船舶軸系布置及設計課件

第二章船舶軸系布置及設計——熊振林第二章船舶軸系布置及設計1學習目標知識目標

1、正確敘述和理解船舶推進裝置的型式及特點；

2、正確理解和掌握船舶軸系的布置設計及結構設計；

3、熟悉船舶軸系的材料及性能。能力目標

1、會根據(jù)船舶用途、航區(qū)、選擇推進裝置的型式；

2、會進行船舶軸系的布置設計；

3、會正確選用船舶軸系的材料。學習目標知識目標2主要內容

推進裝置型式及其特點船舶軸系的任務、組成、及設計要求船舶軸系的布置設計傳動軸的計算及強度校核傳動軸的結構設計傳動軸承及尾軸管裝置船舶軸系附件軸系材料主要內容推進裝置型式及其特點3推進裝置的組合選擇?按船舶用途、種類與要求?按主機總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進裝置的經濟性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進裝置型式時，要抓住主要矛盾，從全局的經濟性出發(fā)，權衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進裝置型式。推進裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進裝置型式時，4推進裝置的組合選擇

低速柴油機往復蒸汽機中速柴油機汽輪機減速齒輪箱定距槳低速柴油機汽輪機燃氣輪機中、高速柴油機減速齒輪箱發(fā)電機電動機可發(fā)轉減速齒輪箱水泵調距槳定距槳噴水推進器可反轉式不可反轉式發(fā)動機傳動設備推進器推進裝置的組合選擇低速柴油機往復蒸汽機中速柴油機汽輪機減速5推進裝置的組合船舶推進裝置的發(fā)動機與傳動設備的組合，可分為下列五類：

1、柴油機推進裝置：低速柴油機直接傳動式；中、高速柴油機齒輪減速器式；中、高速柴油機電傳動式。

2、汽輪機推進裝置；汽輪機齒輪減速器式；汽輪機電傳動式。

3、燃氣輪機推進裝置：燃氣輪機齒輪減速器式；燃氣輪機電傳動式。

4、聯(lián)合式推進裝置：柴油機燃氣輪機齒輪減速器式；燃氣輪機汽輪機齒輪減速器式。

5、核動力推進裝置：汽輪機減速器式；汽輪機電傳動式。推進裝置的組合船舶推進裝置的發(fā)動機與傳動設備的組合，可分為下6直接傳動推進裝置直接傳動是主機直接通過軸系把功率傳給螺旋槳的傳動方式，在主機與軸系中無其它傳動設備，在任何工況下，螺旋槳與主機具有相同的轉速與轉向。結構簡單；使用壽命長；燃料費用低；維修保養(yǎng)方便；噪聲低；傳動損失??；推進效率高柴油機重量與尺寸大；倒車必須利用可逆發(fā)動機，其機動性差；非設計工況下運轉時經濟性差；低速和微速航行受到柴油機最低穩(wěn)定轉速的限制直接傳動推進裝置直接傳動是主機直接通過軸系把功率傳給螺旋槳的7間接傳動間接傳動是通過傳動設備（機械的、電動的或液動的），使主機與軸系連接在一起的一種傳動方式。*重量與尺寸??；*主機的轉速不受螺旋槳要求的轉速限制；*軸系布置方便；*帶倒順離合器時可選用不可逆轉的主機；*有利于多機并車、單機分車與軸帶發(fā)電機布置。*結構復雜；*傳動損失大；*效率低柴油機減速齒輪箱間接傳動間接傳動是通過傳動設備（機械的、電動的或液動*重量與8主推進裝置形式單機單槳剛性直接傳動，定距螺旋槳，主機反轉單機單槳剛性直接傳動，調距槳，主機不反轉單機單槳齒輪減速傳動，定距螺旋槳，雙轉向齒輪箱，主機不反轉雙機單槳齒輪減速傳動，定距螺旋槳，主機反轉三機單槳齒輪減速傳動，調距槳，主機不反轉主推進裝置形式單機單槳剛性直接傳動，定距螺旋槳，主機反轉單機9推進裝置的形式柴油機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳動，調距槳，主機不反轉燃氣輪機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳動，調距槳，主機不反轉雙機單槳電傳動，定距螺旋槳，主機不反轉推進裝置的形式柴油機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳燃氣輪機—燃10柴油機動力裝置柴油機動力裝置11*可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置在部分負荷下能有較好的經濟性；能適應船舶阻力的變化，充分利用主機的性能；主機或減速齒輪箱不必設換向裝置，使其結構簡化；可提高船舶的機動性和操縱性；有利于驅動輔助負載。?

機構比較復雜，整個裝置制造、安裝及維修保養(yǎng)困難，造價高；?

槳轂尺寸較大，在設計工況下效率比定距槳低優(yōu)點缺點*可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置在部分負荷下能有較好的經濟性；12可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置13電力傳動推進裝置電力傳動是主機驅動主發(fā)電機發(fā)電，然后網，再由電網供電給電動機驅動螺旋槳的一種傳動型式。主機和螺旋槳間沒有機械聯(lián)系，機、槳可任意距離布置。優(yōu)點1、機組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高；2、改變直流電動機的電流方向可使螺旋槳轉向改變，便于遙控，機動性和操縱性好；3、發(fā)電機轉速不受螺旋槳轉速的限制；正倒車具有相同功率和運轉性能，具有良好的拖動性能。缺點1、能量經過兩次轉換，損失大，傳動效率低；2、增加了發(fā)電機和電動機，裝置總的重量和尺寸較大，造價和維修費用較貴。電力傳動推進裝置電力傳動是主機驅動主發(fā)電機發(fā)電，然后網，再由14電力傳動推進裝置電力傳動推進裝置15Z型傳動推進裝置Z型傳動推進裝置16Z型傳動推進裝置特點：

