一種順應(yīng)撓度曲線的旋轉(zhuǎn)軸系的軸承孔系布置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)軸系設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種旋轉(zhuǎn)軸系的軸承孔系 布置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軸系是軸、軸承和安裝于軸上的傳動體、密封件及定位組件組成的系統(tǒng)。其主要功 能是支撐旋轉(zhuǎn)零件，傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。在軸系中，軸承的位置直接影響到軸的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。軸 承的位置由軸承孔系的布置決定，如果軸承孔系布置不好，會導(dǎo)致軸承的磨損，影響軸承的 使用效率，從而影響軸系的壽命，還有可能發(fā)生軸承嚴重磨損，造成振動顯著增加，甚至引 起斷軸。因此軸承孔系的布置方法至關(guān)重要。
[0003] -般船舶推進軸系、航空發(fā)動機軸系、汽輪發(fā)電機軸系和多氣缸的發(fā)動機曲軸的 軸承有3個或更多個，這些軸系一般采用滑動軸承、靜壓軸承或者滾柱軸承支撐。目前，航 空發(fā)動機、汽輪發(fā)電機組和多氣缸的發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)軸系和短的船舶推進軸系的軸承沿旋轉(zhuǎn) 軸系的設(shè)計基準直線布置且軸承中心軸線與旋轉(zhuǎn)軸系的設(shè)計基準直線同軸，軸系的基準直 線就是軸系理論中線，并用同軸度公差和同心度公差控制所有的軸承對軸系基準直線的徑 向位置偏差和方向偏差。在軸系的某個具體軸向位置的同軸度公差稱之為同心度公差。
[0004] 而中長的船舶推進軸系可以采用沿曲線軸線控制其軸承，但該曲線受制于附加條 件：推進軸系的艉管后軸承支撐點處截面轉(zhuǎn)角一般應(yīng)不超過3. 5X l(r4rad和推進軸系安裝 時考慮推進軸系的撓度盡量小，即推進軸系軸承對推進軸系的設(shè)計基準直線只能合理變位 偏置。國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會發(fā)布的標準"船舶推進軸系校中"中規(guī)定，當(dāng)靠近螺旋槳的 軸承支點處軸截面轉(zhuǎn)角超過3. 5 X KT4rad時，需要采取斜鏜孔技術(shù)處理，即對軸承襯套或 艉軸管進行一定方向上一定角度的斜鏜孔，使轉(zhuǎn)角符合要求。不同類型的船舶的軸系校中 計算規(guī)定的艉軸承斜鏜值不盡相同，通常在〇. 3~0. 4mm/米之間。
[0005] 由于軸系的現(xiàn)有理論基礎(chǔ)是經(jīng)典的轉(zhuǎn)子動力學(xué)，經(jīng)典的轉(zhuǎn)子動力學(xué)不支持曲線軸 線以及軸承相對基準軸線的傾斜，加之現(xiàn)有的測量技術(shù)和制造技術(shù)的限制，所以現(xiàn)有的軸 系安裝工藝采用權(quán)宜之計，即目前的推進軸系的艉管后軸承支撐點處截面轉(zhuǎn)角計算值不超 過3. 5X KT4rad，實際安裝工藝中推進軸系的艉管后軸承被安裝成與軸系的設(shè)計基準直線 同軸，軸系的基準直線就是軸系理論中線，推進軸系的艉管后軸承支撐點處截面轉(zhuǎn)角計算 值超過3. 5X l(T4rad才用特定的斜角鍵孔。
