摘要：社会经济的不断发展，使得船舶行业也快速发展起来，同时也对船舶的设计质量提出了更高的要求。进行船舶机械机座设计时，需要密切关注其质量、外力承受力以及各种力矩间的关系。环氧树脂垫片在其中的良好应用能够极大的提升其设计质量。因此文章就船舶机械机座设计中环氧树脂垫片的应用进行略述。
关键词：船舶机械机座设计；环氧树脂垫片；应用
随着船舶机械制造业的进步，材料也不断更新，主机、甲板等处的机座过去多使用金属垫片，劳动强度大，但韧性不足。环氧树脂是一种有机化合物，分子中至少含有两个环氧基团，化学性质活泼，与固化剂交联反应后会生成具有不溶、不熔性质的高聚物。应用于船舶机械机座中，不但可提高机座性能，而且造船工期也有所缩短。机座要承受主机和发电机传输的力矩，在如此大的压力下，如何合理设计环氧树脂垫片总压应力是考虑的重点。
一、环氧树脂的概念及基本性能
环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A 型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。环氧树脂具有仲羟基和环氧基，仲羟基可以与异氰酸酯反应。环氧树脂作为多元醇直接加入聚氨酯胶黏剂含羟基的组分中，使用此方法只有羟基参加反应，环氧基未能反应。普通液态环氧树脂外观用酸性树脂的、羧基，使环氧开环，再与聚氨酯胶黏剂中的异氰酸酯反应。还可以将环氧树脂溶解于乙酸乙酯中，添加磷酸加温反应，其加成物添加到聚氨酯胶黏剂中；胶的初黏；耐热以及水解稳定性等都能提高还可用醇胺或胺反应生成多元醇，在加成物中有叔氮原子的存在，可加速NCO反应。用环氧树脂作多羟基组分结合了聚氨酯与环氧树脂的优点，具有较好的粘接强度和耐化学性能，制造聚氨酯胶黏剂使用的环氧树脂一般采用EP-12、EP-13、EP-16和EP-20等品种。
二、船舶机械机座受力情况分析
（一）概述
根据船舶机械机座的制造要求与标准，在对环氧树脂垫片总压应力进行计算的时候，公式为 Pt=（W+T）/A。机械自身的重量用 W 表示，螺栓的总紧固力用 T 表示，环氧树脂垫片有效面积用 A 表示。但是在该公式中，对机座联接输出转矩以及接受力矩进行平衡的时候某一侧所承受的力没有充分考虑，因此详细分析其受力。在外力的作用下，在一定程度上机械联接部件会产生变形，但是在一般情况下还在线弹性范围当中。在这种情况中，机座垫片增加压力的一侧与减少压力的一侧具有不同的受力情况，因此在设计的过程中对其具有较多的要求：机座联接对增加压力的一侧的受压应力要有严格的控制，保证其在合理的范围当中，螺栓自身要保持相应的剩余拉应力；减少压力的一侧则对螺栓拉应力进行控制，保证其在允许的范围当中，同时保证垫片自身压应力充足。
（二）垫片总压应力
船舶在实际工作中，其需承受变动较强的工作负荷，在对机座垫片总压应力进行计算的时候，不仅要对垫片面积和机械自身重量进行考虑，还要对其他的因素进行综合考虑，如螺栓相对硬度、被联接件相对硬度等。结合相关的计算，对机座垫片在工作中所承受的总压应力的计算公式为：
在该计算公式中，机械自重所产生的压应力通过 W/T表示，螺栓预紧力所产生的压应力通过 表示，工
作外力所产生的压应力通过 表示。
（三）螺栓总压应力
在对机座联接螺栓所承受的总压应力进行计算的时候，要对相对硬度、虑螺栓预紧力、机座单侧所受的外力、直径截面积等因素进行充分的考虑。结合相关的计算，对螺旋在工作中所承受的总压应力的计算公式为：
在该计算公式中，螺栓总压应力通过 F0表示，机座单侧所受压力通过 F 表示，螺栓最小直径的截面积通过 AL表示，联接螺栓的最小面积与其惯性矩的中性轴线之间的最远处为 滓Lmax，螺栓的最小面积通过翻转力矩的影响下，而形成的拉应力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是要注意，如果机械的仅仅是对扭矩进行输入或输出的时候，那么螺栓形成的拉应力与机座所具备的的翻转力矩具有一致性；如果机械自身具有较小的机座体积，且具有较大的受风面，那么则要对惯性力、风力所产生的影响进行充分的考虑。