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)于其它傳動型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾軸管結構，使船尾形狀簡單，船體阻力減小。

3、可以使用重量輕、體積小的中、高速柴油機，不需要單獨的齒輪減速裝置，不需要主機有換向機構，可以延長柴油機的使用壽命。

4、由于這種裝置垂直懸掛在船尾，吊裝維修方便。由于結構上的原因，傳動功率受到一定限制，適用于狹窄航道的小型船舶。Z型傳動推進裝置特點：17推進裝置的組合選擇?按船舶用途、種類與要求?按主機總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進裝置的經濟性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進裝置型式時，要抓住主要矛盾，從全局的經濟性出發(fā)，權衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進裝置型式。推進裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進裝置型式時，18主機的選型論證分析主機選型是根據(jù)設計任務書中的技術要求以及船體設計所提供的資料來進行的。主機選型和螺旋槳的設計密切相關，包括推進裝置設備的選型等。實際上是通過船、機、槳匹配計算和分析選定螺旋槳參數(shù)和主機型號，在滿足設計技術要求（如航速、槳徑、轉速、功率）的基礎上，同時考慮重量、尺寸、油耗、造價、可靠性、可維度、使用壽命、吊缸高度、振動等前提下，從而選擇一套從主機到螺旋槳的最佳的推進裝置。主機的選型論證分析主機選型是根據(jù)設計任務書中的技術要求以及船19匹配設計的兩個階段初步匹配設計

–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?需主機的功率，便于主機與傳動設備的選型。匹配設計的兩個階段初步匹配設計?確定螺旋槳的效率η020匹配設計的兩個階段終結匹配設計

–主機的功率與轉速

–船舶的有效功率曲線

–傳動設備與軸系的傳送效率ηs，

–槳的收到功率Pd–船身效率ηh等?計算船舶所能達到的航速?螺旋槳的最佳要素(螺旋槳直徑、螺距比及螺旋槳效率)匹配設計的兩個階段終結匹配設計?計算船舶所能達到的航速21主機選型中考慮的問題

重量與尺寸功率與轉速燃油與滑油主機的造價、壽命及維修振動與噪聲柴油機的熱效率和燃油消耗率主機選型中考慮的問題重量與尺寸22各類船舶與各類柴油機動力裝置的

配合要點1、大、中型貨船（散貨船、油船、集裝箱船）的要求：安全可靠，運行經濟性高。配置方案：低速機+定距槳2、中小型貨船，特別是中小型集裝箱船的要求：除安全可靠經濟性高外，考慮主機高度、船上運裝更多的集裝箱。配置方案：中速機+減速箱+定距槳3、客船（車客渡船、調查船等）的要求：安全性、操縱性、設置雙槳。配置方案：中速機*2+定距槳4、政務船（漁政船、海監(jiān)船）的要求：具有尖峰負荷的功能。配置方案：中速機*2+調距槳各類船舶與各類柴油機動力裝置的

配合要點1、大、中型貨船（散23功率概念描述標定功率（也稱額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同航區(qū)有不同的規(guī)定，如無限航區(qū)環(huán)境條件：絕對大氣壓為0.1MPa；環(huán)境溫度為45℃；相對濕度為60％；海水溫度“中冷器進口處”為32℃）和轉速下，柴油機可以安全持續(xù)運轉的最大有效功率或凈有效功率，此檔功率也可稱最大持續(xù)功率。其相應的轉速為標定轉速（習稱額定功率）。國外稱此功率為MCR。超負荷功率：在規(guī)定的環(huán)境狀況下，允許柴油機在一定時間內超負荷使用的最大功率。通常允許的超負荷功率是標定功率的110％，允許的超負荷時間是每12h中運轉1h。國外稱為OR。經濟功率：根據(jù)柴油機的用途和使用狀況，在燃油消耗和維修方面都比較經濟的持續(xù)運轉功率。一般為標定功率的85％～92％。國外有一種持續(xù)服務功率，稱CSR，在海上航行時，可持久運轉的功率，約85％～90％MCR。功率概念描述標定功率（也稱額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同24第二節(jié)軸系的任務、組成及設計要求軸系—推進裝置中，從發(fā)動機的輸出法蘭到推進器之間，以傳動軸為主的一整套設備。是船舶動力裝置的基本組成部分。第二節(jié)軸系的任務、組成及設計要求軸系—推進裝置中，從發(fā)動機25軸系的任務軸系的基本任務是：連接主機(機組)與螺旋槳,將主機發(fā)出的功率傳給螺旋槳,同時又將螺旋槳所產生的推力通過推力軸承傳給船體,以實現(xiàn)推進船舶的使命。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-主機曲軸軸系的任務軸系的基本任務是：連接主機(機組)與螺旋槳,將主機26軸系的組成1.傳動軸：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)、萬向聯(lián)軸節(jié)等4.軸系附體(用于連接傳動軸的聯(lián)軸器；制動器；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，長期浸泡在水中在運轉中產生的負荷和應力十分復雜螺旋槳在水中旋轉的扭應力；推進中的正倒車產生的拉、壓應力；軸系自重產生的彎曲應力；軸系安裝誤差、船體變形、軸系振動以及螺旋槳的水動力等所產生的附加應力軸系的工作條件一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長期29軸系設計的任務

