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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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/D12 D230 mm400 mm，L/D1425 D80 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,