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燃气轮机吊装轨道的结构强度分析

发布于:2016-02-19 19:32
强度分析

      随着燃气轮机在我国水面舰船上的应用逐渐广泛,对其保养和维修工作已成为必须面对的问题。由于受到舰船机舱条件的限制,采用箱装体化设计的燃气轮机装船后,在船上有组织地进行保养和维修工作实质上仅限于发动机外部设备。因而需将有故障或使用寿命到期的燃气轮机利用专业设施拆离舰船,并由合格的燃气轮机替换。在燃气轮机装舰时都要考虑到燃气轮机出舱维修的吊装问题。国外的大、中型水面舰船中,在进气装置的设计时就考虑了在船上进行燃气轮机整机、燃气发生器或动力涡轮通过进气管道吊出或吊入的问题。某型舰船采用某燃气轮机,该型机组采用箱装体,箱装体内配备了比较完善的发动机换装系统。舰船系统设计过程中,强度分析计算是必不可少的环节。学者进行了32000DWT散货船货舱段的结构强度分析;其他人开展了轨道结构强度有限元分析。还有一些讨论了轨道力学与工程新方法,进行了TLJ400连续挤压机机架的强度分析与结构改进研究。
      某型舰船现在采用燃气轮机单轨道形式的吊装轨道系统。而改进后的燃气轮机吊装轨道为双轨道形式。和单轨道系统相比,双轨道系统可以避免燃气轮机抬高400mm,使燃气轮机在箱装体内沿着轨道被直接吊出机舱,解决了在狭小空间内的燃气轮机吊装难题。但是,为了更好地满足使用要求,进一步提高燃气轮机吊装轨道系统的可靠性、操作性,需要对某型舰船燃气轮机吊装双轨道系统进行强度分析研究。
      由于燃气轮机移动过程中对导轨的作用力是变化的。燃气轮机在导轨中的位置可以由角度a来描述,吊装牵引力F的大小取决于牵引力角度月和角度a。在整个吊装过程中,牵引力F基本上随着燃气轮机的角度a而逐渐增大,本研究选取典型的10个载荷点进行应力计算。具体的载荷数值可以通过解析方法得到。详细的分析过程如下。在燃气轮机的后支撑点有:其中,为导轨对燃气轮机的支反力抓为燃气轮机与导轨的摩擦力,方向与导轨相切,为燃气轮机后支撑的方向等效受力,Fy为燃气轮机后支撑的y向等效受力,e为摩擦力fi与水平方向的夹角,f为燃气轮机与导轨的摩擦系数。求解方程组可得。其中:F为燃气轮机吊装的牵引力泪为燃气轮打牵引力与水平方向的夹角,G为燃气轮机的重力L,为燃气轮机重心到后支撑点的距离,Lz为燃胜轮机重心到前支撑点的距离,L为燃气轮机牵弓力作用点到后支撑点的距离,a为燃气轮机与沙平方向的夹角。在过渡段导轨,牵引力F大幅增加,分析其原因表明:在该点牵引力从舱内绳索牵引改为舱外吊车牵引。牵引力角度突增,而此时前支点导轨聋本垂直,牵引角接近“死锁”角,进而导致牵引力增加。此处导轨的应力将会显著增加,强度储备下降。


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