軸系設計的任務：根據(jù)船舶總體設計的要求，確定推進軸系的布置和各部件的尺寸及材料，以保證整個軸系能安全、平穩(wěn)地完成各種工況下的推進和機動任務。船舶總體設計的要求及推進軸系的具體特點全面分析不斷反復、調整的過程必須整體考慮國內螺旋槳由總體專業(yè)設計主機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，也可成套軸系零件應盡量選用標準件軸系設計的任務軸系設計的任務：根據(jù)船舶總體設計的要求，確定30軸系設計流程軸系環(huán)境與條件：船體型線、主機參數(shù)、螺旋槳參數(shù)、船體結構、主機位置、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荷尾軸尾管總圖軸系布置圖各部詳圖扭振計算縱振計算教中計算回旋振動計算有問題

通過有問題

通過軸系設計流程軸系環(huán)境與條件：軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距31軸系種類及設計要點軸系應保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°、縱傾5°、縱搖10°時以及上述幾種情況同時發(fā)生時能可靠的運行。*軸系一般有單軸系和雙軸系單軸系–對短軸系(如尾機艙型),應注意螺旋槳抽出方案(包括抽出所需空間位置)。一般考慮在船內抽出,船內抽出不可能時，則向船外抽出。螺旋槳軸如向船內抽出，則需考慮抽出空間，螺旋槳軸可用整鍛法蘭；向船外抽出時，螺旋槳軸應使用可拆式聯(lián)軸節(jié)。單軸系要注意軸承間距和校中計算，尤其是尾管前后軸承的負荷分配。每一根中間軸一般只設一個中間軸承，對極短中間軸可不設中間軸承。–

長軸系(如中機艙型)，則應注意軸承間距及回旋振動的計算。軸系種類及設計要點軸系應保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°32軸系種類及設計要點雙軸系

–軸承間距與軸徑比l/d較大時，特別要注意回旋振動；

–注意軸線與基線及縱中心線的夾角，從而考慮推進分量和主機的允許傾斜度；

–螺旋槳軸大部分在船體外，應注意防腐蝕。軸系種類及設計要點雙軸系33軸系種類及設計要點調距槳軸系

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

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

–配油器位置應盡量靠近尾艙(對使用推拉桿調距時)，推拉桿最長不應大于20m；

–在相同的功率和轉速下,調距槳比定距槳重,所以對尾管后軸承的受力應予仔細考慮軸系種類及設計要點調距槳軸系34軸系設計要求1)有足夠的強度和剛度，工作可靠并有較長的使用壽命；

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

3)傳動損失小、合理選擇軸承種類、數(shù)目及潤滑方法；

4)對船體變形的適應性好，力求避免在正常航行狀態(tài)下因船體變形引起軸承超負荷；

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

6)避免海水對尾軸的腐蝕，尾管裝置具有良好的密封性能；

7)盡可能減小軸的長度和減輕軸的重量。軸系設計要求1)有足夠的強度和剛度，工作可靠并有較長的使用35軸線的確定及其布置軸線是指主機（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)船舶類型、航行性能、生命力、主機形式及特性、裝置的成本及其在各種工況下的經濟性和可靠性確定。軸線的長度：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1軸線的確定及其布置軸線是指主機（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稱布置在船舶兩舷；而三軸系的軸線，其中一根布置在船舶的縱中剖面上，其余兩根軸線則對稱布置在兩舷。主機（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(機組)布置的原則1)對稱布置：考慮到重量平衡及便于布置與方便操作，對單主機，一般布置在船舶縱中剖面上，即船舶首尾中心線上；對雙主機一般對稱布置于船舶縱中剖面兩側，即對稱于機艙中心線兩側。2)軸線布置盡量與船體龍骨線(基線)平行。有時為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機位置又不能放低，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，不會因α、β角太大而使推力損失過多。對于小艇或高速快艇等由于吃水與線型的關系，一般限制α可達12-16°。3)主機盡量靠近尾艙壁布置，使軸系長度縮短(要考慮有無傳動設備、隔艙密封部件的拆裝、更換位置，同時要兼顧機艙開口的位置)。4)考慮主機左、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(機組)布置的原則1)對稱布置：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)螺旋槳應浸入水中有一a=0.12D;39

中間軸承的設置*尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；*中間軸承應設在軸系上集中質量處附近，如調距槳軸系的配油箱附近*熱源附件避免設中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂上*每根中間軸一般只設一個中間軸承（極短中間軸不設）中間軸40中間軸承的數(shù)目一般對一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。

理論與實踐證明，適當減少軸承數(shù)量，增加間距，使軸系的柔韌性增加，工作更可靠。適當減少軸承支點會增加軸承彎矩，但軸系變形牽制減少，軸系的附加負荷會減少，船體變形對軸系影響相應減少，對整個軸系正常運轉有利。船體結構弱：軸承間隙大一些船體結構強：軸承間隙小一些中間軸承的數(shù)目一般對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，對軸的彎曲變形、柔性和應力均有很大的影響。間距適當增加使軸系柔性增加，工作更為可靠，對變形牽制小，使額外負荷反而減小。中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)42中間軸承的設置要點1、尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；2、中間軸承設在軸系上重量集中處附近，如調距槳軸系的配郵箱附近；3、熱源附近避免設中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂部；4、每根中間軸一般只設一個中間軸承（極短中間軸不設）。中間軸承的設置要點1、尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管43軸承的負荷在進行軸系布置時，應盡量使軸系各軸承的負荷比較均勻，并使其比壓在允許的范圍內，這樣，即可延長軸承的使用壽命，是最佳的設計布置。負荷過重:負荷很小或為零:軸承負荷是負值:Tips:軸承負荷過大或過小都是不合理的，一般地說，軸承負荷至少要求不得小于兩旁跨距軸重量之和的20%。軸承的負荷在進行軸系布置時，應盡量使軸系各軸承的負荷比較均勻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的臨界轉速會有所降低，加之槳在運行時懸臂動載荷的影響，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尾軸承支點位置對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，常是傾側的，不能假設支承點為軸承的中點。如果木質或橡皮軸承長度為l，那么其支點到軸承后端的距離u常假定為：u=(1/4-1/3)l支點位置時常發(fā)生變化，局部區(qū)域比壓過載！！尾軸承支點位置對于尾軸承或靠近螺旋槳的最支點位置時常發(fā)生變化46軸系布置實例軸系布置實例47軸系布置實例軸系布置實例48軸系布置實例小快艇軸系布置實例小快艇49傳動軸的機構設計一、傳動軸組成：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型和動力裝置的類型及機艙布置。螺旋槳軸尾軸傳動軸的機構設計一、傳動軸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，由船內向外裝螺旋槳軸，大型船舶應用較多可拆分法蘭式——由船外向內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)范進行計算，一般取整數(shù)值軸頸比軸干大5-30mm–安裝及更換軸套時留有光車裕量