[0006] 軸承的工作部位是軸承孔和軸頸，軸承孔是軸承的支撐部位，軸頸是被軸承支撐 的軸上部位，軸承中心軸線也就是軸承孔中心軸線。軸承中心軸線與相配合的軸之間由于 撓度的存在會有相對的夾角，軸轉(zhuǎn)動時軸承孔與軸的接觸就不均勻，從而造成軸承孔與軸 接觸處應(yīng)力或壓強不均勻，使得軸承沿軸向的不同位置的磨損量不一樣的狀況，形成軸承 的偏磨。現(xiàn)有的推進軸系合理校中的設(shè)計和工藝技術(shù)不能很好的解決軸承偏磨的問題，特 別是艉軸后軸承自身的偏磨問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)軸系的軸承孔系的 布置方法，該方法通過順應(yīng)撓度曲線，使軸承安裝角度與軸系軸線之間的夾角基本為零，從 而使得軸承孔與相配的軸之間的接觸比較均勻，軸承沿軸向的不同位置所受應(yīng)力或壓強基 本一致，理論上來說所受應(yīng)力或壓強是一樣的。從而可以解決旋轉(zhuǎn)軸系軸承自身的偏磨問 題。本發(fā)明還提供了一種利用上述布置方法的布置軸承孔系的旋轉(zhuǎn)軸系。
[0008] 按照本發(fā)明的一個方面，提供一種旋轉(zhuǎn)軸系軸承孔系布置方法，通過對支撐旋轉(zhuǎn) 軸系各軸承的軸承孔軸線的位置和偏轉(zhuǎn)角度進行布置，使單個軸承沿軸向的不同位置所受 應(yīng)力或壓強基本一致，從而實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)軸系的支撐和基本消除軸系軸承自身的偏磨，其特 征在于，所述各軸承按照順應(yīng)軸承的軸承孔型心處的軸系撓度曲線安裝布置，也就是按順 應(yīng)軸系撓度曲線安裝布置，即軸承的軸承孔型心位于所述撓度曲線上。
[0009] 其中旋轉(zhuǎn)軸系的撓度曲線是指理論計算的旋轉(zhuǎn)軸系的中心軸線的撓度曲線。
[0010] 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述順應(yīng)的軸系撓度曲線安裝布置具體包括：
[0011] 確定所述旋轉(zhuǎn)軸系的撓度曲線并進而確定該撓度曲線在各軸承孔型心處的撓度 值及轉(zhuǎn)角的步驟，其中所述軸系撓度曲線轉(zhuǎn)角指軸系在軸承的軸承孔型心處的撓度曲線與 所述旋轉(zhuǎn)軸系的基準直線的夾角，所述撓度值指軸系在軸承的軸承孔型心處對軸系的基準 直線的偏移量；根據(jù)所述軸承孔中心軸線與該軸承的軸承孔型心處的軸系撓度曲線的夾角 的當(dāng)量誤差確定所述各軸承的安裝角度即按順應(yīng)撓度曲線安裝或是按基準直線安裝的步 驟，其中所述軸承的安裝角度指各軸承孔中心軸線與所述旋轉(zhuǎn)軸系的基準直線的夾角，以 及根據(jù)上述步驟確定的軸承撓度值和安裝角度，進行軸承安裝，完成各軸承順應(yīng)軸承孔型 心處的軸系撓度曲線的安裝。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述確定各軸承的安裝角度具體為：當(dāng)軸承孔的型心 布置在軸系基準直線上且其中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差dt大于軸系同心度 公差閾值，或軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值時，按順應(yīng)軸系撓度曲線安裝，此狀況就 是按順應(yīng)軸系撓度曲線的轉(zhuǎn)角安裝；當(dāng)軸承孔的型心布置在軸系基準直線上且其中心軸線 與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差dt小于等于軸系的同心度公差閾值或軸承單邊間隙差值 的允許最大值閾值時，按順應(yīng)軸系撓度曲線的安裝也就是沿軸系的基準直線安裝。
[0013] 軸系同心度公差閾值為預(yù)先設(shè)定值，其根據(jù)軸系性能要求選取，可以為軸系同心 度公差φ t或者軸系同心度公差φ t的一定百分比。軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值 為預(yù)先設(shè)定值，可以為軸承單邊間隙差值的允許最大值gap或者軸承單邊間隙差值的允許 最大值gap的一定百分比，其中，所述軸承單邊間隙差值的允許最大值gap是指周向同一位 置、軸向不同位置的單邊最大間隙減去單邊最小間隙的差值的允許最大值。軸承單邊間隙 差值是指周向同一位置、軸向不同位置的單邊最大間隙減去單邊最小間隙的差值。
[0014] 上述百分比取值區(qū)間為（0,100%)，可根據(jù)軸系性能要求選取，且上述兩種閾值的 百分比的值不同。
