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图 1 主机弹性安装简图 1—主机机座 ; 2—弹性减振器 ; 3—环氧树脂垫片 ; 4—基座面板 ; 5—侧向止动橡胶
和横向距离分别为 x 、 y。 其中 L 、 D、 x、 y 的单位均为 m m。 C1 、 C 2、 C3 、 C 4、 C5 、 C6 为 6 个顶升螺丝孔 , 这些 孔不装减振器, 是侧向止动装置的安装位置。 假设分n 等螺栓孔位 置装设测力计, 将主机机座平面调水平 , 曲轴的臂距
1 主机弹性安装简介
船舶主柴油机是船舶机械振动和噪声的主要来 源 , 如果将主机通过减振器弹性地与基座连接, 则既 可以减轻机械振动和噪声通过基座传到船体 , 又能 防止外界冲击、 振动, 影响主机。 但是 , 主机的弹性安 装会使主机起动和停车时的振动幅度加大, 如果这 种振动传到齿轮箱或轴系是非常危险的。为避免这 种情况的发生 , 通常在主机和齿轮箱或轴系之间增 加高弹性联轴器装置。高弹性联轴器不仅可以减小 柴油机的横向振动的传递 , 同时还可以减小柴油机 扭转振动的传递。 另外 , 与主机连接的各个系统也必 须弹性联接。 柴油机弹性安装的结构如图 1 所示, 图中 a 表 示弹性减振器的安装方法。 与刚性安装不同的是 , 在 主机机座与基座之间不是用刚性的钢质垫片 , 而是 安装了减振器 , 减振器的上下分别用紧固螺栓与机 座和基座连接。 由于没有安装紧配螺栓, 为防止主机 在横向和纵向的位置变化 , 在主机机座周围适当位 置安装了侧向止动装置 , 其结构如图 1 中 b 所示。
2 弹性安装的主机与齿轮箱的校中计算
2. 1 主机重量与重心位置的确定 为了确定反变形量, 必须知道主机的重量和重 心位置, 这样才能计算各减振器的受力和变形情况。 确定主机重量和重心位置的方法有两种 , 一种方法 是由柴油机制造商提供, 另一种方法是由船厂自已 用测力计测量。这种测量可根据柴油机的大小采用 四个或六个测力计进行, 根据测量数据即可计算柴 油机的重量和重心位置。 下面以图 2 为例, 说明主机 重量与重心位置的测量和计算方法。 图 2 是某柴油机机座螺栓孔位置和柴油机重心 位置简图。 图中, A 、 B 分别表示机座左、 右两排的螺 栓孔 , 两排螺栓孔各有 n 个, 并以主机的纵中垂直面 对称分布 , 其编号分别为 A 1、 A 2、 A 3、 …、 A i、 …、 An和 B 1、 B 2、 B3 、 …、 B i、 …、 Bn 。 A 排各孔到 A 1 孔的纵向距 离分别为 L 2 、 L 3、 …、 L i、 …、 L n。 两排孔中心线的距离 为D 。 假设柴油机的重心在 O 点 , O 点到 A 1 孔的纵向
图 4 主机安装图 1—飞轮 ; 2—高弹性联轴器 ; 3—齿轮箱输入法兰
机座下平面的位移如图 5 所示, A 1 A nB nB 1 平面 表示机座 下平面校 中安装时 的位置 , A 1′ A n′ Bn ′ B1 ′ 平面表示机座下平面正常工作时的位置。 机座下平 面从 A 1′ A n′ Bn ′ B1 ′ 平面变到 A 1 A n B nB 1 平面, 各点的 位移量分别为 S A 1、 S An 、 S Bn、 S B 1, 单位为 mm 。 平面的 位移所引起的主机输出法兰相对于齿轮箱输入法兰 的偏移和曲折值的计算, 可分三步进行 : ( 1) 将 A 1′ An′ Bn ′ B 1′ 平面向上平移距离 S A 1 , 使 A 1′ 点到达 A 1 点的位置, 如图 5b 所示, 此时 偏移
作者简介 : 李奉香 ( 1966- ) , 女 , 讲师 , 硕士生。
・ 6・ 造 船 技 术 2004 年第 4 期( 总第 260 期)
图 2 柴油机机座 螺栓孔位置和柴油机重心位置简图
差也符合柴油机的有关规定后 , 测得的各点的受力 分别为 R A 1 、 RAi 、 RAn 、 R B1 、 R Bi 、 R Bn , 单位为 kN 。 则柴 油机的重量及重心位置为: 重量 G = R A 1 + R A i + R A n + R B 1 + R Bi + R Bn 重心位置 ( R A i + R Bi ) × L i + ( R A n + R Bn ) × L n G R B 1 + R Bi + R Bn y = ×D G 2. 2 减振器的刚度 K 的测量 x = 在计算减振器的受力和变形之前 , 必须知道减 振器的刚度 K , 即减振器发生单位变形所需的力, 单位是 kN / mm 。可用测力计测量每一个减振器的 刚度, 并做好标记和记录。 