–軸頸的長度一般略大于其軸承的長度軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進行計算，一般取整數(shù)值53螺旋槳軸尾端結構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荷：

錐形部分用來承受正車推力；倒車推力由固定螺母來承受；主機的轉矩則靠其鍵槽中所裝的鍵或者液壓安裝螺旋槳過盈配合錐面的摩擦力傳給螺旋槳螺旋槳軸尾端結構螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承54螺旋槳軸尾部結構螺旋槳軸尾部結構55軸套和軸干保護層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來防止軸頸的擦傷和腐蝕。采用水潤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，軸套與軸頸應留適當?shù)倪^盈量，若過盈取得過大，會使軸套和軸頸上產生過高的壓緊預應力，引起袖套裂縫；過盈量過小，則軸套在工作時會發(fā)生轉動。具體可根據(jù)軸頸直徑，選取過盈量。軸套和軸干保護層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來防止軸56軸的防腐和防機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電極，其間存在著一定的電位差，會使尾軸遭到強烈的電化學腐蝕。對軸起著極其有害的影響，如圖所示。在空氣中工作的軸經過一定的應力循環(huán)數(shù)后，持久極限強度就不再下降(曲線1)，而在海水中工作軸，由于海水的腐蝕作用，其持久極限強度會隨著循環(huán)數(shù)的增加而繼續(xù)減少(曲線2)，因而就會產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“陰極保護法”，或使軸和海水隔離(即；在軸上復蓋一層絕緣材料)。前者通常是把鋅塊可靠地焊接到被腐蝕的構件上，但應注意必須使鋅塊與構件良好地接觸，否則效果不好。目前各種艦船上往往在采用了陰極保護法后，還同時采用防腐的復蓋層辦法。軸上涂防腐漆或鍍金屬(鉻鎘等)，這種方法簡單，但可靠性差。由于表面涂層很薄機械擦傷現(xiàn)象有時還難免，因而要求在使用期間經常注意檢查其保護層。聯(lián)合保護法：即在涂層上面又包上一層防護層，如麻繩、布之類，并在其上面刷涂防腐漆。軸上包以橡膠復蓋層。由于它能可靠地防止軸的腐蝕和機械擦傷所以這種防護方法已被廣泛采用。但為了可靠地保護橡膠復蓋層，往往還需要在外面纏上一層防護材料，致使它制造工藝復米成本較高這是它的缺點。防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護法”，或使軸和海水隔58防腐措施螺旋槳首端密封導流帽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在推力軸與尾軸之間，它連接傳動軸的各軸段。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在推力軸與尾軸之間，它連接傳動軸的各軸段。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置的支承點，用來承受中間軸本身的重量，以及因其變形或運動而產生的徑向負荷。分滑動和滾動。1-軸承座2-蛇形冷卻管3-圓盤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-上軸瓦圓蓋式滑動軸承中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設置的支承點，用來承受中間63油環(huán)—油芯復合式滑動軸承1-軸承座2-軸瓦3-軸承蓋4-油環(huán)5-油芯油環(huán)—油芯復合式滑動軸承1-軸承座64油環(huán)式滑動軸承1-擋油圈2-油環(huán)3-軸承蓋4-壓蓋5-下軸瓦油環(huán)式滑動軸承1-擋油圈65簡易滑動軸承簡易滑動軸承66滾動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滑動與滾動軸承的特點比較

滑動軸承

–優(yōu)點：結構簡單，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：摩擦系數(shù)大；必須有一定的間隙才能正常工作，轉速和載荷變化過大時難于形成較佳的承載油膜；潤滑與維護保養(yǎng)麻煩滾動軸承–優(yōu)點：摩擦損失?。粺o須冷卻，滑油消耗少；軸承有自動調整能力；修理時便于更換，并可直接在市場購置。–缺點：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，要根據(jù)軸的粗細、負荷的大小、船舶的結構與要求，按其特點進行選擇?；瑒优c滾動軸承的特點比較滑動軸承滾動軸承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承受螺旋槳所產生的推力或拉力，使船舶前進或倒航。同時，它還承擔推力軸的徑向負荷.推力軸承有滑動式和滾動式兩類型式。

–對于大型船舶目前均采用滑動式推力軸承，而滾動式推力軸承只采用在中、小型船舶上。有些直接傳動的主推進裝置，以大型低速柴油機作主機，其主機自帶推力軸承；帶有減速箱的推進裝置，其推力軸承一般設在減速箱內。對于這類軸系，一般不需再設推力軸承。但是，不少船舶主機采用中速機，其機內未設專門的推力軸承，故必須單獨配置推力軸承。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船舶軸系布置及設計課件71潤滑方法與間隙推力軸承的潤滑方式一般有兩種：

