船舶軸系布置及設(shè)計(jì)課件

第二章船舶軸系布置及設(shè)計(jì)——熊振林第二章船舶軸系布置及設(shè)計(jì)1學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)

1、正確敘述和理解船舶推進(jìn)裝置的型式及特點(diǎn)；

2、正確理解和掌握船舶軸系的布置設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3、熟悉船舶軸系的材料及性能。能力目標(biāo)

1、會(huì)根據(jù)船舶用途、航區(qū)、選擇推進(jìn)裝置的型式；

2、會(huì)進(jìn)行船舶軸系的布置設(shè)計(jì)；

3、會(huì)正確選用船舶軸系的材料。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)2主要內(nèi)容

推進(jìn)裝置型式及其特點(diǎn)船舶軸系的任務(wù)、組成、及設(shè)計(jì)要求船舶軸系的布置設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的計(jì)算及強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸承及尾軸管裝置船舶軸系附件軸系材料主要內(nèi)容推進(jìn)裝置型式及其特點(diǎn)3推進(jìn)裝置的組合選擇?按船舶用途、種類(lèi)與要求?按主機(jī)總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進(jìn)裝置的經(jīng)濟(jì)性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，要抓住主要矛盾，從全局的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，權(quán)衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進(jìn)裝置型式。推進(jìn)裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，4推進(jìn)裝置的組合選擇

低速柴油機(jī)往復(fù)蒸汽機(jī)中速柴油機(jī)汽輪機(jī)減速齒輪箱定距槳低速柴油機(jī)汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)中、高速柴油機(jī)減速齒輪箱發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)可發(fā)轉(zhuǎn)減速齒輪箱水泵調(diào)距槳定距槳噴水推進(jìn)器可反轉(zhuǎn)式不可反轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)設(shè)備推進(jìn)器推進(jìn)裝置的組合選擇低速柴油機(jī)往復(fù)蒸汽機(jī)中速柴油機(jī)汽輪機(jī)減速5推進(jìn)裝置的組合船舶推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的組合，可分為下列五類(lèi)：

1、柴油機(jī)推進(jìn)裝置：低速柴油機(jī)直接傳動(dòng)式；中、高速柴油機(jī)齒輪減速器式；中、高速柴油機(jī)電傳動(dòng)式。

2、汽輪機(jī)推進(jìn)裝置；汽輪機(jī)齒輪減速器式；汽輪機(jī)電傳動(dòng)式。

3、燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)裝置：燃?xì)廨啓C(jī)齒輪減速器式；燃?xì)廨啓C(jī)電傳動(dòng)式。

4、聯(lián)合式推進(jìn)裝置：柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)齒輪減速器式；燃?xì)廨啓C(jī)汽輪機(jī)齒輪減速器式。

5、核動(dòng)力推進(jìn)裝置：汽輪機(jī)減速器式；汽輪機(jī)電傳動(dòng)式。推進(jìn)裝置的組合船舶推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的組合，可分為下6直接傳動(dòng)推進(jìn)裝置直接傳動(dòng)是主機(jī)直接通過(guò)軸系把功率傳給螺旋槳的傳動(dòng)方式，在主機(jī)與軸系中無(wú)其它傳動(dòng)設(shè)備，在任何工況下，螺旋槳與主機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；使用壽命長(zhǎng)；燃料費(fèi)用低；維修保養(yǎng)方便；噪聲低；傳動(dòng)損失??；推進(jìn)效率高柴油機(jī)重量與尺寸大；倒車(chē)必須利用可逆發(fā)動(dòng)機(jī)，其機(jī)動(dòng)性差；非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)性差；低速和微速航行受到柴油機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的限制直接傳動(dòng)推進(jìn)裝置直接傳動(dòng)是主機(jī)直接通過(guò)軸系把功率傳給螺旋槳的7間接傳動(dòng)間接傳動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備（機(jī)械的、電動(dòng)的或液動(dòng)的），使主機(jī)與軸系連接在一起的一種傳動(dòng)方式。*重量與尺寸小；*主機(jī)的轉(zhuǎn)速不受螺旋槳要求的轉(zhuǎn)速限制；*軸系布置方便；*帶倒順離合器時(shí)可選用不可逆轉(zhuǎn)的主機(jī)；*有利于多機(jī)并車(chē)、單機(jī)分車(chē)與軸帶發(fā)電機(jī)布置。*結(jié)構(gòu)復(fù)雜；*傳動(dòng)損失大；*效率低柴油機(jī)減速齒輪箱間接傳動(dòng)間接傳動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備（機(jī)械的、電動(dòng)的或液動(dòng)*重量與8主推進(jìn)裝置形式單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)單機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，定距螺旋槳，雙轉(zhuǎn)向齒輪箱，主機(jī)不反轉(zhuǎn)雙機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)三機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)主推進(jìn)裝置形式單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)單機(jī)9推進(jìn)裝置的形式柴油機(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)雙機(jī)單槳電傳動(dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)推進(jìn)裝置的形式柴油機(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳燃?xì)廨啓C(jī)—燃10柴油機(jī)動(dòng)力裝置柴油機(jī)動(dòng)力裝置11*可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置在部分負(fù)荷下能有較好的經(jīng)濟(jì)性；能適應(yīng)船舶阻力的變化，充分利用主機(jī)的性能；主機(jī)或減速齒輪箱不必設(shè)換向裝置，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；可提高船舶的機(jī)動(dòng)性和操縱性；有利于驅(qū)動(dòng)輔助負(fù)載。?

機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，整個(gè)裝置制造、安裝及維修保養(yǎng)困難，造價(jià)高；?

槳轂尺寸較大，在設(shè)計(jì)工況下效率比定距槳低優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)*可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置在部分負(fù)荷下能有較好的經(jīng)濟(jì)性；12可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置13電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)是主機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后網(wǎng)，再由電網(wǎng)供電給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳的一種傳動(dòng)型式。主機(jī)和螺旋槳間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，機(jī)、槳可任意距離布置。優(yōu)點(diǎn)1、機(jī)組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高；2、改變直流電動(dòng)機(jī)的電流方向可使螺旋槳轉(zhuǎn)向改變，便于遙控，機(jī)動(dòng)性和操縱性好；3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速的限制；正倒車(chē)具有相同功率和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，具有良好的拖動(dòng)性能。缺點(diǎn)1、能量經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換，損失大，傳動(dòng)效率低；2、增加了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，裝置總的重量和尺寸較大，造價(jià)和維修費(fèi)用較貴。電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)是主機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后網(wǎng)，再由14電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置15Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置16Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置特點(diǎn)：

1、操縱性能好，螺旋槳的推力方向可以自由變化，使船舶操縱性優(yōu)于其它傳動(dòng)型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾軸管結(jié)構(gòu)，使船尾形狀簡(jiǎn)單，船體阻力減小。

3、可以使用重量輕、體積小的中、高速柴油機(jī)，不需要單獨(dú)的齒輪減速裝置，不需要主機(jī)有換向機(jī)構(gòu)，可以延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命。

4、由于這種裝置垂直懸掛在船尾，吊裝維修方便。由于結(jié)構(gòu)上的原因，傳動(dòng)功率受到一定限制，適用于狹窄航道的小型船舶。Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置特點(diǎn)：17推進(jìn)裝置的組合選擇?按船舶用途、種類(lèi)與要求?按主機(jī)總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進(jìn)裝置的經(jīng)濟(jì)性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，要抓住主要矛盾，從全局的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，權(quán)衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進(jìn)裝置型式。推進(jìn)裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，18主機(jī)的選型論證分析主機(jī)選型是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的技術(shù)要求以及船體設(shè)計(jì)所提供的資料來(lái)進(jìn)行的。主機(jī)選型和螺旋槳的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，包括推進(jìn)裝置設(shè)備的選型等。實(shí)際上是通過(guò)船、機(jī)、槳匹配計(jì)算和分析選定螺旋槳參數(shù)和主機(jī)型號(hào)，在滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求（如航速、槳徑、轉(zhuǎn)速、功率）的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮重量、尺寸、油耗、造價(jià)、可靠性、可維度、使用壽命、吊缸高度、振動(dòng)等前提下，從而選擇一套從主機(jī)到螺旋槳的最佳的推進(jìn)裝置。主機(jī)的選型論證分析主機(jī)選型是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的技術(shù)要求以及船19匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段初步匹配設(shè)計(jì)

–已知船舶主尺度

–船體的有效功率曲線Pe(V)–船舶要求的航速Vs–螺旋槳的直徑D或轉(zhuǎn)速n?確定螺旋槳的效率η0?螺距比p/D?螺旋槳的最佳直徑?需主機(jī)的功率，便于主機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的選型。匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段初步匹配設(shè)計(jì)?確定螺旋槳的效率η020匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段終結(jié)匹配設(shè)計(jì)

–主機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速

–船舶的有效功率曲線

–傳動(dòng)設(shè)備與軸系的傳送效率ηs，

–槳的收到功率Pd–船身效率ηh等?計(jì)算船舶所能達(dá)到的航速?螺旋槳的最佳要素(螺旋槳直徑、螺距比及螺旋槳效率)匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段終結(jié)匹配設(shè)計(jì)?計(jì)算船舶所能達(dá)到的航速21主機(jī)選型中考慮的問(wèn)題

重量與尺寸功率與轉(zhuǎn)速燃油與滑油主機(jī)的造價(jià)、壽命及維修振動(dòng)與噪聲柴油機(jī)的熱效率和燃油消耗率主機(jī)選型中考慮的問(wèn)題重量與尺寸22各類(lèi)船舶與各類(lèi)柴油機(jī)動(dòng)力裝置的