每块减振器的刚度 K 值并不一定相等 , 在安装 时应按变形的大小顺序 , 将减振器按刚度从大到小 依次布置 , 这样可使相邻及相对的减振器工作时的 变形值尽量接近, 使各减振器的受力均匀。因此 , 在 测量出每一个减振器的刚度 K 后, 应按上述原则确 定每一个减振器的位置 , 并加以标明。 2. 3 各减振器变形量的计算 测出柴油机重量和重心位置以及减振器的刚度 之后, 即可计算各减振器的受力和变形情况。 假设柴 油机机座平面在安装完毕后不发生变形, 则图 2 中 以 A 1、 A n、 B1 、 B n 四点所组成的平面 , 在安装完工松 开顶升螺丝后 , 由于弹性块的变形而下沉, 各点的位 置变为 A 1 ′ 、 A n′ 、 B1 ′ 、 B n′ , 这四点也应该在同一平面 上 , 如图 3 所示。 各螺栓孔处的下沉量就是相应位置 的减振器的变形量。 设 A 1、 A n、 B 1、 B n 处四个减振器 的变形量分别为 A 1 、 A n、 B 1 、 Bn , 则在其余各孔的 位移均可计算出来 : Li Ai = ( Ln =
Bi
=
Li ( Ln
Bn
-
B1
) +
B1
。
利用 A 1、 A n 、 B 1 、 Bn 求出各点的位移即减振 器的压缩量后, 即可计算每个减振器的受力, 再利 用柴油机受力力系的平衡列出方程组如下。根据受 力平衡, 可得各减振器受力之和等于柴油机的重力 , 即:
A1
K A1 +
B1
A2
KA2 + … +
李奉香 : 主机弹性安装时主机与齿轮箱的校中计算
・ 5・
主机弹性安装时主机与齿轮箱的校中计算
李奉香
( 武汉船舶职业技 术学院 , 湖北 武汉 430050)
柴油机的弹性安装与刚性安装有很大的不同 ,
提 要 介绍 了船 舶主 机采 用 减振 器弹 性 安装 时 , 主 机输出 法兰与 齿轮箱 输入法兰 之间 校中测 量参 数的计算方法。 主题词 弹性结构 轴系校中 计算方法
李奉香 : 主机弹性安装时主机与齿轮箱的校中计算
・ 7・ 正常工作时的位置变化即位移量。 ( 4) 2. 5 主机输出法兰与齿轮箱输入法兰校中测量数 值的计算 主机机座的位置变化, 最终反映在主机输出法 兰与齿轮箱输入法兰的校中偏差上 , 因此, 必须计算 出校中时的主机输出法兰与齿轮箱输入法兰的偏移 和曲折值, 才能进行校中安装。主机安装时与齿轮 箱的连接如图 4 所示 , 主机飞轮通过高弹性联轴器 与齿轮箱输入法兰连接。 齿轮箱输入法兰( 外圆测量 点) 到主机机座后端第一固定螺栓孔即图 2 所示的 A 1 或 B 1 的纵向距离为 M , 主机曲轴回转中心线到 机座下平面的垂直距离为 H 。 假设校中时, 测量装 置安装在飞轮上, 测量点为齿轮箱的输入法兰外圆 和端面。
Ai
Bn
∑(
i= 2
K A iL A i +
Bi
K Bi L Bi ) = Gx
根据横向相对于 A 1 点 的力矩平衡得: B 1 K B 1D + B2 K B2 D + … + Bn K Bn D
n
= D ∑(
An
Bi
K Bi ) = Gy
( 3)
-
A1
) +
A1
,
i= 1
又因为 A 1 、 A n、 B 1、 B n 四点连成一个矩形, 所以对角
刚性安装可按主机与齿轮箱或轴系的校中公差要求 进行校中, 合格后拂配钢质垫片或浇注环氧树脂垫 片, 然后紧固联接螺栓即可, 轴线不会发生变化。而 采用弹性安装时, 由于减振器在受力后会发生弹性 变形 , 所以在垫片做好, 松开顶升螺丝后 , 主机会下 沉, 而且由于主机重心位置的影响 , 机座两边的减振 器受力变形的量不一样, 主机还会有一定的倾斜, 从 而造成主机曲轴输出法兰的中心位置发生变化, 因 此, 轴线会发生变化。 为使柴油机下落以后的轴线符 合要求, 就必须在配制垫片前 , 让主机有一定的反变 形量。反变形量的大小是柴油机安装是否合格的关 键, 因此必须进行校中计算, 确定反变形量。
1上下
= S A 1、1左右 = 0、 曲折
1上下
=
1左右
= 0。
( 2) 将机座平面以上升了 S A 1 距离的 B 1 ′ 点与 A 1 点的连线为轴旋转, 使 A n′ 点到达 A n 点的位置 , 如 图 5c 所示, 则 : S A1 - SA n ; Ln SA 1 - SA n 偏移 2上下 = M t an ! = M , Ln 2左右 = 0; 旋转角度为 ! = arct an
B2
An
K An K Bn ( 1)
+ =
K B1 +
n
K B2 + … +
Bi
Bn
∑(
i= 1
Ai
K Ai +
K Bi ) = G
图 3 减振器变形量的计算
根据纵向相对于 A 1 点 的力矩平衡得:
A2
K A 2L A 2 + … +
B2
An
K A nL A n K BnL Bn ( 2)
+
n