–一種是壓力潤滑，采用單獨的滑油泵或主機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；

–另一種是自然潤滑，滑油不進行壓力循環(huán)，靠滑油的飛濺和油霧進行潤滑，用蛇形管以舷外水進行冷卻。潤滑方法與間隙推力軸承的潤滑方式一般有兩種：72油楔形成的工作原理a)為速度為0或是起動時的工況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：在起動時由于推力塊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，使推力塊產生傾斜，隨著推力塊的傾斜，壓力中心向支點移動，當P和R重合時，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或是起動時的工況1-推力環(huán)；73尾軸管裝置尾軸管裝置的任務是用來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，同時、亦不使滑油外泄。為了承擔上述任務，尾軸管裝置一般由尾管、尾軸承、密封裝置以及潤滑與冷卻系統(tǒng)等部分組成。尾軸管裝置尾軸管裝置的任務是用來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度和剛度,在船舶航行時不產生有害的變形。?應有良好可靠的密封。?在船舶任何航行環(huán)境下,能保證尾軸承、密封元件等可靠潤滑與冷卻。?能承受螺旋槳軸的動載荷,工作可靠,壽命長。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-潤滑油管尾軸管裝置?尾管必須具有足夠的強度和剛度,在船舶航行時不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構。它是壓入尾柱軸轂孔內,靠一定的裝配過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連接式尾管結構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-墊板連接式尾管結構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縫鋼管，鑄鐵尾管：鑄鐵的鑄造性能好，收縮性小，尾管加工簡便，生產成本低。但其缺點是重量尺寸較大，塑性低，抗沖擊能力差等。鑄鋼尾管：鑄鋼強度大，故尾管厚度較薄，重量較輕，是尾管的常用材料。但是鑄鋼冷凝時其收縮性大．易產生縮孔和裂紋，其鑄件應盡可能保持壁厚均勻，過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尾管軸承油潤滑:白合金滑動軸承、滾動軸承。水潤滑:鐵梨木、樺木層壓板、橡膠等滑動軸承。復合材料軸承：賽龍軸承尾管軸承油潤滑:白合金滑動軸承、滾動軸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,經機械加工后壓入尾管中。白合金耐熱性好,不傷軸頸,抗壓強度較高,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,但尾管應設有良好的密封裝置。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80船舶軸系附件一、聯(lián)軸器螺栓——連接兩個軸段

作用傳遞主機轉矩傳遞船舶倒車時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——連接兩個軸段作用傳遞主機轉矩傳81傳動軸制動器作用：使傳動軸保持靜止狀態(tài)類型：帶式、抱箍式、氣胎式傳動軸制動器作用：使傳動軸保持靜止狀態(tài)82隔艙填料函作用：在艙壁開孔處裝設，保證水密艙室的水密性。要求：不能泄露、能在一邊艙壁調整、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：在艙壁開孔處裝設，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，其直徑應不超過250mm（CCS）。軸系聯(lián)軸節(jié)也應用優(yōu)質碳素鋼鍛制，有些情況亦可用球墨鑄鐵制造。鍛鋼軸的抗拉強度σb一般應在下列范圍內選擇：

–碳鋼和錳鋼為400N/mm2~600N/mm2；

–合金鋼不超過800N/mm2。選用高強度鋼可以減小軸的直徑，但材料的強度過高，其韌性會有所降低。在中間軸和螺旋槳軸軸徑計算中，各船級社規(guī)范對強度上限均有限制（但現(xiàn)在有的船級社已有所放寬），不必選用超過其限制的值。如中間軸材料推薦選擇σb≤800N/mm2，對螺旋槳軸推薦選用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85非金屬材料玻璃纖維強化塑料是非導體，且無磁性，尤其適用于軍艦。碳素纖維強化塑料特點是強度高和質量小。兩種材料還可以復合。這類纖維復合材料質量只及鋼軸的13%～25%，剛度高，使軸系臨界轉速比傳統(tǒng)高；由于質量小，可減少中間軸承數(shù)目，16m長的軸只要設一只中間軸承、耐腐蝕，搬運、安裝均方便。目前德國蓋斯林格等公司已有成品供應，規(guī)格從

200mm～600mm，傳遞扭矩可達700kN.m，并提供軸系扭振和回旋振動計算等技術服務。非金屬材料玻璃纖維強化塑料是非導體，且無磁性，尤其適用于軍艦86第二章船舶軸系布置及設計——熊振林第二章船舶軸系布置及設計87學習目標知識目標

1、正確敘述和理解船舶推進裝置的型式及特點；

2、正確理解和掌握船舶軸系的布置設計及結構設計；

3、熟悉船舶軸系的材料及性能。能力目標

1、會根據(jù)船舶用途、航區(qū)、選擇推進裝置的型式；

2、會進行船舶軸系的布置設計；

3、會正確選用船舶軸系的材料。學習目標知識目標88主要內容

推進裝置型式及其特點船舶軸系的任務、組成、及設計要求船舶軸系的布置設計傳動軸的計算及強度校核傳動軸的結構設計傳動軸承及尾軸管裝置船舶軸系附件軸系材料主要內容推進裝置型式及其特點89推進裝置的組合選擇?按船舶用途、種類與要求?按主機總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進裝置的經濟性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進裝置型式時，要抓住主要矛盾，從全局的經濟性出發(fā)，權衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進裝置型式。推進裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進裝置型式時，90推進裝置的組合選擇

低速柴油機往復蒸汽機中速柴油機汽輪機減速齒輪箱定距槳低速柴油機汽輪機燃氣輪機中、高速柴油機減速齒輪箱發(fā)電機電動機可發(fā)轉減速齒輪箱水泵調距槳定距槳噴水推進器可反轉式不可反轉式發(fā)動機傳動設備推進器推進裝置的組合選擇低速柴油機往復蒸汽機中速柴油機汽輪機減速91推進裝置的組合船舶推進裝置的發(fā)動機與傳動設備的組合，可分為下列五類：

