第三章船舶傳動設備

1、第三章第三章 船舶傳動設備船舶傳動設備能力目標能力目標：掌握傳動設備選型方法。知識目標知識目標：掌握各種傳動設備的工作原理、分類極其結(jié)構(gòu)。第一節(jié)第一節(jié) 船舶傳動設備的類型及基本任務船舶傳動設備的類型及基本任務一、傳動機組的含義和組成一、傳動機組的含義和組成船舶主推進裝置中，從發(fā)動機到螺旋槳之間除了傳動軸系之外，還配備各種傳動設備，這些傳動設備為完成各種傳動功能機時形成的有機組合體，總稱為傳動機組。它的主要組成有：離合器、齒輪變速器、彈性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、撓性小軸等。此外，還有它的潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、操控系統(tǒng)及相關(guān)的附件。主要功能： 起到組合或分配推進主機的功率、減速或變速、離合、倒車和順車、

2、自動同步、減振與抗沖以及滿足其他布置上的特殊要求。二、傳送機組的基本任務二、傳送機組的基本任務1、減速及變速傳動2、倒車和順車3、并車和分車4、離合5、多級和無極變速6、隔振、抗沖擊第二節(jié)第二節(jié) 船用摩擦離合器船用摩擦離合器 含義：利用摩擦副之間機械摩擦力，把扭矩由主動軸傳到從動軸，根據(jù)需要可使主動軸、從動軸結(jié)合或脫離的傳動部件 。應用：摩擦離合器在中、小功率船舶上和小型高速艦艇上，都得到了大量的應用。在推進系統(tǒng)中，當采用直接傳動時，離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩即為發(fā)動機的標定轉(zhuǎn)矩；當采用減速傳動時，其傳遞轉(zhuǎn)矩隨離合器的布置形式不同而不同。一、工作狀態(tài)：接合工況、脫離工況、半接合滑摩工況。二、功能：1、

3、在傳動機組的主動軸、從動軸系間，完成功率傳遞的接入和脫離。2、在離合器脫開時，傳動機組的主動部件和從動部件分開，使傳動系統(tǒng)分為兩個系統(tǒng)。從而使主機可以空載啟動，減少發(fā)動機的啟動負荷。3、利用離合器的接合和脫開操作，使傳動機組完成正車、倒車的功能，提高船舶的機動性能。4、利用離合器的接合和脫開，使并車機組實現(xiàn)機組切換和并車、分車功能。5、利用離合器使主機怠速空轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各種機動操作。二、摩擦離合器的工作原理1-主動軸、2-從動軸、3-摩擦盤、4-從動摩擦盤、5-撥叉三、摩擦離合器的特點1、在正常工作時，主、從動軸的扭矩相等，轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)向相等，基本上沒有相對滑動，傳動效率高達100%；2、分離、結(jié)

4、合的時間比較短促；3、結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，設備簡單；4、在結(jié)合和脫離過程中存在著磨損和發(fā)熱；5、當離合器傳遞的扭矩超過數(shù)值后會發(fā)生打滑現(xiàn)象，保護設備使用安全，同時也可以減少軸系中過分的沖擊負荷。四、摩擦離合器的分類1、按照摩擦面的形狀分：盤片式、氣胎式、環(huán)牙式2、按照摩擦面的工作狀態(tài)分：干式、濕式、半干式3、按照接合力的來源分：機械式、液壓式、電磁式。五、摩擦材料和滑摩性能在中、大功率離合器中。主要為石棉基材料和粉末冶金材料兩類。二、盤片式摩擦離合器分類：單片式和多片式1、單片式常用在小功率內(nèi)燃機船上，而且在內(nèi)河船舶的單缸柴油機上應用也頗為廣泛。多片式摩擦離合器倒順車機組的工作原理圖多片式摩擦離

5、合器倒順車機組的工作原理圖 多片式和單片式對比：優(yōu)點：1、多片式離合器的徑向尺寸可以大大減少，接合力也因此減少；2、隨著片數(shù)的增加，離合器傳遞扭矩能力大大增加，而質(zhì)量尺寸增加不多。是中、大功率高轉(zhuǎn)速發(fā)動機的優(yōu)先選擇，是倒順車傳動機組中離合器的主要型式。缺點：1、在脫離狀態(tài)時，很難保持各摩擦片之間有足夠充分的間隙，因此在接合過程和脫離狀態(tài)可能產(chǎn)生嚴重的磨損和發(fā)熱。2、由于帶排現(xiàn)象（離合器在脫離狀態(tài)時因摩擦片之間脫不干凈而引起傳遞少量扭矩的現(xiàn)象，成為帶排），導致傳動機組效率減低，離合器摩擦片加速磨損、發(fā)熱甚至燒壞。三、氣胎式摩擦離合器1、工作原理2、操縱系統(tǒng)3、特點錐型高彈性離合器錐型高彈性離合器