配合要點(diǎn)1、大、中型貨船（散貨船、油船、集裝箱船）的要求：安全可靠，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高。配置方案：低速機(jī)+定距槳2、中小型貨船，特別是中小型集裝箱船的要求：除安全可靠經(jīng)濟(jì)性高外，考慮主機(jī)高度、船上運(yùn)裝更多的集裝箱。配置方案：中速機(jī)+減速箱+定距槳3、客船（車(chē)客渡船、調(diào)查船等）的要求：安全性、操縱性、設(shè)置雙槳。配置方案：中速機(jī)*2+定距槳4、政務(wù)船（漁政船、海監(jiān)船）的要求：具有尖峰負(fù)荷的功能。配置方案：中速機(jī)*2+調(diào)距槳各類(lèi)船舶與各類(lèi)柴油機(jī)動(dòng)力裝置的

配合要點(diǎn)1、大、中型貨船（散23功率概念描述標(biāo)定功率（也稱(chēng)額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同航區(qū)有不同的規(guī)定，如無(wú)限航區(qū)環(huán)境條件：絕對(duì)大氣壓為0.1MPa；環(huán)境溫度為45℃；相對(duì)濕度為60％；海水溫度“中冷器進(jìn)口處”為32℃）和轉(zhuǎn)速下，柴油機(jī)可以安全持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率或凈有效功率，此檔功率也可稱(chēng)最大持續(xù)功率。其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為標(biāo)定轉(zhuǎn)速（習(xí)稱(chēng)額定功率）。國(guó)外稱(chēng)此功率為MCR。超負(fù)荷功率：在規(guī)定的環(huán)境狀況下，允許柴油機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)超負(fù)荷使用的最大功率。通常允許的超負(fù)荷功率是標(biāo)定功率的110％，允許的超負(fù)荷時(shí)間是每12h中運(yùn)轉(zhuǎn)1h。國(guó)外稱(chēng)為OR。經(jīng)濟(jì)功率：根據(jù)柴油機(jī)的用途和使用狀況，在燃油消耗和維修方面都比較經(jīng)濟(jì)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)功率。一般為標(biāo)定功率的85％～92％。國(guó)外有一種持續(xù)服務(wù)功率，稱(chēng)CSR，在海上航行時(shí)，可持久運(yùn)轉(zhuǎn)的功率，約85％～90％MCR。功率概念描述標(biāo)定功率（也稱(chēng)額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同24第二節(jié)軸系的任務(wù)、組成及設(shè)計(jì)要求軸系—推進(jìn)裝置中，從發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出法蘭到推進(jìn)器之間，以傳動(dòng)軸為主的一整套設(shè)備。是船舶動(dòng)力裝置的基本組成部分。第二節(jié)軸系的任務(wù)、組成及設(shè)計(jì)要求軸系—推進(jìn)裝置中，從發(fā)動(dòng)機(jī)25軸系的任務(wù)軸系的基本任務(wù)是：連接主機(jī)(機(jī)組)與螺旋槳,將主機(jī)發(fā)出的功率傳給螺旋槳,同時(shí)又將螺旋槳所產(chǎn)生的推力通過(guò)推力軸承傳給船體,以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)船舶的使命。1-舵2-螺旋槳3-尾軸4-尾軸管5-軸封6-中間軸7-中間軸承8-隔艙填料函9-推力軸10-推力軸承11-主機(jī)曲軸軸系的任務(wù)軸系的基本任務(wù)是：連接主機(jī)(機(jī)組)與螺旋槳,將主機(jī)26軸系的組成1.傳動(dòng)軸：中間軸、推力軸、尾軸或螺旋槳軸2.支承軸承：中間軸承、推力軸承及尾管軸承3.聯(lián)軸器：固定聯(lián)接法蘭、可拆聯(lián)軸節(jié)、液壓聯(lián)軸節(jié)、彈性聯(lián)軸節(jié)、夾殼聯(lián)軸節(jié)、齒形聯(lián)軸節(jié)、膜片聯(lián)軸節(jié)、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)等4.軸系附體(用于連接傳動(dòng)軸的聯(lián)軸器；制動(dòng)器；隔艙填料函、尾管密封；還有中間軸承、推力軸承、尾管軸承的潤(rùn)滑與冷卻管路等)5.減速齒輪箱6.電氣接地裝置軸系的組成1.傳動(dòng)軸：中間軸、推力軸、尾軸或螺旋槳軸27軸系的組成軸系的組成28軸系的工作條件

一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長(zhǎng)期浸泡在水中在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的負(fù)荷和應(yīng)力十分復(fù)雜螺旋槳在水中旋轉(zhuǎn)的扭應(yīng)力；推進(jìn)中的正倒車(chē)產(chǎn)生的拉、壓應(yīng)力；軸系自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力；軸系安裝誤差、船體變形、軸系振動(dòng)以及螺旋槳的水動(dòng)力等所產(chǎn)生的附加應(yīng)力軸系的工作條件一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長(zhǎng)期29軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)

軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)船舶總體設(shè)計(jì)的要求，確定推進(jìn)軸系的布置和各部件的尺寸及材料，以保證整個(gè)軸系能安全、平穩(wěn)地完成各種工況下的推進(jìn)和機(jī)動(dòng)任務(wù)。船舶總體設(shè)計(jì)的要求及推進(jìn)軸系的具體特點(diǎn)全面分析不斷反復(fù)、調(diào)整的過(guò)程必須整體考慮國(guó)內(nèi)螺旋槳由總體專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)主機(jī)由廠方提供必要的數(shù)據(jù)減速齒輪箱、彈性聯(lián)軸器等外購(gòu)，也可成套軸系零件應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)船舶總體設(shè)計(jì)的要求，確定30軸系設(shè)計(jì)流程軸系環(huán)境與條件：船體型線、主機(jī)參數(shù)、螺旋槳參數(shù)、船體結(jié)構(gòu)、主機(jī)位置、螺旋槳位置、尾管、軸支架位置、密封型式等軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距及負(fù)荷尾軸尾管總圖軸系布置圖各部詳圖扭振計(jì)算縱振計(jì)算教中計(jì)算回旋振動(dòng)計(jì)算有問(wèn)題

通過(guò)有問(wèn)題

通過(guò)軸系設(shè)計(jì)流程軸系環(huán)境與條件：軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距31軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)軸系應(yīng)保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°、縱傾5°、縱搖10°時(shí)以及上述幾種情況同時(shí)發(fā)生時(shí)能可靠的運(yùn)行。*軸系一般有單軸系和雙軸系單軸系–對(duì)短軸系(如尾機(jī)艙型),應(yīng)注意螺旋槳抽出方案(包括抽出所需空間位置)。一般考慮在船內(nèi)抽出,船內(nèi)抽出不可能時(shí)，則向船外抽出。螺旋槳軸如向船內(nèi)抽出，則需考慮抽出空間，螺旋槳軸可用整鍛法蘭；向船外抽出時(shí)，螺旋槳軸應(yīng)使用可拆式聯(lián)軸節(jié)。單軸系要注意軸承間距和校中計(jì)算，尤其是尾管前后軸承的負(fù)荷分配。每一根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承，對(duì)極短中間軸可不設(shè)中間軸承。–

長(zhǎng)軸系(如中機(jī)艙型)，則應(yīng)注意軸承間距及回旋振動(dòng)的計(jì)算。軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)軸系應(yīng)保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°32軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)雙軸系

–軸承間距與軸徑比l/d較大時(shí)，特別要注意回旋振動(dòng)；

–注意軸線與基線及縱中心線的夾角，從而考慮推進(jìn)分量和主機(jī)的允許傾斜度；

–螺旋槳軸大部分在船體外，應(yīng)注意防腐蝕。軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)雙軸系33軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)調(diào)距槳軸系

–由于軸不僅承受螺旋槳的推力，還要承受調(diào)距推進(jìn)桿(如用推進(jìn)桿調(diào)距時(shí))的軸向力，所以軸系各部分尺寸均需考慮該力的作用；

–由于調(diào)距槳在系泊時(shí)能發(fā)揮主機(jī)全功率,系泊推力大,因此，推力軸承及其他有關(guān)軸系部件均需考慮系泊推力的作用；

–配油器位置應(yīng)盡量靠近尾艙(對(duì)使用推拉桿調(diào)距時(shí))，推拉桿最長(zhǎng)不應(yīng)大于20m；

–在相同的功率和轉(zhuǎn)速下,調(diào)距槳比定距槳重,所以對(duì)尾管后軸承的受力應(yīng)予仔細(xì)考慮軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)調(diào)距槳軸系34軸系設(shè)計(jì)要求1)有足夠的強(qiáng)度和剛度，工作可靠并有較長(zhǎng)的使用壽命；

