目的及意义

本研究涉及一种轴系振动-校中综合实验台架系统，用于研究船舶推进轴系扭转振动和回旋振动以及轴系校中状态、皮带传动、齿轮传动、万向节等对船舶推进轴系振动影响的综合实验台架，为船舶推进轴系的研究和教学提供实验平台。

国内外研究现状

早期的轴系校中一般采用直线对中的方式，即将各轴的中心线尽量布置在一条直线上。直线对中的工艺比较简单，但轴系中各轴承的负荷往往成不合理分配。对于尾管轴承，由于螺旋桨的重量比较大，容易产生单边载荷的现象，还容易造成齿轮轴前、后轴承负荷差过大，导致大小齿轮啮合不良现象的发生影响轴系的运转。
由于直线对中存在不足，于是人们在轴系校中的过程中，尝试根据轴承的允许负荷来进行分析，这种校中方法是根据轴系的特点，确定各轴承上负荷的允许范围，在校中过程中，通过调节轴承的位置，使各轴承上的实际负荷都处在允许范围之内。由于此原理只考虑到轴承上的负荷，没有考虑到其它的约束问题，如轴内的弯曲应力、主机输出法兰的弯矩和剪力以及轴承允许的最大变位等等，因此这一方法还存在一定的缺陷。
利用前面两种方法进行轴系校中时，均把轴系看成是刚体，没有考虑轴本身自重产生的变形影响。为改善船舶轴系，尤其是大型单浆尾机型船舶轴系的校中质量，从上个世纪五十年代中期以来，国外开始研究平顺曲线校中理论（Faircurve Alignment Theory），将轴系看成是由多个轴承支承的柔性梁，同时轴承位置可以在竖直方向进行调节，平顺曲线校中理论就是基于这一假定而提出的，自1960年以来，陆续有这方面的文章出现。在此基础上，人们又引入优化计算方法，按照平顺曲线轴系校中原理，通过调整轴承在竖直方向上的位置，形成了现在的合理校中（又称最佳校中）计算方法，经过几十年的研究与实践，合理校中技术引起了人们的广泛重视，并在船轴系的校中过程得到了普遍的应用。合理校中的实质是:在遵守规定的轴承负药、应力转角等制条件下，通过校中计算以确定各个轴承的合理位置，将轴系安装成合理的曲线状态，以达到使各轴承上的负合理分配的目的。这种方法在船轴系设计阶段就已介入，成为轴系设计工作中的重要一环，实现了轴系结构设计与轴系校中设计的紧密结合，能够使轴系各轴承的负荷尽可能地合理分布，避免云螺菜过重而出现尾管后轴承偏载严重乃至出现局部过载的现象，同时根据这种校中方法所编制的安装工艺也较为简单，大多数船厂和船级社均此原理进行大型船舶轴系的安装与验收。
随着船舶逐渐向高速、重载化发展，船舶航行的动态性能越来越受到人们的重视。传统的推进系统静态校中技术已不能满足轴系安全运行的需要，在轴系合理校中的基础上，船界又在进行轴系动态校中技术的研究国外学者从上世纪六十年代起，开始轴系动态校中技术的研究，1ES（轮机工程系统国际合作组织）1979年5月关于推进轴系的会议，正是对有关工作的总结，会上所提交的论文，从原理与方法、安装与检验等方面探讨了轴系运行时的对中状态影响轴系校中的各种因素以及造船厂所采用的一些实际校中方法等。但这些论文并没有对轴系动态校中计算问题给出恰当的、适用的算法和建议。上世纪八十年代初，日本学者也在《舶用机关学会志》及《三井造船》发表了有关动态校中的研究文章，其内容也未超出上述会议的讨论的范围。已有的这些成果表明，螺旋桨水动力、轴承油膜、船体变形、温度等因素都将在一定程度上影响轴系的原有校中状态，包括后尾管轴承的油膜压力分布、轴承负荷分布、齿轮啮合状态等。

2. 研究的基本内容与方案

主要研究内容

为了进一步研究船舶轴系振动、校中以及传动方式及对轴系的影响，本研究提供了一种分析船舶推进轴系扭转振动和回旋振动以及轴系校中状态、皮带传动、齿轮传动、万向轴传动等对船舶推进轴系振动影响的综合实验台架系统。能够单独实现对齿轮箱、皮带、链轮传动等对轴系扭转振动的影响以及模拟万向轴在不同安装状态，进而对其所产生影响进行系统研究。

技术路线

本研究解决其技术问题所采用的技术方案是：由一台调速电机通过弹性联轴节直接驱动带对中法兰的转子轴系，带对中法兰的转子轴系由3只可调变位轴承支撑，带对中法兰的转子轴系首部与双十字轴式万向节联轴器轴系首部设置齿轮对、皮带轮对和链轮对，双十字轴式万向节联轴器轴系由电动机通过齿轮对、皮带轮对或链轮对驱动。由万向节角度调节系统实现对万向节角度的调节，用以模拟万向轴在船舶推进轴系上的实际安装状态。双十字轴式万向节联轴器轴系首部安装有特制的扭振激振电机，用以产生标准的扭振激振信号。在试验台两根轴系上布置若干传感器接口和相应传感器，由轴系振动测量系统实现对轴系振动情况进行监测和记录。两根轴系上均装有若干质量圆盘，用于对船舶推进轴系进行有效的实际模拟，在带对中法兰的转子轴系上还装有若干可调偏心式质量圆盘，用于模拟实际轴系质量不均匀等状态。

[1] 周瑞平,肖能齐,林晞晨.船舶推进轴系振动与校中关键技术[J].船海工程,2016,45(01):78-85.

[2] 周瑞平.超大型船舶推进轴系校中理论研究[D]．武汉理工大学，2005.