一种中间轴临时支撑的设置方法
【技术领域】
[0001] 本发明应用于造船技术领域，具体是涉及一种中间临时支撑的设置方法，主要用 于将轴系直线校中时产生的挠度缩至最小。
【背景技术】
[0002] 在造船技术领域，经常要使用一些直径较小，长度较长的细长轴，当使用这些细长 轴的时候就会出现一个问题，那就是细长轴通常会产生很大的挠度，因此需要消除细长轴 的挠度并且对细长轴进行直线校中。
[0003] 在对无中间轴承或仅有一个中间轴承的中间轴进行直线校中时，通常需要设置两 个临时支撑来支撑中间轴。常用的设置临时支撑的方法是利用经验法，技术领域根据多年 的工作和实验经验大致估计处设置临时支撑的位置。但是，经验法无法完全消除挠度对直 线校中的影响，准确地对中间轴进行校中，尤其对于细长轴，挠度的影响将更大。
[0004] 中间轴的直线校中是将中间轴与已安装的艉轴进行偏移、曲折校中，即将中间轴 与艉轴对成一条直线，其目的是使得中间轴承位于艉轴所在的直线上（如附图1所示）。
[0005] 本发明适用于各种载荷工况下的中间轴，该方法可以快速得出中间轴临时支撑设 置的最佳位置。中间轴在该支撑状态下，其挠度最小，对校中的影响微乎其微。
【发明内容】
[0006] 为了解决对细长轴校中时挠度影响极大的技术问题，本发明提供了一种中间临时 支撑的设置方法，可以快速得出中间轴临时支撑设置的最佳位置，使得细长的中间轴在该 支撑状态下挠度最小，对校中的影响微乎其微。
[0007] 中间轴直线校中的近似理想直线状态：中间轴进行直线校中时，临时支撑设置于 中间轴上的不同位置，会使中间轴产生不同的挠度，该挠度对直线校中产生不利的影响。为 了使得挠度对校中的影响减少到最小，即需要近似理想直线状态的概念，中间轴的近似理 想直线状态，即临时支撑设置于适当的位置时，尾端、首端、中间轴承处的挠度最小，且基本 相等。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] -种中间临时支撑的设置方法，其特征在于，具体步骤如下：
[0010] 步骤1、设中间轴尾端、首端、中间轴承处的挠度分别为ω?、ω2、ω3(如图2所 示）；
[0011] 步骤2、建立数学模型（如图3所示）：
[0012] 2. 1、架设两个临时支撑，将中间轴放置于临时支撑上，进行直线校中；整个中间轴 为一个两端伸出的简支梁；临时支撑为简支支点位置；整个中间轴由于自身重力形成均匀 向下的均布载荷；在中间轴左端一个竖直向下的集中载荷，在中间轴右端距端面一个竖直 向下的集中载荷；
[0013] 2. 2、选取计算参数：设中间轴总长为L，中间轴承距中间轴左端面距离为L1，临时 支撑TS1距中间轴左端面的距离为X，临时支撑TS1距中间轴承的距离为A，临时支撑TS2 距中间轴右端面的距离为Y，临时支撑TS2距中间轴承的距离为B ;设中间轴左端集中载荷 为F1，载荷作用点距中间轴左端面距离为a ;中间轴右端集中载荷为F2，载荷作用点距中间 轴左端面距离为b ;整个中间轴由于自身重力形成的均布载荷为q ;
[0014] 2. 3、计算方法描述如下：采用叠加法，将中间轴从临时支撑TS1、TS2处断开，将该 梁分为3段，并将全部载荷分解为：在两端梁上的集中载荷和均布载荷，在中间梁上的均布 载荷和附加弯矩；再将分载荷的挠度进行叠加，得出在指定点挠度的计算公式（如图4和5 所示）；
[0015] 2. 4、两端梁的载荷及挠度计算如下：将载荷加载到两端梁上，并以左端梁为例，分 别计算各载荷作用下的挠度；
[0016] 设均布载荷产生的挠度为ω 11，则：
[0017] ω 11 = ql4/8EI
[0018] 上式中q为均布载荷，1为左端梁的杆件长度（为附图4中的X)，E为材料的弹性 模量，I为该轴的横截面惯性矩；
[0019] 设集中载荷产生的挠度为ω 12,则：
[0020] ω12 = Fb2l(3-0)/6EI
[0021] 上式中F为集中载荷，1为左端梁的杆件长度（为附图4中的X)，b为集中载荷FI 到左端梁的右端面，即临时支撑TS1的距离，β = (X_a)/X，E为材料的弹性模量，I为该轴 的横截面惯性矩；
[0022] 左端梁的总挠度为：ω 1 = ω 11+ω 12 ;
[0023] 同理，右端梁的挠度计算方法与左端梁类似，可以相应得到ω21、ω22、ω2 ;
[0024] 2. 5中间梁的载荷及挠度计算如下：将两端梁所承受的载荷等效为在支点处的附 加弯矩，同时承受在梁上的均布载荷；
[0025] 设均布载荷产生的挠度为ω 31，则：
[0026] ω31 = ql4cos ε/24ΕΙ
[0027] 上式中q为均布载荷，1为中间梁的杆件长度（为附图5中的Α+Β)，计算得到ε =ΑΛΑ+Β)，根据ε查表得到ω s ε，Ε为材料的弹性模量，I为该轴的横截面惯性矩；
[0028] 设附加弯矩产生的挠度为ω 32,则：
[0029] ω 32 = I2 (3Μ1 X ω R ε +Μ0 X ω D ε ) /6ΕΙ
[0030] 上式中1为中间梁的杆件长度（为附图5中的Α+Β)，Μ1为左端梁的载荷转换到临 时支撑点TS1处的等效力矩，M2为右端梁的载荷转换到临时支撑点TS2处的等效力矩，Μ0 =Μ2-Μ1，coR ε、c〇D ε根据ε查表得到，Ε为材料的弹性模量，I为该轴的横截面惯性矩；
[0031] 步骤3、编制简易计算软件及输出计算结果：
[0032] 3. 1、编制简易计算软件：
[0033] 根据步骤2中所述的计算过程，编制了简易计算软件，其中包括常参数部分、变量 部分，输出结果部分；
[0034] 3. 2、将实际的中间轴的各常参数输入其中，为计算做好准备；如表1所示：
[0035] 表1常参数输入表
[0036]
[0041] 3. 3、引入函数，输入变量，利用插值法输入相应的X、Y值，即可在几分钟内得到计 算结果；引入函数如表2所示，输入变量如表3所示：
[0042] 步骤4、得到计算结果：当ω 1、ω ω2、ω ω3中的数值极为接近时，此时的变量X、 Υ的值即为直线校中时，设置临时支撑的精确位置。