2)有利于制造和安裝，在滿足工作需要的基礎(chǔ)上，力求簡(jiǎn)化，使制造與安裝方便并便于日常的維護(hù)保養(yǎng)；

3)傳動(dòng)損失小、合理選擇軸承種類(lèi)、數(shù)目及潤(rùn)滑方法；

4)對(duì)船體變形的適應(yīng)性好，力求避免在正常航行狀態(tài)下因船體變形引起軸承超負(fù)荷；

5)保證在規(guī)定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)、橫向和耦合共振；

6)避免海水對(duì)尾軸的腐蝕，尾管裝置具有良好的密封性能；

7)盡可能減小軸的長(zhǎng)度和減輕軸的重量。軸系設(shè)計(jì)要求1)有足夠的強(qiáng)度和剛度，工作可靠并有較長(zhǎng)的使用35軸線的確定及其布置軸線是指主機(jī)（或離合器或齒輪箱）輸出法蘭端面中心至螺旋槳槳轂端面中心間的連線.軸線的數(shù)目：根據(jù)船舶類(lèi)型、航行性能、生命力、主機(jī)形式及特性、裝置的成本及其在各種工況下的經(jīng)濟(jì)性和可靠性確定。軸線的長(zhǎng)度：1-螺旋槳；2-螺旋槳軸榖；3-軸線；4-齒輪箱輸出法蘭；5-齒輪箱；6-主機(jī)1軸線的確定及其布置軸線是指主機(jī)（或離合器或齒輪箱）輸出法蘭端36軸線的位置一般但軸系的軸線，布置在船舶的縱剖面上；雙軸系的軸線往往對(duì)稱(chēng)布置在船舶兩舷；而三軸系的軸線，其中一根布置在船舶的縱中剖面上，其余兩根軸線則對(duì)稱(chēng)布置在兩舷。主機(jī)（或齒輪箱）輸出法蘭位置較高，吃水教淺為保證螺旋槳的邊緣離開(kāi)船體外板有一定的間隙軸線的位置一般但軸系的軸線，布置在船舶的縱剖面上；雙軸系的軸37主機(jī)(機(jī)組)布置的原則1)對(duì)稱(chēng)布置：考慮到重量平衡及便于布置與方便操作，對(duì)單主機(jī)，一般布置在船舶縱中剖面上，即船舶首尾中心線上；對(duì)雙主機(jī)一般對(duì)稱(chēng)布置于船舶縱中剖面兩側(cè)，即對(duì)稱(chēng)于機(jī)艙中心線兩側(cè)。2)軸線布置盡量與船體龍骨線(基線)平行。有時(shí)為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機(jī)位置又不能放低，只能使軸線向尾部有一傾斜角，軸線與基線的夾角α，一般限制在0一5°之間，雙軸線時(shí)除α角外，其與船舶縱中垂面偏角β，一般限制在0-3°。從而保證軸系有較高的推力，不會(huì)因α、β角太大而使推力損失過(guò)多。對(duì)于小艇或高速快艇等由于吃水與線型的關(guān)系，一般限制α可達(dá)12-16°。3)主機(jī)盡量靠近尾艙壁布置，使軸系長(zhǎng)度縮短(要考慮有無(wú)傳動(dòng)設(shè)備、隔艙密封部件的拆裝、更換位置，同時(shí)要兼顧機(jī)艙開(kāi)口的位置)。4)考慮主機(jī)左、右、前、底部與上部是否滿足船舶規(guī)范，拆裝與維修要求以及吊缸的高度。主機(jī)(機(jī)組)布置的原則1)對(duì)稱(chēng)布置：考慮到重量平衡及便于布置38螺旋槳的布置與定位1)螺旋槳應(yīng)浸入水中有一定的深度(單槳船e＝

(0.25-0.30)D；雙槳船

e=(0.4-0.5)D；隧道船例外。其中e為水線至槳上葉梢距離，D為螺旋槳的直徑)。2)螺旋槳邊緣—般不超過(guò)船中部輪廓之外。3)螺旋槳的葉梢與船體間的最小間隙保持一定范圍之內(nèi)a=0.12D;b=0.20D;c=0.14D;d=0.04D;螺旋槳的布置與定位1)螺旋槳應(yīng)浸入水中有一a=0.12D;39

中間軸承的設(shè)置*尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；*中間軸承應(yīng)設(shè)在軸系上集中質(zhì)量處附近，如調(diào)距槳軸系的配油箱附近*熱源附件避免設(shè)中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂上*每根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承（極短中間軸不設(shè)）中間軸40中間軸承的數(shù)目一般對(duì)一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。

理論與實(shí)踐證明，適當(dāng)減少軸承數(shù)量，增加間距，使軸系的柔韌性增加，工作更可靠。適當(dāng)減少軸承支點(diǎn)會(huì)增加軸承彎矩，但軸系變形牽制減少，軸系的附加負(fù)荷會(huì)減少，船體變形對(duì)軸系影響相應(yīng)減少，對(duì)整個(gè)軸系正常運(yùn)轉(zhuǎn)有利。船體結(jié)構(gòu)弱：軸承間隙大一些船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)：軸承間隙小一些中間軸承的數(shù)目一般對(duì)一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。41中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)目，對(duì)軸的彎曲變形、柔性和應(yīng)力均有很大的影響。間距適當(dāng)增加使軸系柔性增加，工作更為可靠，對(duì)變形牽制小，使額外負(fù)荷反而減小。中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)42中間軸承的設(shè)置要點(diǎn)1、尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；2、中間軸承設(shè)在軸系上重量集中處附近，如調(diào)距槳軸系的配郵箱附近；3、熱源附近避免設(shè)中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂部；4、每根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承（極短中間軸不設(shè)）。中間軸承的設(shè)置要點(diǎn)1、尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管43軸承的負(fù)荷在進(jìn)行軸系布置時(shí)，應(yīng)盡量使軸系各軸承的負(fù)荷比較均勻，并使其比壓在允許的范圍內(nèi)，這樣，即可延長(zhǎng)軸承的使用壽命，是最佳的設(shè)計(jì)布置。負(fù)荷過(guò)重:負(fù)荷很小或?yàn)榱?軸承負(fù)荷是負(fù)值:Tips:軸承負(fù)荷過(guò)大或過(guò)小都是不合理的，一般地說(shuō)，軸承負(fù)荷至少要求不得小于兩旁跨距軸重量之和的20%。軸承的負(fù)荷在進(jìn)行軸系布置時(shí)，應(yīng)盡量使軸系各軸承的負(fù)荷比較均勻44尾軸承的布置尾軸承的間距:由于螺旋槳的重量較大，使其回旋和橫向振動(dòng)的臨界轉(zhuǎn)速會(huì)有所降低，加之槳在運(yùn)行時(shí)懸臂動(dòng)載荷的影響，故尾軸承的間距不宜增加太大d>400mml≥12d(d-軸徑；l-軸承間距)d=300～400mml=(14～25)dd<300mml=（16～40）d尾軸承的布置尾軸承的間距:由于螺旋槳的重量較大，使其回旋和45尾軸承支點(diǎn)位置對(duì)于尾軸承或靠近螺旋槳的最后一道軸承，由于受到較重的螺旋槳的懸臂力矩，其受力情況是不均勻的，常是傾側(cè)的，不能假設(shè)支承點(diǎn)為軸承的中點(diǎn)。如果木質(zhì)或橡皮軸承長(zhǎng)度為l，那么其支點(diǎn)到軸承后端的距離u常假定為：u=(1/4-1/3)l支點(diǎn)位置時(shí)常發(fā)生變化，局部區(qū)域比壓過(guò)載??！尾軸承支點(diǎn)位置對(duì)于尾軸承或靠近螺旋槳的最支點(diǎn)位置時(shí)常發(fā)生變化46軸系布置實(shí)例軸系布置實(shí)例47軸系布置實(shí)例軸系布置實(shí)例48軸系布置實(shí)例小快艇軸系布置實(shí)例小快艇49傳動(dòng)軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)軸組成：推力軸、中間軸和螺旋槳軸段的數(shù)目和配置主要取決于船舶的類(lèi)型和動(dòng)力裝置的類(lèi)型及機(jī)艙布置。螺旋槳軸尾軸傳動(dòng)軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)軸50螺旋槳軸和尾軸螺旋槳軸位于軸系的最后端，末端裝螺旋槳，首部與中間軸相連。整鍛法蘭式——重量輕、尺寸小，由船內(nèi)向外裝螺旋槳軸，大型船舶應(yīng)用較多可拆分法蘭式——由船外向內(nèi)裝螺旋槳軸螺旋槳軸和尾軸螺旋槳軸位于軸系的最后端，末端裝螺旋槳，首部與51螺旋槳軸a)為不帶軸包覆的整體式法蘭螺旋槳軸;b)為不帶軸包覆的可拆式法蘭螺旋槳軸;c)為帶軸包覆和軸套的整體式法蘭螺旋槳軸;d)為帶軸包覆和軸套的可拆式法蘭螺旋槳軸;e)為連接有尾管軸的組合式螺旋槳軸1-尾螺紋;2-鍵槽;3-尾錐體;4-后軸頸;5-軸;6-前軸頸;7-前錐體;8-前螺紋;9-整體式法蘭;10-軸包覆;11-軸套;12-可拆聯(lián)軸器螺旋槳軸a)為不帶軸包覆的整體式法蘭螺旋槳軸;1-尾螺紋52軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，一般取整數(shù)值軸頸比軸干大5-30mm–安裝及更換軸套時(shí)留有光車(chē)裕量

–軸頸的長(zhǎng)度一般略大于其軸承的長(zhǎng)度軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，一般取整數(shù)值53螺旋槳軸尾端結(jié)構(gòu)螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承受以下的負(fù)荷：

