负荷试验在修船厂的应用及分析
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【摘 要】轴系对中不好会造成艉轴管轴承迅速磨损甚至烧坏，艉轴管的密封元件加快磨损而造成泄漏，造成主机曲轴的臂距差超出标准规范及极限值，破坏减速齿轮的正常啮合和支承轴承的正常工作，以及引起主机、船体振动等。本文对负荷试验在轴系校验中的应用做了分析。
引言
生产实践证明，由于搁浅或配载不良等原因造成的船体变形，都会引起船舶轴系发生变化，严重的直接影响航行安全。轴系对中不好严重的会造成艉轴管轴承迅速磨损甚至烧坏，艉轴管的密封元件加快磨损而造成泄漏，造成主机曲轴的臂距差不能允许地增大，破坏减速齿轮的正常啮合和支承轴承的正常工作，以及引起主机、船体振动等。根据船舶轴系安装技术的发展，现阶段使用较广泛的校中方法为合理校中，既使其全部轴承上的负荷及各轴段内的应力都处于允许范围内，或具有最佳的数值，从而可保证轴系持续正常的运转。
1.轴系负荷试验在修船厂的应用
有别于造船厂轴系合理校中方法主要在新船轴系布置中的运用，我们修船企业中，轴系修理工程主要是因在轴的吊运移动、轴系轴承热熔修理拂配、轴系临近钢板的割换等原因造成的轴系轴承负荷变化需重新校中。
以往主要靠轴系法兰直线校中结合轴承蓝油贴合面积多少的方法，而对各道轴承的负荷大小完全靠经验把握，缺少可控的量化科学依据，造成了轴系施工质量检验的量化数据判读环节缺失，致使轴系校中质量靠经验应人而异，因而带有较大的盲目性。为实现对各道轴承负荷变化大小可控、量化的轴系校中，我们选用了负荷试验的方法，并配合施工设计了一套全尺寸组合支撑管，适用于各种高度。
负荷试验的数据分析是重点，简单的图标能反映出很多问题，如何从图表中读懂其含义以分析轴系状态，需要多次操作的经验总结，以下是本人的通过多次试验所得出的结论，供大家参考。
2.图表分析以及试验时的注意事项
虽然负荷试验的过程很简单，但是会有很多因素会影响到试验的过程数据，导致结果偏离真实值，难以做参考。因此在做试验时，现场操作人员需要有足够的判断力判别此次试验数据的有效性，避免在完工后的计算中发现问题造成返工。轴系负荷试验过程中，须对许多细节过程进行必要的工艺控制和改进，以过程保证结果，进一步提高负荷测量的精确性和工作效率。
1）标准情况
保证轴系不受外力影响，船舶处于标准试验状态，并且所有工具都依照要求放置，通常图形如图1所示，由右侧的上升曲线和左侧的下降曲线组成，横坐标为千斤顶负荷，纵坐标为轴的位移量。图线中，拐点清晰，轴承脱空阶段规律明显，以有效线段的近似一次函数与横坐标的交点作为所求的试验结果，是我们想要的理想试验过程。
在很多较早的指导书上我们会看到以拐点的横坐标直接作为试验结果，这个是不可取的。首先，拐点不是一个点，而是一个过程，是轴在渐渐脱离轴承、将负荷逐渐转移到千斤顶的过程，因此很难精确到点；其次，负荷试验的根本意义在于模拟支撑点位置的高度与受力的关系，从而推断出支撑点现高度的受力，而并非简单的将受力完全转移掉，毕竟此时的高度已经不是测量对象的高度了。这个概念很重要。
2）工具位置的影响
千斤顶油缸中心必须在轴的正下方，且与百分表支点在同一直线上。千斤顶的不良位置会产生过大的阻力，顶升曲线中会产生更大的迟滞现象，造成上升曲线和下降曲线过于分开，影响测量的准确性。其次，百分表的位置一定要在千斤顶的相同截面上，这样才能正确反映位移――压力之间的关系。
3）相邻轴承的影响
当轴承脱空后的阶段图线中出现了两个明显的拐点，就表明顶升过程受到了影响，根据第二个拐点后的线段的斜率判断原因。
如图3所示，在第二个拐点出现后，线段的斜率大于之前的斜率，反映出轴承脱空后增大相同的顶升力时位移增量变大，出现第二个规律阶段。其实这是将相邻轴承也顶起造成的。我们可以在试验时用另外两只百分表放在相邻的轴承档附近做监测，这样可以看到各轴承负荷的关联变化，避免测量的盲目性。
4）障碍物的影响
如图4所示，第二个拐点出现后的线段的斜率小于第一阶段直线的斜率，即当压力上升时，位移增量变小了。此种情况表明轴被顶升时遇到了障碍物，可能的就是轴承盖未打开造成的，也有可能是盘车机齿轮未脱开造成的，也有可能是其他原因。操作人员应了解顶升空间，并根据现场情况作判断。
计算数据时，取点要多且正确，特别注意拐点前后的数据。当图标出现多个拐点时，应选用第一个为准。
5）读数的影响
对有较大负荷的轴承每次记录读数时，要等百分表指针完全稳定后才取值，否则导致上升曲线与下降曲线不平行出现喇叭口现象，如图5所示。
6）艉轴管前轴承的负荷特性比较特殊，有效值阶段斜率相对较大，且因艉轴管轴承较长的原因，其上升空间很小，因此它的拐点相对比较难找。在做这道轴承的时候可以在有效阶段减小取点的间隔值，多取点，提高结果的精确性。
其次，艉轴管较靠近螺旋桨，轴系在浮态下受到螺旋桨的浮力，艉管内油压波动的影响及艉管后轴承与前轴承，不像其他轴承的负荷曲线均匀，而出现波动；因此做负荷试验一定要在风平浪静的时候，且轴系上不能有任何敲打作业。
7）有些轴承的负荷较小，即使在脱空后的线段的斜率也较小，与之前为完全脱离轴承时的斜率相差不多，此时画出的曲线拐点十分不明显，很难判断有效阶段。我们建议增大读数间隔，放大斜率差，可有助于判断拐点的位置。
3.结论
为了避免各种影响测量结果的因素，操作者应严格按照单船轴系计算书要求以及试验规范操作，尤其在利用负荷试验检验轴系拆装前、后状态变化，而船方又未能提供计算书的情况下，更应该注意两次试验的测量状态以及顶升位置。
另要提醒的是，负荷试验仅仅是测量轴系支撑点的负荷值的手段，要保证轴系的安全运行还需建立在轴系安装正确的基础上，包括间隙良好、轴颈与轴瓦贴合良好、主机曲柄差值良好等。
参考文献：
[1]《船舶轴系校中原理及其应用》，周继良/邹鸿钧，人民交通出版社，1985.6.