船舶轴系的组成.ppt
第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨间的轴及其轴承统称为传动轴系，简称轴系。轴系的组成：传动轴包括推力轴(有的柴油机把推力轴和曲轴造为一体)、中间轴和尾轴轴承推力轴承(有的柴油机推力轴承设在柴油机机座内)、中间轴承和尾轴承传递设备主要有联轴器、减速器、离合器等轴系附件主要是润滑、冷却、密封设备等,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的组成：,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的作用：轴系的作用是把柴油机曲轴的动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨在水中转动的阻力矩，同时又把螺旋桨产生的推力传给推力轴承，以克服船舶航行中的阻力。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的作用：轴系所传递的扭矩可从它传递的功率和轴的转速算出。轴上传递的主机扭矩MK为Pe主机额定功率(kW)ne轴的额定转速(r/min)i齿轮箱的传动比传动效率,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的作用：轴系所传递的推力-可以根据螺旋桨所吸收的功率、螺旋桨的效率和船舶航速算出，轴系所传递的推力T为T螺旋桨最大推力(N)Ppmax螺旋桨吸收的最大功率(kW)Vs船舶的航速(kn)p螺旋桨的效率，推(拖)船:0.30.6，商船:0.60.78，快艇与小艇:0.450.70,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的工作条件：轴系承受的扭矩在轴系中产生扭应力推力将会产生压应力轴系和螺旋桨本身的重量以及其他附件的作用，使轴系产生弯曲应力安装误差、船体变形、轴系的扭转振动、横向振动、纵向振动以及螺旋桨的不均匀水动力作用等产生附加应力风浪天，螺旋桨上下运动的惯性力，使尾轴产生额外的周期变化的弯曲应力和力矩轴系在工作中，轴颈与轴承发生摩擦，当用海水做尾轴承润滑剂时，尾轴管和轴颈还要受到腐蚀作用,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,传动轴系的组成、作用和工作条件:轴系的设计要求：足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用寿命有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上，力求简化，使制造与安装方便并便于日常维护保养传动动损失少，应合理选择轴承种类、数目及润滑方法对船体变形适应性好，力求避免在正常航行状态下因船体变形引起轴承超负荷保证在规定的运行范围内不发生轴的扭转共振和横向、纵向共振能够良好地密封、润滑和冷却尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:船舶轴系布置设计与整个船体设计有密切的关系，应满足船舶总体性能，是船舶动力装置设计中比较重要的一个环节。设计的大体思路:机舱、主机和螺旋桨的位置确定后确定轴系类型、传动方式确定轴线的数目、位置和长度初步选定轴承位置、间距，并画出布置草图选用或设计轴系部件，进行轴系强度计算和振动验算，最后进行修改、绘制轴系布置图及安装总图等。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,39000T化学品船，主机型号:6S50MC-C,功率:9480kW,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:设计的大体思路:在布置时首先要充分了解船舶总体、线形、肋距、结构等方面的有关图纸，认真考虑轴系装卸运输路线、顺序、起重设备与工具。高度重视调距桨的轴系，双轴线桨轴较长的轴系布置、辅助设备的配合与安装工艺等。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的数目从主机到螺旋桨间的轴系，往往是由几段位于同一直线的轴互相连接起来的，这种位于同一直线上的轴互称为轴线。轴线数目决定于船舶类型、航行性能、生命力、主机类型及特性、装置在多种工况下的经济性及其工作可靠性等。大型远洋商船往往采用1根客船、港作船、集装箱船等有特殊要求及操纵性好的船舶采用2根军用船舶为提高航速、生命力及良好的机动性，一般采用2根或3根，个别的达4根,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置轴系是一根直线，它的长度与位置决定于两个端点。前端点为主机(机组)的输出法兰中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置主机(机组)位置的决定原则及主机(机组)布置原则：对称布置:考虑到重量平衡及便于布置与方便操作。单主机：一般布置在船舶纵中剖面上，即机舱首尾中心线上。双主机：一般对称布置于船舶纵中剖面两侧，即对称于机舱中心线两侧。