（四）环氧树脂垫片的联接校核
对于船舶制造业而言，其有关规定表示，主机所具备的总压应力需要控制在 2.5-3.5MPa，其他的辅助机械也需要低于 8.5MPa。但是，环氧树脂垫片所具备的压缩强度最起码是 117MPa，同时再加上转矩负荷，需要纤细分析环氧树脂垫片的可用预应力值。因为没有较强的受剪切能力，因此在设计的过程中，对该点必须要避免，并通过顶紧螺栓或者新设的推力挡块对产生的横向外力进行承受。另外，通过外力的影响，机座的侧面通常会产生螺栓拉力的明显增大以及垫片受压明显减小的情况，而另一侧通常会出现降低螺栓拉力、增大垫片受压的情况。在这种情况下，如果拧紧螺栓，那么拉力增加的一侧按照规定在对螺母拧紧以后就不能更深入的拧紧，但是拉力减少的一侧则可以深入拧紧，这样十分容易增加垫片的承受力，甚至出现挤压崩溃的现象。因此，在船舶机械实际的工作中，对螺栓尽可能的不进行补充拧紧，如果特殊情况必须要进行补充拧紧，那么先要解除负荷，然后再根据设计值对螺栓进行补充拧紧。
三、环氧树脂垫片在船舶机械机座设计中的应用
某船舶绞缆机自身的重量为 2 吨，缆绳的材料为尼龙，尼龙缆绳的直径为 60mm，将有有径向柱塞液压马达安装在机架的一端，将其作为机架的动力。
本文为了更好的对环氧树脂垫片在船舶机械机座设计中的应用进行分析，做出以下几种架设：①在机座形心的 Z 轴上有缆绳的重心；②在 X 平面和 Z 平面中展示缆绳的拉力方向，因此在 Y 方向上没有分力，分力的数值为 0；③在滚筒上，缆绳的作用点基本上在其中部以上。
（一）缆绳拉力
该船舶的机座当中所运用的缆绳通常为编制尼龙，并按照有关规定进行相应计算，如果尼龙缆绳较长时间的进行工作，其自身的安全负荷需要达到92586N；如果尼龙缆绳只是定时工作，其自身的安全负荷只需要达到 238025N，在此基础上进行计算，可以计算出X 轴上的分力值，大约为 234435N。
（二）其他有用参数
①不包括螺栓孔自身的面积，环氧树脂垫片其所占据的面积通过计算显示为 239138mm2。②计算环氧树脂垫片所占据的面积对 Y 轴所产生的惯性矩能够达到 5.399×1010（mm4）；螺栓的最小面积通过计算对 Y 轴所产生的惯性矩能够达到 1.945×109（mm4）。③对螺栓刚度的计算，值为 1.83×106（N/MM），其相对刚度通过计算，值为 0.47，被联接件通过计算其相对刚度的数值为0.53。④ 对螺栓的较小直径的截面积进行计算，值为539mm2。⑤在 X 轴方向影响下，计算缆机机座的具体弯矩数值为 3.516×108（N/MM）。⑥对联接法兰刚度进行计算，值大约是 2.06×106（N/MM）。
（三）强度校核
第一步要核算校正环氧树脂垫片自身的强度，然后通过相关公式对其所承受的压应力进行计算，数值大约为3.917MPa，根据行业标准，通过相关公式计算出环氧树脂垫片自身使用压力的最大值为 8.5MPa，因此，强度有效满足相关标准要求。第二步要核算校正联接螺栓自身的强度，计算得出，联接螺栓的疲劳强度、精力强度全部都与相关要求符合，因此将环氧树脂垫片应用在该船舶机械机座的设计中合适。
在船舶机械机座的设计中，环氧树脂垫片具有越来越广泛的应用，由此可见，其十分重要。但是因为船舶在使用的过程中，受到的外力不同，因此在实际的设计过程中，对机座联接要加强重视，保证其强度满足相关要求。
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论文作者:刘西踩1,王富波2,张志敏3
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/10
标签：机座论文; 垫片论文; 环氧树脂论文; 螺栓论文; 应力论文; 缆绳论文; 船舶论文; 《防护工程》2019年第2期论文;