1、柴油機推進裝置：低速柴油機直接傳動式；中、高速柴油機齒輪減速器式；中、高速柴油機電傳動式。

2、汽輪機推進裝置；汽輪機齒輪減速器式；汽輪機電傳動式。

3、燃氣輪機推進裝置：燃氣輪機齒輪減速器式；燃氣輪機電傳動式。

4、聯(lián)合式推進裝置：柴油機燃氣輪機齒輪減速器式；燃氣輪機汽輪機齒輪減速器式。

5、核動力推進裝置：汽輪機減速器式；汽輪機電傳動式。推進裝置的組合船舶推進裝置的發(fā)動機與傳動設備的組合，可分為下92直接傳動推進裝置直接傳動是主機直接通過軸系把功率傳給螺旋槳的傳動方式，在主機與軸系中無其它傳動設備，在任何工況下，螺旋槳與主機具有相同的轉速與轉向。結構簡單；使用壽命長；燃料費用低；維修保養(yǎng)方便；噪聲低；傳動損失?。煌七M效率高柴油機重量與尺寸大；倒車必須利用可逆發(fā)動機，其機動性差；非設計工況下運轉時經濟性差；低速和微速航行受到柴油機最低穩(wěn)定轉速的限制直接傳動推進裝置直接傳動是主機直接通過軸系把功率傳給螺旋槳的93間接傳動間接傳動是通過傳動設備（機械的、電動的或液動的），使主機與軸系連接在一起的一種傳動方式。*重量與尺寸??；*主機的轉速不受螺旋槳要求的轉速限制；*軸系布置方便；*帶倒順離合器時可選用不可逆轉的主機；*有利于多機并車、單機分車與軸帶發(fā)電機布置。*結構復雜；*傳動損失大；*效率低柴油機減速齒輪箱間接傳動間接傳動是通過傳動設備（機械的、電動的或液動*重量與94主推進裝置形式單機單槳剛性直接傳動，定距螺旋槳，主機反轉單機單槳剛性直接傳動，調距槳，主機不反轉單機單槳齒輪減速傳動，定距螺旋槳，雙轉向齒輪箱，主機不反轉雙機單槳齒輪減速傳動，定距螺旋槳，主機反轉三機單槳齒輪減速傳動，調距槳，主機不反轉主推進裝置形式單機單槳剛性直接傳動，定距螺旋槳，主機反轉單機95推進裝置的形式柴油機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳動，調距槳，主機不反轉燃氣輪機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳動，調距槳，主機不反轉雙機單槳電傳動，定距螺旋槳，主機不反轉推進裝置的形式柴油機—燃氣輪機單槳齒輪減速聯(lián)合傳燃氣輪機—燃96柴油機動力裝置柴油機動力裝置97*可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置在部分負荷下能有較好的經濟性；能適應船舶阻力的變化，充分利用主機的性能；主機或減速齒輪箱不必設換向裝置，使其結構簡化；可提高船舶的機動性和操縱性；有利于驅動輔助負載。?

機構比較復雜，整個裝置制造、安裝及維修保養(yǎng)困難，造價高；?

槳轂尺寸較大，在設計工況下效率比定距槳低優(yōu)點缺點*可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置在部分負荷下能有較好的經濟性；98可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置可調螺距螺旋槳（調距槳）裝置99電力傳動推進裝置電力傳動是主機驅動主發(fā)電機發(fā)電，然后網，再由電網供電給電動機驅動螺旋槳的一種傳動型式。主機和螺旋槳間沒有機械聯(lián)系，機、槳可任意距離布置。優(yōu)點1、機組配置和布置比較靈活、方便，艙室利用率高；2、改變直流電動機的電流方向可使螺旋槳轉向改變，便于遙控，機動性和操縱性好；3、發(fā)電機轉速不受螺旋槳轉速的限制；正倒車具有相同功率和運轉性能，具有良好的拖動性能。缺點1、能量經過兩次轉換，損失大，傳動效率低；2、增加了發(fā)電機和電動機，裝置總的重量和尺寸較大，造價和維修費用較貴。電力傳動推進裝置電力傳動是主機驅動主發(fā)電機發(fā)電，然后網，再由100電力傳動推進裝置電力傳動推進裝置101Z型傳動推進裝置Z型傳動推進裝置102Z型傳動推進裝置特點：

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)于其它傳動型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾軸管結構，使船尾形狀簡單，船體阻力減小。

3、可以使用重量輕、體積小的中、高速柴油機，不需要單獨的齒輪減速裝置，不需要主機有換向機構，可以延長柴油機的使用壽命。

4、由于這種裝置垂直懸掛在船尾，吊裝維修方便。由于結構上的原因，傳動功率受到一定限制，適用于狹窄航道的小型船舶。Z型傳動推進裝置特點：103推進裝置的組合選擇?按船舶用途、種類與要求?按主機總功率的大小?按船舶航區(qū)的吃水深度?按推進裝置的經濟性貨船、油船客船渡船、拖船、漁船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考慮推進裝置型式時，要抓住主要矛盾，從全局的經濟性出發(fā)，權衡利弊，優(yōu)化方案，采用最佳的推進裝置型式。推進裝置的組合選擇貨船、油船Tips:在考慮推進裝置型式時，104主機的選型論證分析主機選型是根據(jù)設計任務書中的技術要求以及船體設計所提供的資料來進行的。主機選型和螺旋槳的設計密切相關，包括推進裝置設備的選型等。實際上是通過船、機、槳匹配計算和分析選定螺旋槳參數(shù)和主機型號，在滿足設計技術要求（如航速、槳徑、轉速、功率）的基礎上，同時考慮重量、尺寸、油耗、造價、可靠性、可維度、使用壽命、吊缸高度、振動等前提下，從而選擇一套從主機到螺旋槳的最佳的推進裝置。主機的選型論證分析主機選型是根據(jù)設計任務書中的技術要求以及船105匹配設計的兩個階段初步匹配設計