錐形部分用來(lái)承受正車(chē)推力；倒車(chē)推力由固定螺母來(lái)承受；主機(jī)的轉(zhuǎn)矩則靠其鍵槽中所裝的鍵或者液壓安裝螺旋槳過(guò)盈配合錐面的摩擦力傳給螺旋槳螺旋槳軸尾端結(jié)構(gòu)螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承54螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)55軸套和軸干保護(hù)層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來(lái)防止軸頸的擦傷和腐蝕。采用水潤(rùn)滑軸承的海船尾軸軸頸上裝有軸套。軸套一般采用熱套法裝配于軸上，軸套與軸頸應(yīng)留適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量，若過(guò)盈取得過(guò)大，會(huì)使軸套和軸頸上產(chǎn)生過(guò)高的壓緊預(yù)應(yīng)力，引起袖套裂縫；過(guò)盈量過(guò)小，則軸套在工作時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。具體可根據(jù)軸頸直徑，選取過(guò)盈量。軸套和軸干保護(hù)層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來(lái)防止軸56軸的防腐和防機(jī)械損傷螺旋槳以及其上的附件和軸套的材料都是由特殊的青銅材料制成，這樣青銅與鋼套在海水中就形成一對(duì)電極，其間存在著一定的電位差，會(huì)使尾軸遭到強(qiáng)烈的電化學(xué)腐蝕。對(duì)軸起著極其有害的影響，如圖所示。在空氣中工作的軸經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)數(shù)后，持久極限強(qiáng)度就不再下降(曲線1)，而在海水中工作軸，由于海水的腐蝕作用，其持久極限強(qiáng)度會(huì)隨著循環(huán)數(shù)的增加而繼續(xù)減少(曲線2)，因而就會(huì)產(chǎn)生因海水的腐蝕作用而引起軸的疲勞破壞。軸的防腐和防機(jī)械損傷螺旋槳以及其上的附件和軸套的材料57防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護(hù)法”，或使軸和海水隔離(即；在軸上復(fù)蓋一層絕緣材料)。前者通常是把鋅塊可靠地焊接到被腐蝕的構(gòu)件上，但應(yīng)注意必須使鋅塊與構(gòu)件良好地接觸，否則效果不好。目前各種艦船上往往在采用了陰極保護(hù)法后，還同時(shí)采用防腐的復(fù)蓋層辦法。軸上涂防腐漆或鍍金屬(鉻鎘等)，這種方法簡(jiǎn)單，但可靠性差。由于表面涂層很薄機(jī)械擦傷現(xiàn)象有時(shí)還難免，因而要求在使用期間經(jīng)常注意檢查其保護(hù)層。聯(lián)合保護(hù)法：即在涂層上面又包上一層防護(hù)層，如麻繩、布之類(lèi)，并在其上面刷涂防腐漆。軸上包以橡膠復(fù)蓋層。由于它能可靠地防止軸的腐蝕和機(jī)械擦傷所以這種防護(hù)方法已被廣泛采用。但為了可靠地保護(hù)橡膠復(fù)蓋層，往往還需要在外面纏上一層防護(hù)材料，致使它制造工藝復(fù)米成本較高這是它的缺點(diǎn)。防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護(hù)法”，或使軸和海水隔58防腐措施螺旋槳首端密封導(dǎo)流帽1螺旋槳；2鍵槽；3-墊板；4—橡膠密封圈，5-防磨（腐）襯套；6—螺旋槳軸防腐措施59中間軸中間軸一般設(shè)在推力軸與尾軸之間，它連接傳動(dòng)軸的各軸段。一、整鍛法蘭式中間軸：大中型船舶廣泛采用。重量輕、尺寸小、安裝方便二、可拆法蘭式中間軸：小型船舶。由于聯(lián)軸器可拆，故重量大、尺寸大。中間軸中間軸一般設(shè)在推力軸與尾軸之間，它連接傳動(dòng)軸的各軸段。60中間軸1-螺紋部2-鍵槽3-錐體4-加粗部5-軸干6-軸頸7-法蘭中間軸1-螺紋部61推力軸1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環(huán)；4-軸頸；5-推力環(huán)；6-螺紋部；7-錐體推力軸1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環(huán)；4-軸頸；5-推力62中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設(shè)置的支承點(diǎn)，用來(lái)承受中間軸本身的重量，以及因其變形或運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的徑向負(fù)荷。分滑動(dòng)和滾動(dòng)。1-軸承座2-蛇形冷卻管3-圓盤(pán)4-下軸瓦5-填料座6-填料7-填料壓蓋8-授油器9-軸承蓋10-濾器11-上軸瓦圓蓋式滑動(dòng)軸承中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設(shè)置的支承點(diǎn)，用來(lái)承受中間63油環(huán)—油芯復(fù)合式滑動(dòng)軸承1-軸承座2-軸瓦3-軸承蓋4-油環(huán)5-油芯油環(huán)—油芯復(fù)合式滑動(dòng)軸承1-軸承座64油環(huán)式滑動(dòng)軸承1-擋油圈2-油環(huán)3-軸承蓋4-壓蓋5-下軸瓦油環(huán)式滑動(dòng)軸承1-擋油圈65簡(jiǎn)易滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)易滑動(dòng)軸承66滾動(dòng)式中間軸承雙列向心球面滾子軸承整體式軸承座滾子軸承滾動(dòng)式中間軸承雙列向心球面滾子軸承整體式軸承座滾子軸承67滑動(dòng)與滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)比較

滑動(dòng)軸承

–優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作較可靠；承受載荷較大，抗振抗沖擊性好；安裝修理方便；制造成本低。

–缺點(diǎn)：摩擦系數(shù)大；必須有一定的間隙才能正常工作，轉(zhuǎn)速和載荷變化過(guò)大時(shí)難于形成較佳的承載油膜；潤(rùn)滑與維護(hù)保養(yǎng)麻煩滾動(dòng)軸承–優(yōu)點(diǎn)：摩擦損失??；無(wú)須冷卻，滑油消耗少；軸承有自動(dòng)調(diào)整能力；修理時(shí)便于更換，并可直接在市場(chǎng)購(gòu)置。–缺點(diǎn)：工作噪聲大；軸承為非剖分式，為能安裝，中間軸至少一端要采用可拆聯(lián)軸節(jié)；承載能力??；安裝工藝要求高。TIPs:在選擇中間軸承時(shí)，要根據(jù)軸的粗細(xì)、負(fù)荷的大小、船舶的結(jié)構(gòu)與要求，按其特點(diǎn)進(jìn)行選擇。滑動(dòng)與滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)比較滑動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承TIPs:在68推力軸承推力軸承的作用是承受軸系的軸向載荷。船舶上的主推力軸承是用來(lái)承受螺旋槳所產(chǎn)生的推力或拉力，使船舶前進(jìn)或倒航。同時(shí)，它還承擔(dān)推力軸的徑向負(fù)荷.推力軸承有滑動(dòng)式和滾動(dòng)式兩類(lèi)型式。

–對(duì)于大型船舶目前均采用滑動(dòng)式推力軸承，而滾動(dòng)式推力軸承只采用在中、小型船舶上。有些直接傳動(dòng)的主推進(jìn)裝置，以大型低速柴油機(jī)作主機(jī)，其主機(jī)自帶推力軸承；帶有減速箱的推進(jìn)裝置，其推力軸承一般設(shè)在減速箱內(nèi)。對(duì)于這類(lèi)軸系，一般不需再設(shè)推力軸承。但是，不少船舶主機(jī)采用中速機(jī)，其機(jī)內(nèi)未設(shè)專(zhuān)門(mén)的推力軸承，故必須單獨(dú)配置推力軸承。推力軸承推力軸承的作用是承受軸系的軸向載荷。69滑動(dòng)式推力軸承1-推力軸；2-螺塞；3-下殼；4-支撐座；5-通氣罩；6-刮油器；7-調(diào)整板；8-上殼；9-上軸瓦；10-上擋油蓋；11-下軸瓦；12-壓蓋；13-推力塊；14-油位表；15-油溫表16-下?lián)跤蜕w；17-冷卻水管滑動(dòng)式推力軸承1-推力軸；2-螺塞；3-下殼；4-支撐座；570船舶軸系布置及設(shè)計(jì)課件71潤(rùn)滑方法與間隙推力軸承的潤(rùn)滑方式一般有兩種：

–一種是壓力潤(rùn)滑，采用單獨(dú)的滑油泵或主機(jī)滑油泵將滑油打入推力軸承，工作后受熱的滑油再被抽出送至冷卻器，再至循環(huán)油柜；

–另一種是自然潤(rùn)滑，滑油不進(jìn)行壓力循環(huán)，靠滑油的飛濺和油霧進(jìn)行潤(rùn)滑，用蛇形管以舷外水進(jìn)行冷卻。潤(rùn)滑方法與間隙推力軸承的潤(rùn)滑方式一般有兩種：72油楔形成的工作原理a)為速度為0或是起動(dòng)時(shí)的工況b)為v升高后，推力環(huán)將滑油帶入接觸表面并形成尖劈油膜的情況c)推力塊的示意圖。原理：在起動(dòng)時(shí)由于推力塊2與支撐塊4的接觸中心偏離其幾何中心，即壓力中心與支點(diǎn)中心不重合，摩擦面間的油膜合力P和反作用力R形成力偶，使推力塊產(chǎn)生傾斜，隨著推力塊的傾斜，壓力中心向支點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)P和R重合時(shí)，推力塊便保持一定的傾斜位置。1-推力環(huán)；2-推力塊；3-頂頭；4-支撐塊；5-支撐墊油楔形成的工作原理a)為速度為0或是起動(dòng)時(shí)的工況1-推力環(huán)；73尾軸管裝置尾軸管裝置的任務(wù)是用來(lái)支承尾軸或螺旋槳軸，并使其能可靠的通出船外，不使舷外水大量漏入船內(nèi)，同時(shí)、亦不使滑油外泄。為了承擔(dān)上述任務(wù)，尾軸管裝置一般由尾管、尾軸承、密封裝置以及潤(rùn)滑與冷卻系統(tǒng)等部分組成。尾軸管裝置尾軸管裝置的任務(wù)是用來(lái)支承尾軸或螺旋槳軸，并使其能74尾軸管裝置