6、 第三節(jié)第三節(jié) 船用齒輪箱船用齒輪箱 船用減速齒輪箱傳動設備是通過齒輪系將發(fā)動機的功率傳給螺旋槳。這種減速作用的齒輪傳動設備稱為船用減速齒輪箱。齒輪箱除用于傳動螺旋槳外，還可用來傳動發(fā)電機的其它的輔助機械。 船用減速齒輪箱的主要性能一般以標定傳遞能力、標定輸入轉(zhuǎn)速、減速比、標定的螺旋槳推力、輸入與輸出軸的轉(zhuǎn)向、允許工作傾斜度、中心距、換向時間、操縱方式及重量、尺寸等表示。 船用齒輪箱的選型船用齒輪箱的選型按推進系統(tǒng)形式選擇減速齒輪箱的功能（減速帶離合器、按推進系統(tǒng)形式選擇減速齒輪箱的功能（減速帶離合器、可逆、內(nèi)置推力軸承等等可逆、內(nèi)置推力軸承等等) 按推進系統(tǒng)布置的尺寸要求選擇減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)

7、形式按推進系統(tǒng)布置的尺寸要求選擇減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)形式（輸入、輸出軸的相對位置）（輸入、輸出軸的相對位置） 按船舶吃水、航速按船舶吃水、航速(螺旋槳直徑螺旋槳直徑)及主機轉(zhuǎn)速大小考慮適當及主機轉(zhuǎn)速大小考慮適當?shù)臏p速比。的減速比。 算出傳扭能力，即輸入額定功率輸入轉(zhuǎn)速。算出傳扭能力，即輸入額定功率輸入轉(zhuǎn)速。在所定型號的減速齒輪箱選擇圖表上在所定型號的減速齒輪箱選擇圖表上(注意船級社的不同注意船級社的不同)查出具體規(guī)格。查出具體規(guī)格。在名義減速比的基礎上進一步查出實際減速比。在名義減速比的基礎上進一步查出實際減速比。根據(jù)實際減速比核算具體規(guī)格的正確性，并核定減速齒輪根據(jù)實際減速比核算具體規(guī)格的正確性

8、，并核定減速齒輪箱實際輸出轉(zhuǎn)速。箱實際輸出轉(zhuǎn)速。 1、2決定系列3、4、5、6、7決定具體型號柴油機倒順機組的配置方案船用齒輪箱二、幾種典型齒輪箱的性能參數(shù)1.GCS/GCH系列齒輪箱2.GVA系列齒輪箱3. GW系列齒輪箱4.QCL3型倒順減速齒輪箱5.710L型離合器減速齒輪箱6.240A型倒順車減速齒輪箱三、齒輪箱的幾個問題及解決辦法第四節(jié)第四節(jié) 液力偶合器液力偶合器液力偶合器依靠液體作為介質(zhì)進行能量傳遞。液力偶合器由主動軸、從動軸、離心泵和渦輪組成，離心泵和液力渦輪共同封閉在一個充滿液體的外殼中，當主機帶動泵輪旋轉(zhuǎn)時，把主動軸的機械功轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的動能和壓力能，使得液體在離心泵出口處具有

9、很大的速度和壓力，然后液體沖向渦輪，把液體的動能和壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功，帶動渦輪及從動軸旋轉(zhuǎn)。液力偶合器的分為液力偶合器的分為調(diào)速型和限矩型 液力偶合器的特點液力偶合器的特點液力偶合器主動軸和從動軸之間沒有機械聯(lián)系的；偶合器正常運轉(zhuǎn)時，從動軸和主動軸旋轉(zhuǎn)方向相同，但是從動軸轉(zhuǎn)速始終低于主動軸轉(zhuǎn)速；偶合器工作時，功率的傳遞是有損失的，這損失主要是工作液體在工作輪中流動所產(chǎn)生的水力損失，這些損失都會變成熱能，使得工作液體的溫度升高，因此偶合器內(nèi)液體工作時必須不斷加以冷卻；液力偶合器可以利用放油和充油來實現(xiàn)離合作用，因此操縱簡單，容易實現(xiàn)遠距離操縱；允許主動軸和從動軸軸線之間有一定的誤差；大扭矩液力偶