[0015] 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述軸承孔中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差 為dt=LX Θ，其中軸系的某個軸承的長度為L，軸承孔中心軸線與軸承型心處軸系撓度曲 線的夾角為Θ。沿軸系的基準直線安裝軸承時，Θ等于軸系撓度曲線轉(zhuǎn)角。
[0016] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種利用上述方法布置其軸承孔系的旋轉(zhuǎn)軸系。
[0017] 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)軸系為3個或3個以上的軸承且理論上共一 根軸線的軸系，包括船舶推進軸系、航空發(fā)動機軸系、汽輪發(fā)動機軸系或多氣缸發(fā)動機曲 軸。
[0018] 作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，在計算好撓度曲線并且得到軸系的撓度曲線在軸承孔 型心處的撓度值以及轉(zhuǎn)角之后，再進行判斷是否順應(yīng)軸承孔型心處軸系撓度曲線安裝軸 承。
[0019] 首先計算軸承孔的型心布置在軸系基準直線上時，軸承孔中心軸線與軸承孔型心 處軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差。該軸承孔中心軸線與軸承型心處軸系撓度曲線夾角的當(dāng) 量誤差為：軸系中存在軸系基準軸線、軸系撓度曲線和軸承孔中心軸線，定義推進軸系的某 個軸承的長度為L，軸承孔中心軸線與軸承孔型心處軸系撓度曲線的夾角為Θ，則軸承孔 中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差為dt=LX Θ。沿軸系的基準直線安裝軸承時，Θ 等于軸系撓度曲線轉(zhuǎn)角。
[0020] 因為軸系制造安裝的不同，對軸承孔中心軸線與軸承型心處軸系撓度曲線夾角的 當(dāng)量誤差要求也不同，軸系的同心度公差Pt或軸承單邊間隙差值的允許最大值gap也有 所不同。由于軸頸與軸承孔的單邊間隙在軸向不同位置可能大小不同，軸承單邊間隙差值 的允許最大值gap是指周向同一位置、軸向不同位置的單邊最大間隙減去單邊最小間隙的 差值的允許最大值。
[0021] 當(dāng)軸承孔的型心布置在軸系基準直線上且其中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng) 量誤差dt大于軸系的同心度公差閾值或軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值時，軸承會 出現(xiàn)軸承自身的偏磨問題，因此軸承必須按順應(yīng)軸承孔型心處軸系撓度曲線安裝，此狀況 就是按順應(yīng)軸系撓度曲線的轉(zhuǎn)角安裝。當(dāng)軸承孔的型心布置在撓度曲線上時，軸承的撓度 值加上軸承中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差dt的和大于軸系的同心度公差閾值 或軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值時，按順應(yīng)軸系撓度曲線的撓度和轉(zhuǎn)角安裝，否則 按順應(yīng)軸系撓度曲線的安裝就是沿軸系的基準直線安裝。順應(yīng)軸系撓度曲線來安裝軸承， 需要保證軸承孔中心軸線與軸系撓度曲線夾角的當(dāng)量誤差dt小于軸系的同心度公差閾值 或軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值。
[0022] 軸系同心度公差閾值為預(yù)先設(shè)定值，其根據(jù)軸系性能要求選取，可以為軸系同心 度公差φ t或者軸系同心度公_.φ t的一定百分比。軸承單邊間隙差值的允許最大值閾值為 預(yù)先設(shè)定值，可以為軸承單邊