?尾管必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,在船舶航行時(shí)不產(chǎn)生有害的變形。?應(yīng)有良好可靠的密封。?在船舶任何航行環(huán)境下,能保證尾軸承、密封元件等可靠潤(rùn)滑與冷卻。?能承受螺旋槳軸的動(dòng)載荷,工作可靠,壽命長(zhǎng)。1-螺旋槳；2-螺旋槳軸；3-尾部密封；4-前軸承；5-尾軸管；6-后軸承；7-尾部密封；8-螺旋槳；9-潤(rùn)滑油管尾軸管裝置?尾管必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,在船舶航行時(shí)不75整體式尾管1-尾柱軸榖；2-尾管；3-鋼管；4-鑄鋼套管整體式尾管:單軸系船舶常用的尾管結(jié)構(gòu)。它是壓入尾柱軸轂孔內(nèi),靠一定的裝配過(guò)盈量固緊尾管整體式尾管1-尾柱軸榖；2-尾管；3-鋼管；4-鑄鋼套管整體76連接式尾管結(jié)構(gòu)1-尾管架軸承；2-尾軸架轂；3-法蘭；4-鎖緊螺母；5-中尾管；6-油管接頭；7-前尾軸承；8-前尾管；9-墊板連接式尾管結(jié)構(gòu)1-尾管架軸承；2-尾軸架轂；3-法蘭；4-鎖77尾管材料與壁厚整體式尾管材料一般用鑄鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵，連接式尾管則采用鋼管或無(wú)縫鋼管，鑄鐵尾管：鑄鐵的鑄造性能好，收縮性小，尾管加工簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低。但其缺點(diǎn)是重量尺寸較大，塑性低，抗沖擊能力差等。鑄鋼尾管：鑄鋼強(qiáng)度大，故尾管厚度較薄，重量較輕，是尾管的常用材料。但是鑄鋼冷凝時(shí)其收縮性大．易產(chǎn)生縮孔和裂紋，其鑄件應(yīng)盡可能保持壁厚均勻，過(guò)渡圓弧避免局部積聚大量金屬。小型船舶采用鋼管作尾管。尾管材料與壁厚整體式尾管材料一般用鑄鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵，連接78尾管軸承油潤(rùn)滑:白合金滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承。水潤(rùn)滑:鐵梨木、樺木層壓板、橡膠等滑動(dòng)軸承。復(fù)合材料軸承：賽龍軸承尾管軸承油潤(rùn)滑:白合金滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸79白合金尾軸承白合金澆鑄在鑄鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵的軸承襯套上,經(jīng)機(jī)械加工后壓入尾管中。白合金耐熱性好,不傷軸頸,抗壓強(qiáng)度較高,散熱性好,不易發(fā)生摩擦發(fā)熱而致燒軸的事故,適用于各類(lèi)船舶軸系。采用此型軸承螺旋槳軸或尾管軸軸套可以省去,但尾管應(yīng)設(shè)有良好的密封裝置。白合金尾軸承白合金澆鑄在鑄鋼、鑄鐵或球墨鑄鐵的軸承襯套上,經(jīng)80船舶軸系附件一、聯(lián)軸器螺栓——連接兩個(gè)軸段

作用傳遞主機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞船舶倒車(chē)時(shí)螺旋槳的拉力傳遞方式夾緊法蘭螺栓與螺栓孔間作緊配合——螺栓承受剪切力船舶軸系附件一、聯(lián)軸器螺栓——連接兩個(gè)軸段作用傳遞主機(jī)轉(zhuǎn)矩傳81傳動(dòng)軸制動(dòng)器作用：使傳動(dòng)軸保持靜止?fàn)顟B(tài)類(lèi)型：帶式、抱箍式、氣胎式傳動(dòng)軸制動(dòng)器作用：使傳動(dòng)軸保持靜止?fàn)顟B(tài)82隔艙填料函作用：在艙壁開(kāi)孔處裝設(shè)，保證水密艙室的水密性。要求：不能泄露、能在一邊艙壁調(diào)整、摩擦系數(shù)要

小型式：本體整體可分式填料函正圓型橢圓形正圓偏心型隔艙填料函作用：在艙壁開(kāi)孔處裝設(shè)，保證水密艙室的水密83軸系材料軸系材料84軸系材料要求船舶軸系中的中間軸﹑尾管軸﹑螺旋槳軸等一般用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制而成，只有小功率的允許用熱軋鋼圓鋼，其直徑應(yīng)不超過(guò)250mm（CCS）。軸系聯(lián)軸節(jié)也應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制，有些情況亦可用球墨鑄鐵制造。鍛鋼軸的抗拉強(qiáng)度σb一般應(yīng)在下列范圍內(nèi)選擇：

–碳鋼和錳鋼為400N/mm2~600N/mm2；

–合金鋼不超過(guò)800N/mm2。選用高強(qiáng)度鋼可以減小軸的直徑，但材料的強(qiáng)度過(guò)高，其韌性會(huì)有所降低。在中間軸和螺旋槳軸軸徑計(jì)算中，各船級(jí)社規(guī)范對(duì)強(qiáng)度上限均有限制（但現(xiàn)在有的船級(jí)社已有所放寬），不必選用超過(guò)其限制的值。如中間軸材料推薦選擇σb≤800N/mm2，對(duì)螺旋槳軸推薦選用σb≤600N/mm2。軸系材料要求船舶軸系中的中間軸﹑尾管軸﹑螺旋槳軸等一般用優(yōu)質(zhì)85非金屬材料玻璃纖維強(qiáng)化塑料是非導(dǎo)體，且無(wú)磁性，尤其適用于軍艦。碳素纖維強(qiáng)化塑料特點(diǎn)是強(qiáng)度高和質(zhì)量小。兩種材料還可以復(fù)合。這類(lèi)纖維復(fù)合材料質(zhì)量只及鋼軸的13%～25%，剛度高，使軸系臨界轉(zhuǎn)速比傳統(tǒng)高；由于質(zhì)量小，可減少中間軸承數(shù)目，16m長(zhǎng)的軸只要設(shè)一只中間軸承、耐腐蝕，搬運(yùn)、安裝均方便。目前德國(guó)蓋斯林格等公司已有成品供應(yīng)，規(guī)格從

200mm～600mm，傳遞扭矩可達(dá)700kN.m，并提供軸系扭振和回旋振動(dòng)計(jì)算等技術(shù)服務(wù)。非金屬材料玻璃纖維強(qiáng)化塑料是非導(dǎo)體，且無(wú)磁性，尤其適用于軍艦86第二章船舶軸系布置及設(shè)計(jì)——熊振林第二章船舶軸系布置及設(shè)計(jì)87學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)

1、正確敘述和理解船舶推進(jìn)裝置的型式及特點(diǎn)；

2、正確理解和掌握船舶軸系的布置設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

3、熟悉船舶軸系的材料及性能。能力目標(biāo)

1、會(huì)根據(jù)船舶用途、航區(qū)、選擇推進(jìn)裝置的型式；

2、會(huì)進(jìn)行船舶軸系的布置設(shè)計(jì)；

3、會(huì)正確選用船舶軸系的材料。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)88主要內(nèi)容

推進(jìn)裝置型式及其特點(diǎn)船舶軸系的任務(wù)、組成、及設(shè)計(jì)要求船舶軸系的布置設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的計(jì)算及強(qiáng)度校核傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸承及尾軸管裝置船舶軸系附件軸系材料主要內(nèi)容推進(jìn)裝置型式及其特點(diǎn)89推進(jìn)裝置的組合選擇?按船舶用途、種類(lèi)與要求?按主機(jī)總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進(jìn)裝置的經(jīng)濟(jì)性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，要抓住主要矛盾，從全局的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，權(quán)衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進(jìn)裝置型式。推進(jìn)裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，90推進(jìn)裝置的組合選擇

低速柴油機(jī)往復(fù)蒸汽機(jī)中速柴油機(jī)汽輪機(jī)減速齒輪箱定距槳低速柴油機(jī)汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)中、高速柴油機(jī)減速齒輪箱發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)可發(fā)轉(zhuǎn)減速齒輪箱水泵調(diào)距槳定距槳噴水推進(jìn)器可反轉(zhuǎn)式不可反轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)設(shè)備推進(jìn)器推進(jìn)裝置的組合選擇低速柴油機(jī)往復(fù)蒸汽機(jī)中速柴油機(jī)汽輪機(jī)減速91推進(jìn)裝置的組合船舶推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的組合，可分為下列五類(lèi)：

1、柴油機(jī)推進(jìn)裝置：低速柴油機(jī)直接傳動(dòng)式；中、高速柴油機(jī)齒輪減速器式；中、高速柴油機(jī)電傳動(dòng)式。

2、汽輪機(jī)推進(jìn)裝置；汽輪機(jī)齒輪減速器式；汽輪機(jī)電傳動(dòng)式。

3、燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)裝置：燃?xì)廨啓C(jī)齒輪減速器式；燃?xì)廨啓C(jī)電傳動(dòng)式。

4、聯(lián)合式推進(jìn)裝置：柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)齒輪減速器式；燃?xì)廨啓C(jī)汽輪機(jī)齒輪減速器式。

5、核動(dòng)力推進(jìn)裝置：汽輪機(jī)減速器式；汽輪機(jī)電傳動(dòng)式。推進(jìn)裝置的組合船舶推進(jìn)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的組合，可分為下92直接傳動(dòng)推進(jìn)裝置直接傳動(dòng)是主機(jī)直接通過(guò)軸系把功率傳給螺旋槳的傳動(dòng)方式，在主機(jī)與軸系中無(wú)其它傳動(dòng)設(shè)備，在任何工況下，螺旋槳與主機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；使用壽命長(zhǎng)；燃料費(fèi)用低；維修保養(yǎng)方便；噪聲低；傳動(dòng)損失??；推進(jìn)效率高柴油機(jī)重量與尺寸大；倒車(chē)必須利用可逆發(fā)動(dòng)機(jī)，其機(jī)動(dòng)性差；非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)性差；低速和微速航行受到柴油機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的限制直接傳動(dòng)推進(jìn)裝置直接傳動(dòng)是主機(jī)直接通過(guò)軸系把功率傳給螺旋槳的93間接傳動(dòng)間接傳動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備（機(jī)械的、電動(dòng)的或液動(dòng)的），使主機(jī)與軸系連接在一起的一種傳動(dòng)方式。*重量與尺寸??；*主機(jī)的轉(zhuǎn)速不受螺旋槳要求的轉(zhuǎn)速限制；*軸系布置方便；*帶倒順離合器時(shí)可選用不可逆轉(zhuǎn)的主機(jī)；*有利于多機(jī)并車(chē)、單機(jī)分車(chē)與軸帶發(fā)電機(jī)布置。*結(jié)構(gòu)復(fù)雜；*傳動(dòng)損失大；*效率低柴油機(jī)減速齒輪箱間接傳動(dòng)間接傳動(dòng)是通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備（機(jī)械的、電動(dòng)的或液動(dòng)*重量與94主推進(jìn)裝置形式單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)單機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，定距螺旋槳，雙轉(zhuǎn)向齒輪箱，主機(jī)不反轉(zhuǎn)雙機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)三機(jī)單槳齒輪減速傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)主推進(jìn)裝置形式單機(jī)單槳?jiǎng)傂灾苯觽鲃?dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)反轉(zhuǎn)單機(jī)95推進(jìn)裝置的形式柴油機(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳動(dòng)，調(diào)距槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)雙機(jī)單槳電傳動(dòng)，定距螺旋槳，主機(jī)不反轉(zhuǎn)推進(jìn)裝置的形式柴油機(jī)—燃?xì)廨啓C(jī)單槳齒輪減速聯(lián)合傳燃?xì)廨啓C(jī)—燃96柴油機(jī)動(dòng)力裝置柴油機(jī)動(dòng)力裝置97*可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置在部分負(fù)荷下能有較好的經(jīng)濟(jì)性；能適應(yīng)船舶阻力的變化，充分利用主機(jī)的性能；主機(jī)或減速齒輪箱不必設(shè)換向裝置，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化；可提高船舶的機(jī)動(dòng)性和操縱性；有利于驅(qū)動(dòng)輔助負(fù)載。?