10、合器的尺寸較大；偶合器的效率小于1，最多效率一般為0.985左右。液力偶合器在船舶中的應用液力偶合器在船舶中的應用由于在泵輪和渦輪之間沒有機械聯(lián)系，全靠液體環(huán)流傳遞動力，使它具備作聯(lián)軸節(jié)的基本條件。同時由于操縱簡單，可以使得柴油機輕載啟動（偶合器不充油），減少啟動空氣的消耗。由于從動軸轉(zhuǎn)速始終低于主動軸轉(zhuǎn)速，當主動軸轉(zhuǎn)速一定時，隨著從動軸扭矩的增加，從動軸轉(zhuǎn)速下降，主動軸和從動軸的轉(zhuǎn)速差增大。其極限情況是從動軸被制動器剎住，從動軸轉(zhuǎn)速為零，這是偶合器傳遞扭矩為最大。因此，它常常被用于對柴油機有安全保護要求、負載經(jīng)常變化的推進裝置上，如破冰船、挖泥船、拖輪等。對于直接傳動的裝置，船舶最低航速受發(fā)

11、動機最低轉(zhuǎn)速的限制。裝有偶合器的傳動裝置，根據(jù)其部分充油特性，船舶最低航速可以不受發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速限制，從而使偶合器在測量船、考察船、施救船和港作船上有廣泛應用。在一些大慣量的推進裝置上，當發(fā)動機起動力矩較小時，采用偶合器，利用其部分充油特性，可以使螺旋槳轉(zhuǎn)速緩慢上升，不致使發(fā)動機起動加速過劇、慣量過大而熄火，保證了起動順利進行。偶合器以柔性液體為介質(zhì)傳遞扭矩，具有良好的隔振性能。柴油機的高頻扭矩波動，在工作液體的阻尼下，傳到渦輪輸出軸時就會大大下降。其次，以泵輪和渦輪為界，把軸系分成兩個不相聯(lián)系的振動系統(tǒng)，提高了柴油機到泵輪這一段軸系的自振頻率，這樣就有可能在運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，避開強烈共振現(xiàn)象，使整

12、個軸系獲得良好的減振效果。 第五節(jié)第五節(jié) 船用聯(lián)軸器船用聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器 由于柴油機的間歇性噴油與燃燒，輸出扭矩的不均勻性，在船舶推進裝置中常會引起扭轉(zhuǎn)振動，使軸系及傳動設備產(chǎn)生附加應力。由于傳動齒輪對柴油機不均勻扭矩極為敏感，當齒輪箱主動軸上干擾扭矩幅值超過柴油機平均輸出扭矩時，會造成齒面“敲擊”，嚴重的會損壞齒輪。目前，大多數(shù)中速柴油機裝置，在發(fā)動機和齒輪箱之間安裝聯(lián)軸器，利用它良好的彈性和阻尼特性，調(diào)整軸系的自振頻率，減弱振動傳遞，降低扭振的振幅，使柴油機在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不出現(xiàn)危險的共振轉(zhuǎn)速，這是回避和消除軸系扭振的極好措施之一。同時還可以補償船體變形及安裝誤差對齒輪

13、箱的影響，保證傳動裝置安全運行。彈性聯(lián)軸器的作用彈性聯(lián)軸器的作用彈性聯(lián)軸器的柔性很大（剛度很小），可以大幅度地降低軸系的自振頻率，有可能使柴油機在使用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不出現(xiàn)危險的共振，是軸系扭振、調(diào)頻、避振避振的有效措施之一?？梢跃徑庥捎诖w變形引起的柴油機、齒輪箱和軸承增加的負荷?？稍试S軸線有微小的傾角和位移，補償安裝中的誤差，使軸線校中容易，并能保護齒輪裝置。 彈性聯(lián)軸器的種類彈性聯(lián)軸器的種類 彈性聯(lián)軸器可分為兩類：橡膠彈性聯(lián)軸器和金屬彈性聯(lián)軸器。橡膠彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、造價低、加工成型方便。伏爾肯金屬彈性聯(lián)軸器減振性能穩(wěn)定、不受溫度和油的影響、使用壽命長，結(jié)構(gòu)復雜、加工制造麻煩、成本高。蓋斯林格 彈性聯(lián)軸器的選型彈性聯(lián)軸器的選型 根據(jù)發(fā)動機的平均扭矩。選用的聯(lián)軸節(jié)名義扭矩等于或大于平均扭矩即可。然而進行扭振計算，校核聯(lián)軸節(jié)上的振動扭矩，必須使其阻尼扭矩和彈性扭矩小于聯(lián)軸節(jié)所規(guī)定的許用值。