–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?需主機的功率，便于主機與傳動設備的選型。匹配設計的兩個階段初步匹配設計?確定螺旋槳的效率η0106匹配設計的兩個階段終結匹配設計

–主機的功率與轉速

–船舶的有效功率曲線

–傳動設備與軸系的傳送效率ηs，

–槳的收到功率Pd–船身效率ηh等?計算船舶所能達到的航速?螺旋槳的最佳要素(螺旋槳直徑、螺距比及螺旋槳效率)匹配設計的兩個階段終結匹配設計?計算船舶所能達到的航速107主機選型中考慮的問題

重量與尺寸功率與轉速燃油與滑油主機的造價、壽命及維修振動與噪聲柴油機的熱效率和燃油消耗率主機選型中考慮的問題重量與尺寸108各類船舶與各類柴油機動力裝置的

配合要點1、大、中型貨船（散貨船、油船、集裝箱船）的要求：安全可靠，運行經濟性高。配置方案：低速機+定距槳2、中小型貨船，特別是中小型集裝箱船的要求：除安全可靠經濟性高外，考慮主機高度、船上運裝更多的集裝箱。配置方案：中速機+減速箱+定距槳3、客船（車客渡船、調查船等）的要求：安全性、操縱性、設置雙槳。配置方案：中速機*2+定距槳4、政務船（漁政船、海監(jiān)船）的要求：具有尖峰負荷的功能。配置方案：中速機*2+調距槳各類船舶與各類柴油機動力裝置的

配合要點1、大、中型貨船（散109功率概念描述標定功率（也稱額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同航區(qū)有不同的規(guī)定，如無限航區(qū)環(huán)境條件：絕對大氣壓為0.1MPa；環(huán)境溫度為45℃；相對濕度為60％；海水溫度“中冷器進口處”為32℃）和轉速下，柴油機可以安全持續(xù)運轉的最大有效功率或凈有效功率，此檔功率也可稱最大持續(xù)功率。其相應的轉速為標定轉速（習稱額定功率）。國外稱此功率為MCR。超負荷功率：在規(guī)定的環(huán)境狀況下，允許柴油機在一定時間內超負荷使用的最大功率。通常允許的超負荷功率是標定功率的110％，允許的超負荷時間是每12h中運轉1h。國外稱為OR。經濟功率：根據(jù)柴油機的用途和使用狀況，在燃油消耗和維修方面都比較經濟的持續(xù)運轉功率。一般為標定功率的85％～92％。國外有一種持續(xù)服務功率，稱CSR，在海上航行時，可持久運轉的功率，約85％～90％MCR。功率概念描述標定功率（也稱額定功率）：在規(guī)定的環(huán)境狀況（不同110第二節(jié)軸系的任務、組成及設計要求軸系—推進裝置中，從發(fā)動機的輸出法蘭到推進器之間，以傳動軸為主的一整套設備。是船舶動力裝置的基本組成部分。第二節(jié)軸系的任務、組成及設計要求軸系—推進裝置中，從發(fā)動機111軸系的任務軸系的基本任務是：連接主機(機組)與螺旋槳,將主機發(fā)出的功率傳給螺旋槳,同時又將螺旋槳所產生的推力通過推力軸承傳給船體,以實現(xiàn)推進船舶的使命。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-主機曲軸軸系的任務軸系的基本任務是：連接主機(機組)與螺旋槳,將主機112軸系的組成1.傳動軸：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)、萬向聯(lián)軸節(jié)等4.軸系附體(用于連接傳動軸的聯(lián)軸器；制動器；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，長期浸泡在水中在運轉中產生的負荷和應力十分復雜螺旋槳在水中旋轉的扭應力；推進中的正倒車產生的拉、壓應力；軸系自重產生的彎曲應力；軸系安裝誤差、船體變形、軸系振動以及螺旋槳的水動力等所產生的附加應力軸系的工作條件一般位于水線以下，有一部分伸出船殼，長期115軸系設計的任務

軸系設計的任務：根據(jù)船舶總體設計的要求，確定推進軸系的布置和各部件的尺寸及材料，以保證整個軸系能安全、平穩(wěn)地完成各種工況下的推進和機動任務。船舶總體設計的要求及推進軸系的具體特點全面分析不斷反復、調整的過程必須整體考慮國內螺旋槳由總體專業(yè)設計主機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，也可成套軸系零件應盡量選用標準件軸系設計的任務軸系設計的任務：根據(jù)船舶總體設計的要求，確定116軸系設計流程軸系環(huán)境與條件：船體型線、主機參數(shù)、螺旋槳參數(shù)、船體結構、主機位置、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荷尾軸尾管總圖軸系布置圖各部詳圖扭振計算縱振計算教中計算回旋振動計算有問題

通過有問題

通過軸系設計流程軸系環(huán)境與條件：軸系布置草圖軸徑、軸材料軸承間距117軸系種類及設計要點軸系應保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°、縱傾5°、縱搖10°時以及上述幾種情況同時發(fā)生時能可靠的運行。*軸系一般有單軸系和雙軸系單軸系–對短軸系(如尾機艙型),應注意螺旋槳抽出方案(包括抽出所需空間位置)。一般考慮在船內抽出,船內抽出不可能時，則向船外抽出。螺旋槳軸如向船內抽出，則需考慮抽出空間，螺旋槳軸可用整鍛法蘭；向船外抽出時，螺旋槳軸應使用可拆式聯(lián)軸節(jié)。單軸系要注意軸承間距和校中計算，尤其是尾管前后軸承的負荷分配。每一根中間軸一般只設一個中間軸承，對極短中間軸可不設中間軸承。–