機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，整個(gè)裝置制造、安裝及維修保養(yǎng)困難，造價(jià)高；?

槳轂尺寸較大，在設(shè)計(jì)工況下效率比定距槳低優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)*可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置在部分負(fù)荷下能有較好的經(jīng)濟(jì)性；98可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置可調(diào)螺距螺旋槳（調(diào)距槳）裝置99電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)是主機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后網(wǎng)，再由電網(wǎng)供電給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳的一種傳動(dòng)型式。主機(jī)和螺旋槳間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，機(jī)、槳可任意距離布置。優(yōu)點(diǎn)1、機(jī)組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高；2、改變直流電動(dòng)機(jī)的電流方向可使螺旋槳轉(zhuǎn)向改變，便于遙控，機(jī)動(dòng)性和操縱性好；3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不受螺旋槳轉(zhuǎn)速的限制；正倒車(chē)具有相同功率和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，具有良好的拖動(dòng)性能。缺點(diǎn)1、能量經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換，損失大，傳動(dòng)效率低；2、增加了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，裝置總的重量和尺寸較大，造價(jià)和維修費(fèi)用較貴。電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)是主機(jī)驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后網(wǎng)，再由100電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置電力傳動(dòng)推進(jìn)裝置101Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置102Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置特點(diǎn)：

1、操縱性能好，螺旋槳的推力方向可以自由變化，使船舶操縱性優(yōu)于其它傳動(dòng)型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾軸管結(jié)構(gòu)，使船尾形狀簡(jiǎn)單，船體阻力減小。

3、可以使用重量輕、體積小的中、高速柴油機(jī)，不需要單獨(dú)的齒輪減速裝置，不需要主機(jī)有換向機(jī)構(gòu)，可以延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命。

4、由于這種裝置垂直懸掛在船尾，吊裝維修方便。由于結(jié)構(gòu)上的原因，傳動(dòng)功率受到一定限制，適用于狹窄航道的小型船舶。Z型傳動(dòng)推進(jìn)裝置特點(diǎn)：103推進(jìn)裝置的組合選擇?按船舶用途、種類(lèi)與要求?按主機(jī)總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進(jìn)裝置的經(jīng)濟(jì)性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，要抓住主要矛盾，從全局的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，權(quán)衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進(jìn)裝置型式。推進(jìn)裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進(jìn)裝置型式時(shí)，104主機(jī)的選型論證分析主機(jī)選型是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的技術(shù)要求以及船體設(shè)計(jì)所提供的資料來(lái)進(jìn)行的。主機(jī)選型和螺旋槳的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，包括推進(jìn)裝置設(shè)備的選型等。實(shí)際上是通過(guò)船、機(jī)、槳匹配計(jì)算和分析選定螺旋槳參數(shù)和主機(jī)型號(hào)，在滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求（如航速、槳徑、轉(zhuǎn)速、功率）的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮重量、尺寸、油耗、造價(jià)、可靠性、可維度、使用壽命、吊缸高度、振動(dòng)等前提下，從而選擇一套從主機(jī)到螺旋槳的最佳的推進(jìn)裝置。主機(jī)的選型論證分析主機(jī)選型是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的技術(shù)要求以及船105匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段初步匹配設(shè)計(jì)

–已知船舶主尺度

–船體的有效功率曲線Pe(V)–船舶要求的航速Vs–螺旋槳的直徑D或轉(zhuǎn)速n?確定螺旋槳的效率η0?螺距比p/D?螺旋槳的最佳直徑?需主機(jī)的功率，便于主機(jī)與傳動(dòng)設(shè)備的選型。匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段初步匹配設(shè)計(jì)?確定螺旋槳的效率η0106匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段終結(jié)匹配設(shè)計(jì)

–主機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速

–船舶的有效功率曲線

–傳動(dòng)設(shè)備與軸系的傳送效率ηs，

–槳的收到功率Pd–船身效率ηh等?計(jì)算船舶所能達(dá)到的航速?螺旋槳的最佳要素(螺旋槳直徑、螺距比及螺旋槳效率)匹配設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段終結(jié)匹配設(shè)計(jì)?計(jì)算船舶所能達(dá)到的航速107主機(jī)選型中考慮的問(wèn)題

重量與尺寸功率與轉(zhuǎn)速燃油與滑油主機(jī)的造價(jià)、壽命及維修振動(dòng)與噪聲柴油機(jī)的熱效率和燃油消耗率主機(jī)選型中考慮的問(wèn)題重量與尺寸108各類(lèi)船舶與各類(lèi)柴油機(jī)動(dòng)力裝置的

配合要點(diǎn)1、大、中型貨船（散貨船、油船、集裝箱船）的要求：安全可靠，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高。配置方案：低速機(jī)+定距槳2、中小型貨船，特別是中小型集裝箱船的要求：除安全可靠經(jīng)濟(jì)性高外，考慮主機(jī)高度、船上運(yùn)裝更多的集裝箱。配置方案：中速機(jī)+減速箱+定距槳3、客船（車(chē)客渡船、調(diào)查船等）的要求：安全性、操縱性、設(shè)置雙槳。配置方案：中速機(jī)*2+定距槳4、政務(wù)船（漁政船、海監(jiān)船）的要求：具有尖峰負(fù)荷的功能。配置方案：中速機(jī)*2+調(diào)距槳各類(lèi)船舶與各類(lèi)柴油機(jī)動(dòng)力裝置的

配合要點(diǎn)1、大、中型貨船（散109功率概念描述標(biāo)定功率（也稱(chēng)額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同航區(qū)有不同的規(guī)定，如無(wú)限航區(qū)環(huán)境條件：絕對(duì)大氣壓為0.1MPa；環(huán)境溫度為45℃；相對(duì)濕度為60％；海水溫度“中冷器進(jìn)口處”為32℃）和轉(zhuǎn)速下，柴油機(jī)可以安全持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率或凈有效功率，此檔功率也可稱(chēng)最大持續(xù)功率。其相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為標(biāo)定轉(zhuǎn)速（習(xí)稱(chēng)額定功率）。國(guó)外稱(chēng)此功率為MCR。超負(fù)荷功率：在規(guī)定的環(huán)境狀況下，允許柴油機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)超負(fù)荷使用的最大功率。通常允許的超負(fù)荷功率是標(biāo)定功率的110％，允許的超負(fù)荷時(shí)間是每12h中運(yùn)轉(zhuǎn)1h。國(guó)外稱(chēng)為OR。經(jīng)濟(jì)功率：根據(jù)柴油機(jī)的用途和使用狀況，在燃油消耗和維修方面都比較經(jīng)濟(jì)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)功率。一般為標(biāo)定功率的85％～92％。國(guó)外有一種持續(xù)服務(wù)功率，稱(chēng)CSR，在海上航行時(shí)，可持久運(yùn)轉(zhuǎn)的功率，約85％～90％MCR。功率概念描述標(biāo)定功率（也稱(chēng)額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同110第二節(jié)軸系的任務(wù)、組成及設(shè)計(jì)要求軸系—推進(jìn)裝置中，從發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出法蘭到推進(jìn)器之間，以傳動(dòng)軸為主的一整套設(shè)備。是船舶動(dòng)力裝置的基本組成部分。第二節(jié)軸系的任務(wù)、組成及設(shè)計(jì)要求軸系—推進(jìn)裝置中，從發(fā)動(dòng)機(jī)111軸系的任務(wù)軸系的基本任務(wù)是：連接主機(jī)(機(jī)組)與螺旋槳,將主機(jī)發(fā)出的功率傳給螺旋槳,同時(shí)又將螺旋槳所產(chǎn)生的推力通過(guò)推力軸承傳給船體,以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)船舶的使命。1-舵2-螺旋槳3-尾軸4-尾軸管5-軸封6-中間軸7-中間軸承8-隔艙填料函9-推力軸10-推力軸承11-主機(jī)曲軸軸系的任務(wù)軸系的基本任務(wù)是：連接主機(jī)(機(jī)組)與螺旋槳,將主機(jī)112軸系的組成1.傳動(dòng)軸：中間軸、推力軸、尾軸或螺旋槳軸2.支承軸承：中間軸承、推力軸承及尾管軸承3.聯(lián)軸器：固定聯(lián)接法蘭、可拆聯(lián)軸節(jié)、液壓聯(lián)軸節(jié)、彈性聯(lián)軸節(jié)、夾殼聯(lián)軸節(jié)、齒形聯(lián)軸節(jié)、膜片聯(lián)軸節(jié)、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)等4.軸系附體(用于連接傳動(dòng)軸的聯(lián)軸器；制動(dòng)器；隔艙填料函、尾管密封；還有中間軸承、推力軸承、尾管軸承的潤(rùn)滑與冷卻管路等)5.減速齒輪箱6.電氣接地裝置軸系的組成1.傳動(dòng)軸：中間軸、推力軸、尾軸或螺旋槳軸113軸系的組成軸系的組成114軸系的工作條件

