轴系合理校中包括：设计阶段的合理校中计算、施工阶段的轴系安装及轴承负荷验证两部分。其中，轴承负荷验证是在施工现场用相应的方法进行测量，记录数据再计算出轴承实际负荷，与校中计算书的理论负荷相对比，其允许误差不超过计算值的±20%。

2 轴承负荷验证方法

目前，测量轴承负荷方法有测力计测量负荷法、液压千斤顶顶举负荷法、电阻应变片测量负荷法等。其中，最常见的测量方法为液压千斤顶顶举负荷法，简称千斤顶顶举法。这种方法设备简单、操作方便，为国内大部分船厂所采用。采用液压千斤顶顶举法测量轴系中某一轴承负荷，就是在该轴承附近安放一个液压千斤顶，用它将轴承逐步顶起，直到被测轴承完全脱空，如图1所示。在顶起轴的过程中，用百分表纪录轴的升高量，同时记下千斤顶相对应的负荷，绘制顶举曲线，如图2所示，求得千斤顶替代被测轴承时的负荷。最终将此负荷乘以顶举系数，即可得到被测轴承的实际负荷。

3 顶举曲线分析

顶举曲线，纵坐标为轴的位移量（mm），横坐标为千斤顶负荷（kN），如图2所示。

1）OBF为泵油将轴往上顶升时得到的上升曲线；EAO为泄油使轴往下降时得到的下降曲线。这两条曲线不重合的原因是由于千斤顶、百分表及轴存在内阻，故在顶举过程中要消耗一定的功所产生的下降曲线的滞后现象。

2）上升曲线或下降曲线都有一段曲线和一段直线所组成。

曲线段OB表示从顶起开始到轴与轴承刚刚脱离的阶段，AO则表示轴下降时轴与轴承刚刚接触到千斤顶完全不受力的阶段。在这两个阶段，因轴不断上升或下降，使轴颈与轴承的接触位置不断地移动而造成千斤顶与轴承支点间的跨距不断地变化，从而造成轴承负荷影响数不为常数而为变量的结果。

直线段BF及EA是被测轴承脱空情况下继续顶升或下降的阶段，因这时轴上升或下降不受被测轴承支点的影响，轴承负荷影响数为一常数，故顶升线段BF及下降线段EA为直线。

4 顶举法轴承负荷计算和顶举系数的探讨

顶举法测量轴承负荷计算方法有两种，一种是参照船舶行业标准CB/Z338-84《船舶推进轴系校中》，千斤顶负荷可以取，再乘以顶举系数，得到轴承负荷，如图2所示；另外一种是参照CB/Z338-2005《船舶推进轴系校中》，千斤顶负荷可以取，再乘以顶举系数，得到轴承负荷，如图2所示。

目前大部分的船厂和设计院，轴承负荷计算方法更多采用前者。笔者初次接触到第一种计算方法时，觉得不理解。在查看了《船舶推进轴系校中》1984版以及2005版的标准后，发觉两个版本的船标采用的计算方法不统一，以为存在矛盾。继续查找资料时，才了解到由于顶举系数计算方法的不同，可以通过顶举曲线取或计算轴承负荷，才明白两种轴承负荷计算方法，是对应着不同的顶举系数，不存在矛盾。考虑到这两种方法的差别，设计和施工人员使用过程很有可能会出现混淆，笔者为此对两种方法的公式做相应的推导以加深入了解。

4.1 84版《船舶推进轴系校中》船舶标准

此时 为千斤顶顶举系数，千斤顶负荷为轴承脱空时对应的千斤顶顶举力。也就是说千斤顶代替轴承且轴承不动、千斤顶上升、轴位移为时的顶举负荷， （对应图2的坐标系中轴位移量为时的千斤顶数字）。

4.3 总结

第1种顶举系数定义方法不直观，是一种纯理论推导，不能模拟千斤顶顶举过程，无法计算顶升量。图2中线EA和线FB延长与坐标轴相交过程，也是一种假想过程，相当于把轴承去掉，使轴位移降低为0，千斤顶完全代替轴承。由于P1和P2可以通过作图的方式获得，因此在工程中比较常用。

第2种轴承负荷计算方法，推导过程符合实际顶举测量过程，可以计算顶升量。但工程中，顶举曲线一般都不像图2中理论曲线那样过渡明显。以某轴系的顶举曲线为例，如图3所示，曲线和直线过渡是不明显的，轴承脱空点A、B（也就是拐点）很难确定。因此，第2种方法在工程中不容易操作。

5 建议

而现阶段，设计院送审的轴系校中计算书中，一般很少会在计算书中说明计算千斤顶顶举系数时采用的84版，还是05版标准。目前船厂设计及施工人员通常采用的标准为前者。如果设计院送审的计算书是采用05版标准，在计算书中未标明，船厂设计人员编制轴系称重工艺仍采用84版标准，施工人员也依据84版标准检验，则有可能出现轴系称重时数据未超差，而轴承实际负荷出现超负荷的现象。因此，笔者建议，设计院送审的轴系校中计算书中，应说明千斤顶顶举系数采用的参照标准，同时船厂设计人员以及施工人员应关注采用的参照标准。

参考文献

[1] 中国船级社.钢质海船入级规范[S].人民交通出版社，2012.

[2] 船舶推进轴系校中CB/Z 338-84[S]

[3]船舶推进轴系校中CB/Z 338-2005[S].

[4] 周继良， 邹鸿钧.船舶轴系校中原理及其应用[M].人民交通出版

社，1985.endprint