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置主机(机组)位置的决定原则及主机(机组)布置原则：轴线布置尽量与船体龙骨线基线平行。有时为保证螺旋桨浸入水中有一定的深度，而主机位置又不能放低，只能使轴线向尾部有一倾斜角，即轴线与基线的夹角，一般在05之间。轴线与船舶纵中垂面偏角一般在03，以保证轴系有较高的推力。对于小艇或高速快艇等由于吃水与线形的关系，一般限制可达1216。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置主机尽量靠近尾舱壁布置，使轴系长度缩短(要考虑有无传动设备、隔舱密封部件的拆装、更换位置，同时要兼顾机舱开口的位置)。考虑主机左、右、前、底部与上部是否满足船舶规范，拆装与维修要求以及吊缸的高度。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置 螺旋桨的布置与定位一般由船体设计决定，其原则是保证螺旋桨可靠而有效地工作：螺旋桨应浸入水中有一定的深度，单桨船e=(0.250.30)D，双桨船e=(0.40.5)D，隧道船例外。其中e为水线至桨上叶梢距离，D为螺旋桨的直径螺旋桨边缘一般不超过船中部轮廓之外螺旋桨的叶梢与船体间最小间隙保持在表2-1中所提出的范围之内,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴线的长度与位置,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:推力轴承的位置船用推力轴承是船舶动力装置中不可缺少的重要组成部分，它承受螺旋桨产生的轴向推力，并将其传给船体，使船舶产生前后运动。同时，也承担一部分径向负荷。直接传动的新型低速柴油机主机，推力轴承一般由主机自带，设在曲轴箱内带有减速箱的推进装置，推力轴承往往设在其减速箱中中速柴油机，因结构上的需要，推力轴承往往单独设置。,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:中间轴承的位置与间距中间轴承用来支承中间轴并径向定位。每根中间轴由一个中间轴承支承(少数设两个甚至三个)中间轴承的位置、数量和间距对轴系工作的可靠性有很大影响，在轴系布置时必须认真考虑应尽量使中间轴承布置在船体刚性较强的部位(例如隔舱壁附近)轴承间距过小附加负荷越大 轴承间距过大安装困难，轴的挠度过大，造成轴承负荷不均匀，轴的固有频率降低，容易造成在轴系的工作转速范围内出现临界转速,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:中间轴承的位置与间距对于一般轴径，轴承跨距可参考以下公式估算：俄罗斯尼古拉也夫推荐公式dz为中间轴直径(cm)德国劳氏船级社推荐公式dz为中间轴直径(cm),第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:中间轴承的位置与间距,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴承负荷一般轴承负荷的大小用轴承比压P表示在进行轴系布置设计时，必须使轴承的比压在许可范围内，力求使各轴承的负荷分配均匀轴承负荷过重(指比压超过许可范围)，将使其很快磨损或导致其他事故轴承负荷是负值(指仅轴承上瓦受到压力)会使邻近的轴承负荷过重轴承负荷为零，则表示这道轴承可有可无轴承负荷或比压过大、为负值或零都是不适宜的一般情况下每个轴承所受正压力(力的方向向下)应不小于相邻两跨轴重量的20%,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:尾轴承的数目和间距尾轴承的数目螺旋桨轴一般用两道尾轴承支承尾轴过长时也可用三道尾轴承支承在轴系布置设计时应尽量避免采用三道尾轴承，因为它使船体尾部结构复杂化，如安装不好，易使各轴承受力不均对于较短的尾轴也可以只用一道尾轴承,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:尾轴承的数目和间距尾轴承的间距在船舶轴系中，中间轴承很少发生事故，而尾轴承却因其工作条件恶劣，较易于受到损坏主要原因：它受到螺旋桨的干扰力比较剧烈，较易于出现回旋和横向振动，且损坏后修理困难对尾轴承的间距要求比中间轴承严格,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:尾轴承的数目和间距尾轴承的间距L/D值(L尾轴承间距，D尾轴基本直径)推荐采用以下数据：D400 mm650 mm，L/D12D230 mm400 mm，L/D1425D80 mm230 mm，L/D1640对于某些尾机舱的大型船舶，因受地位限制，L/D值可小于12,第一章船舶轴系及传动装置设计第2节船舶轴系的组成、特点及布置,轴系的布置设计:轴承高低位置的确定轴线的位置由轴承的位置来决定各轴承孔中心的连线就代表了轴系的中心线。在布置轴承时，对轴承在垂直方向和水平方向的位置也要细心确定对于中小型船舶，其轴承中心可按直线布置对于螺旋桨较重的大型船舶，为了减少螺旋桨重量对轴承的影响，使各挡轴承的负荷分配比较均匀，对轴线常采用曲线安装法。这时轴承的高低位置就要根据计算结果来确定轴系的布置设计和施工是非常重要的环节，在有关造船规范中都有明确规定，在监造和监修时应严格遵守,