一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長(zhǎng)期浸泡在水中在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的負(fù)荷和應(yīng)力十分復(fù)雜螺旋槳在水中旋轉(zhuǎn)的扭應(yīng)力；推進(jìn)中的正倒車(chē)產(chǎn)生的拉、壓應(yīng)力；軸系自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力；軸系安裝誤差、船體變形、軸系振動(dòng)以及螺旋槳的水動(dòng)力等所產(chǎn)生的附加應(yīng)力軸系的工作條件一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長(zhǎng)期115軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)

軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)船舶總體設(shè)計(jì)的要求，確定推進(jìn)軸系的布置和各部件的尺寸及材料，以保證整個(gè)軸系能安全、平穩(wěn)地完成各種工況下的推進(jìn)和機(jī)動(dòng)任務(wù)。船舶總體設(shè)計(jì)的要求及推進(jìn)軸系的具體特點(diǎn)全面分析不斷反復(fù)、調(diào)整的過(guò)程必須整體考慮國(guó)內(nèi)螺旋槳由總體專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)主機(jī)由廠方提供必要的數(shù)據(jù)減速齒輪箱、彈性聯(lián)軸器等外購(gòu)，也可成套軸系零件應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)軸系設(shè)計(jì)的任務(wù)：根據(jù)船舶總體設(shè)計(jì)的要求，確定116軸系設(shè)計(jì)流程軸系環(huán)境與條件：船體型線、主機(jī)參數(shù)、螺旋槳參數(shù)、船體結(jié)構(gòu)、主機(jī)位置、螺旋槳位置、尾管、軸支架位置、密封型式等軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距及負(fù)荷尾軸尾管總圖軸系布置圖各部詳圖扭振計(jì)算縱振計(jì)算教中計(jì)算回旋振動(dòng)計(jì)算有問(wèn)題

通過(guò)有問(wèn)題

通過(guò)軸系設(shè)計(jì)流程軸系環(huán)境與條件：軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距117軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)軸系應(yīng)保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°、縱傾5°、縱搖10°時(shí)以及上述幾種情況同時(shí)發(fā)生時(shí)能可靠的運(yùn)行。*軸系一般有單軸系和雙軸系單軸系–對(duì)短軸系(如尾機(jī)艙型),應(yīng)注意螺旋槳抽出方案(包括抽出所需空間位置)。一般考慮在船內(nèi)抽出,船內(nèi)抽出不可能時(shí)，則向船外抽出。螺旋槳軸如向船內(nèi)抽出，則需考慮抽出空間，螺旋槳軸可用整鍛法蘭；向船外抽出時(shí)，螺旋槳軸應(yīng)使用可拆式聯(lián)軸節(jié)。單軸系要注意軸承間距和校中計(jì)算，尤其是尾管前后軸承的負(fù)荷分配。每一根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承，對(duì)極短中間軸可不設(shè)中間軸承。–

長(zhǎng)軸系(如中機(jī)艙型)，則應(yīng)注意軸承間距及回旋振動(dòng)的計(jì)算。軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)軸系應(yīng)保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°118軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)雙軸系

–軸承間距與軸徑比l/d較大時(shí)，特別要注意回旋振動(dòng)；

–注意軸線與基線及縱中心線的夾角，從而考慮推進(jìn)分量和主機(jī)的允許傾斜度；

–螺旋槳軸大部分在船體外，應(yīng)注意防腐蝕。軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)雙軸系119軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)調(diào)距槳軸系

–由于軸不僅承受螺旋槳的推力，還要承受調(diào)距推進(jìn)桿(如用推進(jìn)桿調(diào)距時(shí))的軸向力，所以軸系各部分尺寸均需考慮該力的作用；

–由于調(diào)距槳在系泊時(shí)能發(fā)揮主機(jī)全功率,系泊推力大,因此，推力軸承及其他有關(guān)軸系部件均需考慮系泊推力的作用；

–配油器位置應(yīng)盡量靠近尾艙(對(duì)使用推拉桿調(diào)距時(shí))，推拉桿最長(zhǎng)不應(yīng)大于20m；

–在相同的功率和轉(zhuǎn)速下,調(diào)距槳比定距槳重,所以對(duì)尾管后軸承的受力應(yīng)予仔細(xì)考慮軸系種類(lèi)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)調(diào)距槳軸系120軸系設(shè)計(jì)要求1)有足夠的強(qiáng)度和剛度，工作可靠并有較長(zhǎng)的使用壽命；

2)有利于制造和安裝，在滿足工作需要的基礎(chǔ)上，力求簡(jiǎn)化，使制造與安裝方便并便于日常的維護(hù)保養(yǎng)；

3)傳動(dòng)損失小、合理選擇軸承種類(lèi)、數(shù)目及潤(rùn)滑方法；

4)對(duì)船體變形的適應(yīng)性好，力求避免在正常航行狀態(tài)下因船體變形引起軸承超負(fù)荷；

5)保證在規(guī)定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)、橫向和耦合共振；

6)避免海水對(duì)尾軸的腐蝕，尾管裝置具有良好的密封性能；

7)盡可能減小軸的長(zhǎng)度和減輕軸的重量。軸系設(shè)計(jì)要求1)有足夠的強(qiáng)度和剛度，工作可靠并有較長(zhǎng)的使用121軸線的確定及其布置軸線是指主機(jī)（或離合器或齒輪箱）輸出法蘭端面中心至螺旋槳槳轂端面中心間的連線.軸線的數(shù)目：根據(jù)船舶類(lèi)型、航行性能、生命力、主機(jī)形式及特性、裝置的成本及其在各種工況下的經(jīng)濟(jì)性和可靠性確定。軸線的長(zhǎng)度：1-螺旋槳；2-螺旋槳軸榖；3-軸線；4-齒輪箱輸出法蘭；5-齒輪箱；6-主機(jī)1軸線的確定及其布置軸線是指主機(jī)（或離合器或齒輪箱）輸出法蘭端122軸線的位置一般但軸系的軸線，布置在船舶的縱剖面上；雙軸系的軸線往往對(duì)稱(chēng)布置在船舶兩舷；而三軸系的軸線，其中一根布置在船舶的縱中剖面上，其余兩根軸線則對(duì)稱(chēng)布置在兩舷。主機(jī)（或齒輪箱）輸出法蘭位置較高，吃水教淺為保證螺旋槳的邊緣離開(kāi)船體外板有一定的間隙軸線的位置一般但軸系的軸線，布置在船舶的縱剖面上；雙軸系的軸123主機(jī)(機(jī)組)布置的原則1)對(duì)稱(chēng)布置：考慮到重量平衡及便于布置與方便操作，對(duì)單主機(jī)，一般布置在船舶縱中剖面上，即船舶首尾中心線上；對(duì)雙主機(jī)一般對(duì)稱(chēng)布置于船舶縱中剖面兩側(cè)，即對(duì)稱(chēng)于機(jī)艙中心線兩側(cè)。2)軸線布置盡量與船體龍骨線(基線)平行。有時(shí)為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機(jī)位置又不能放低，只能使軸線向尾部有一傾斜角，軸線與基線的夾角α，一般限制在0一5°之間，雙軸線時(shí)除α角外，其與船舶縱中垂面偏角β，一般限制在0-3°。從而保證軸系有較高的推力，不會(huì)因α、β角太大而使推力損失過(guò)多。對(duì)于小艇或高速快艇等由于吃水與線型的關(guān)系，一般限制α可達(dá)12-16°。3)主機(jī)盡量靠近尾艙壁布置，使軸系長(zhǎng)度縮短(要考慮有無(wú)傳動(dòng)設(shè)備、隔艙密封部件的拆裝、更換位置，同時(shí)要兼顧機(jī)艙開(kāi)口的位置)。4)考慮主機(jī)左、右、前、底部與上部是否滿足船舶規(guī)范，拆裝與維修要求以及吊缸的高度。主機(jī)(機(jī)組)布置的原則1)對(duì)稱(chēng)布置：考慮到重量平衡及便于布置124螺旋槳的布置與定位1)螺旋槳應(yīng)浸入水中有一定的深度(單槳船e＝

(0.25-0.30)D；雙槳船

e=(0.4-0.5)D；隧道船例外。其中e為水線至槳上葉梢距離，D為螺旋槳的直徑)。2)螺旋槳邊緣—般不超過(guò)船中部輪廓之外。3)螺旋槳的葉梢與船體間的最小間隙保持一定范圍之內(nèi)a=0.12D;b=0.20D;c=0.14D;d=0.04D;螺旋槳的布置與定位1)螺旋槳應(yīng)浸入水中有一a=0.12D;125

中間軸承的設(shè)置*尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；*中間軸承應(yīng)設(shè)在軸系上集中質(zhì)量處附近，如調(diào)距槳軸系的配油箱附近*熱源附件避免設(shè)中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂上*每根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承（極短中間軸不設(shè)）中間軸126中間軸承的數(shù)目一般對(duì)一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。

理論與實(shí)踐證明，適當(dāng)減少軸承數(shù)量，增加間距，使軸系的柔韌性增加，工作更可靠。適當(dāng)減少軸承支點(diǎn)會(huì)增加軸承彎矩，但軸系變形牽制減少，軸系的附加負(fù)荷會(huì)減少，船體變形對(duì)軸系影響相應(yīng)減少，對(duì)整個(gè)軸系正常運(yùn)轉(zhuǎn)有利。船體結(jié)構(gòu)弱：軸承間隙大一些船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)：軸承間隙小一些中間軸承的數(shù)目一般對(duì)一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。127中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)目，對(duì)軸的彎曲變形、柔性和應(yīng)力均有很大的影響。間距適當(dāng)增加使軸系柔性增加，工作更為可靠，對(duì)變形牽制小，使額外負(fù)荷反而減小。中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)128中間軸承的設(shè)置要點(diǎn)1、尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；2、中間軸承設(shè)在軸系上重量集中處附近，如調(diào)距槳軸系的配郵箱附近；3、熱源附近避免設(shè)中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂部；4、每根中間軸一般只設(shè)一個(gè)中間軸承（極短中間軸不設(shè)）。中間軸承的設(shè)置要點(diǎn)1、尾管無(wú)前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管129軸承的負(fù)荷在進(jìn)行軸系布置時(shí)，應(yīng)盡量使軸系各軸承的負(fù)荷比較均勻，并使其比壓在允許的范圍內(nèi)，這樣，即可延長(zhǎng)軸承的使用壽命，是最佳的設(shè)計(jì)布置。負(fù)荷過(guò)重:負(fù)荷很小或?yàn)榱?軸承負(fù)荷是負(fù)值:Tips:軸承負(fù)荷過(guò)大或過(guò)小都是不合理的，一般地說(shuō)，軸承負(fù)荷至少要求不得小于兩旁跨距軸重量之和的20%。軸承的負(fù)荷在進(jìn)行軸系布置時(shí)，應(yīng)盡量使軸系各軸承的負(fù)荷比較均勻130尾軸承的布置尾軸承的間距:由于螺旋槳的重量較大，使其回旋和橫向振動(dòng)的臨界轉(zhuǎn)速會(huì)有所降低，加之槳在運(yùn)行時(shí)懸臂動(dòng)載荷的影響，故尾軸承的間距不宜增加太大d>400mml≥12d(d-軸徑；l-軸承間距)d=300～400mml=(14～25)dd<300mml=（16～40）d尾軸承的布置尾軸承的間距:由于螺旋槳的重量較大，使其回旋和131尾軸承支點(diǎn)位置對(duì)于尾軸承或靠近螺旋槳的最后一道軸承，由于受到較重的螺旋槳的懸臂力矩，其受力情況是不均勻的，常是傾側(cè)的，不能假設(shè)支承點(diǎn)為軸承的中點(diǎn)。如果木質(zhì)或橡皮軸承長(zhǎng)度為l，那么其支點(diǎn)到軸承后端的距離u常假定為：u=(1/4-1/3)l支點(diǎn)位置時(shí)常發(fā)生變化，局部區(qū)域比壓過(guò)載！！尾軸承支點(diǎn)位置對(duì)于尾軸承或靠近螺旋槳的最支點(diǎn)位置時(shí)常發(fā)生變化132軸系布置實(shí)例軸系布置實(shí)例133軸系布置實(shí)例軸系布置實(shí)例134軸系布置實(shí)例小快艇軸系布置實(shí)例小快艇135傳動(dòng)軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)軸組成：推力軸、中間軸和螺旋槳軸段的數(shù)目和配置主要取決于船舶的類(lèi)型和動(dòng)力裝置的類(lèi)型及機(jī)艙布置。螺旋槳軸尾軸傳動(dòng)軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)軸136螺旋槳軸和尾軸螺旋槳軸位于軸系的最后端，末端裝螺旋槳，首部與中間軸相連。整鍛法蘭式——重量輕、尺寸小，由船內(nèi)向外裝螺旋槳軸，大型船舶應(yīng)用較多可拆分法蘭式——由船外向內(nèi)裝螺旋槳軸螺旋槳軸和尾軸螺旋槳軸位于軸系的最后端，末端裝螺旋槳，首部與137螺旋槳軸a)為不帶軸包覆的整體式法蘭螺旋槳軸;b)為不帶軸包覆的可拆式法蘭螺旋槳軸;c)為帶軸包覆和軸套的整體式法蘭螺旋槳軸;d)為帶軸包覆和軸套的可拆式法蘭螺旋槳軸;e)為連接有尾管軸的組合式螺旋槳軸1-尾螺紋;2-鍵槽;3-尾錐體;4-后軸頸;5-軸;6-前軸頸;7-前錐體;8-前螺紋;9-整體式法蘭;10-軸包覆;11-軸套;12-可拆聯(lián)軸器螺旋槳軸a)為不帶軸包覆的整體式法蘭螺旋槳軸;1-尾螺紋138軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，一般取整數(shù)值軸頸比軸干大5-30mm–安裝及更換軸套時(shí)留有光車(chē)裕量

–軸頸的長(zhǎng)度一般略大于其軸承的長(zhǎng)度軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，一般取整數(shù)值139螺旋槳軸尾端結(jié)構(gòu)螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承受以下的負(fù)荷：

錐形部分用來(lái)承受正車(chē)推力；倒車(chē)推力由固定螺母來(lái)承受；主機(jī)的轉(zhuǎn)矩則靠其鍵槽中所裝的鍵或者液壓安裝螺旋槳過(guò)盈配合錐面的摩擦力傳給螺旋槳螺旋槳軸尾端結(jié)構(gòu)螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承140螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)141軸套和軸干保護(hù)層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來(lái)防止軸頸的擦傷和腐蝕。采用水潤(rùn)滑軸承的海船尾軸軸頸上裝有軸套。軸套一般采用熱套法裝配于軸上，軸套與軸頸應(yīng)留適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量，若過(guò)盈取得過(guò)大，會(huì)使軸套和軸頸上產(chǎn)生過(guò)高的壓緊預(yù)應(yīng)力，引起袖套裂縫；過(guò)盈量過(guò)小，則軸套在工作時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。具體可根據(jù)軸頸直徑，選取過(guò)盈量。軸套和軸干保護(hù)層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來(lái)防止軸142軸的防腐和防機(jī)械損傷螺旋槳以及其上的附件和軸套的材料都是由特殊的青銅材料制成，這樣青銅與鋼套在海水中就形成一對(duì)電極，其間存在著一定的電位差，會(huì)使尾軸遭到強(qiáng)烈的電化學(xué)腐蝕。對(duì)軸起著極其有害的影響，如圖所示。在空氣中工作的軸經(jīng)過(guò)一定的應(yīng)力循環(huán)數(shù)后，持久極限強(qiáng)度就不再下降(曲線1)，而在海水中工作軸，由于海水的腐蝕作用，其持久極限強(qiáng)度會(huì)隨著循環(huán)數(shù)的增加而繼續(xù)減少(曲線2)，因而就會(huì)產(chǎn)生因海水的腐蝕作用而引起軸的疲勞破壞。軸的防腐和防機(jī)械損傷螺旋槳以及其上的附件和軸套的材料143防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護(hù)法”，或使軸和海水隔離(即；在軸上復(fù)蓋一層絕緣材料)。前者通常是把鋅塊可靠地焊接到被腐蝕的構(gòu)件上，但應(yīng)注意必須使鋅塊與構(gòu)件良好地接觸，否則效果不好。目前各種艦船上往往在采用了陰極保護(hù)法后，還同時(shí)采用防腐的復(fù)蓋層辦法。軸上涂防腐漆或鍍金屬(鉻鎘等)，這種方法簡(jiǎn)單，但可靠性差。由于表面涂層很薄機(jī)械擦傷現(xiàn)象有時(shí)還難免，因而要求在使用期間經(jīng)常注意檢查其保護(hù)層。聯(lián)合保護(hù)法：即在涂層上面又包上一層防護(hù)層，如麻繩、布之類(lèi)，并在其上面刷涂防腐漆。軸上包以橡膠復(fù)蓋層。由于它能可靠地防止軸的腐蝕和機(jī)械擦傷所以這種防護(hù)方法已被廣泛采用。但為了可靠地保護(hù)橡膠復(fù)蓋層，往往還需要在外面纏上一層防護(hù)材料，致使它制造工藝復(fù)米成本較高這是它的缺點(diǎn)。防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護(hù)法”，或使軸和海水隔144防腐措施螺旋槳首端密封導(dǎo)流帽1螺旋槳；2鍵槽；3-墊板；4—橡膠密封圈，5-防磨（腐）襯套；6—螺旋槳軸防腐措施145中間軸中間軸一般設(shè)在推力軸與尾軸之間，它連接傳動(dòng)軸的各軸段。一、整鍛法蘭式中間軸：大中型船舶廣泛采用。重量輕、尺寸小、安裝方便二、可拆法蘭式中間軸：小型船舶。由于聯(lián)軸器可拆，故重量大、尺寸大。中間軸中間軸一般設(shè)在推力軸與尾軸之間，它連接傳動(dòng)軸的各軸段。146中間軸1-螺紋部2-鍵槽3-錐體4-加粗部5-軸干6-軸頸7-法蘭中間軸1-螺紋部147推力軸1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環(huán)；4-軸頸；5-推力環(huán)；6-螺紋部；7-錐體推力軸1-連接法蘭；2-軸干；3-甩油環(huán)；4-軸頸；5-推力148中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設(shè)置的支承點(diǎn)，用來(lái)承受中間軸本身的重量，以及因其變形或運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的徑向負(fù)荷。分滑動(dòng)和滾動(dòng)。1-軸承座2-蛇形冷卻管3-圓盤(pán)4-下軸瓦5-填料座6-填料7-填料壓蓋8-授油器9-軸承蓋10-濾器11-上軸瓦圓蓋式滑動(dòng)軸承中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設(shè)置的支承點(diǎn)，用來(lái)承受中間149油環(huán)—油芯復(fù)合式滑動(dòng)軸承1-軸承座2-軸瓦3-軸承蓋4-油環(huán)5-油芯油環(huán)—油芯復(fù)合式滑動(dòng)軸承1-軸承座150油環(huán)式滑動(dòng)軸承1-擋油圈2-油環(huán)3-軸承蓋4-壓蓋5-下軸瓦油環(huán)式滑動(dòng)軸承1-擋油圈151簡(jiǎn)易滑動(dòng)軸承簡(jiǎn)易滑動(dòng)軸承152滾動(dòng)式中間軸承雙列向心球面滾子軸承整體式軸承座滾子軸承滾動(dòng)式中間軸承雙列向心球面滾子軸承整體式軸承座滾子軸承153滑動(dòng)與滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)比較

滑動(dòng)軸承

–優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作較可靠；承受載荷較大，抗振抗沖擊性好；安裝修理方便；制造成本低。

–缺點(diǎn)：摩擦系數(shù)大；必須有一定的間隙才能正常工作，轉(zhuǎn)速和載荷變化過(guò)大時(shí)難于形成較佳的承載油膜