長軸系(如中機艙型)，則應注意軸承間距及回旋振動的計算。軸系種類及設計要點軸系應保證在船舶橫傾15°、橫搖22.5°118軸系種類及設計要點雙軸系

–軸承間距與軸徑比l/d較大時，特別要注意回旋振動；

–注意軸線與基線及縱中心線的夾角，從而考慮推進分量和主機的允許傾斜度；

–螺旋槳軸大部分在船體外，應注意防腐蝕。軸系種類及設計要點雙軸系119軸系種類及設計要點調距槳軸系

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

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

–配油器位置應盡量靠近尾艙(對使用推拉桿調距時)，推拉桿最長不應大于20m；

–在相同的功率和轉速下,調距槳比定距槳重,所以對尾管后軸承的受力應予仔細考慮軸系種類及設計要點調距槳軸系120軸系設計要求1)有足夠的強度和剛度，工作可靠并有較長的使用壽命；

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

3)傳動損失小、合理選擇軸承種類、數(shù)目及潤滑方法；

4)對船體變形的適應性好，力求避免在正常航行狀態(tài)下因船體變形引起軸承超負荷；

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

6)避免海水對尾軸的腐蝕，尾管裝置具有良好的密封性能；

7)盡可能減小軸的長度和減輕軸的重量。軸系設計要求1)有足夠的強度和剛度，工作可靠并有較長的使用121軸線的確定及其布置軸線是指主機（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)船舶類型、航行性能、生命力、主機形式及特性、裝置的成本及其在各種工況下的經濟性和可靠性確定。軸線的長度：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1軸線的確定及其布置軸線是指主機（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稱布置在船舶兩舷；而三軸系的軸線，其中一根布置在船舶的縱中剖面上，其余兩根軸線則對稱布置在兩舷。主機（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(機組)布置的原則1)對稱布置：考慮到重量平衡及便于布置與方便操作，對單主機，一般布置在船舶縱中剖面上，即船舶首尾中心線上；對雙主機一般對稱布置于船舶縱中剖面兩側，即對稱于機艙中心線兩側。2)軸線布置盡量與船體龍骨線(基線)平行。有時為保證螺旋槳浸入水中有一定的深度，而主機位置又不能放低，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，不會因α、β角太大而使推力損失過多。對于小艇或高速快艇等由于吃水與線型的關系，一般限制α可達12-16°。3)主機盡量靠近尾艙壁布置，使軸系長度縮短(要考慮有無傳動設備、隔艙密封部件的拆裝、更換位置，同時要兼顧機艙開口的位置)。4)考慮主機左、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(機組)布置的原則1)對稱布置：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)螺旋槳應浸入水中有一a=0.12D;125

中間軸承的設置*尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；*中間軸承應設在軸系上集中質量處附近，如調距槳軸系的配油箱附近*熱源附件避免設中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂上*每根中間軸一般只設一個中間軸承（極短中間軸不設）中間軸126中間軸承的數(shù)目一般對一根中間軸往往只由一道中間軸承所支承。

理論與實踐證明，適當減少軸承數(shù)量，增加間距，使軸系的柔韌性增加，工作更可靠。適當減少軸承支點會增加軸承彎矩，但軸系變形牽制減少，軸系的附加負荷會減少，船體變形對軸系影響相應減少，對整個軸系正常運轉有利。船體結構弱：軸承間隙大一些船體結構強：軸承間隙小一些中間軸承的數(shù)目一般對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，對軸的彎曲變形、柔性和應力均有很大的影響。間距適當增加使軸系柔性增加，工作更為可靠，對變形牽制小，使額外負荷反而減小。中間軸承的位置與間距軸承間距的大小及其數(shù)128中間軸承的設置要點1、尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管前密封；2、中間軸承設在軸系上重量集中處附近，如調距槳軸系的配郵箱附近；3、熱源附近避免設中間軸承，如滑油循環(huán)艙頂部；4、每根中間軸一般只設一個中間軸承（極短中間軸不設）。中間軸承的設置要點1、尾管無前軸承者，則中間軸承盡量靠近尾管129軸承的負荷在進行軸系布置時，應盡量使軸系各軸承的負荷比較均勻，并使其比壓在允許的范圍內，這樣，即可延長軸承的使用壽命，是最佳的設計布置。負荷過重:負荷很小或為零:軸承負荷是負值:Tips:軸承負荷過大或過小都是不合理的，一般地說，軸承負荷至少要求不得小于兩旁跨距軸重量之和的20%。軸承的負荷在進行軸系布置時，應盡量使軸系各軸承的負荷比較均勻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的臨界轉速會有所降低，加之槳在運行時懸臂動載荷的影響，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尾軸承支點位置對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，常是傾側的，不能假設支承點為軸承的中點。如果木質或橡皮軸承長度為l，那么其支點到軸承后端的距離u常假定為：u=(1/4-1/3)l支點位置時常發(fā)生變化，局部區(qū)域比壓過載??！尾軸承支點位置對于尾軸承或靠近螺旋槳的最支點位置時常發(fā)生變化132軸系布置實例軸系布置實例133軸系布置實例軸系布置實例134軸系布置實例小快艇軸系布置實例小快艇135傳動軸的機構設計一、傳動軸組成：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型和動力裝置的類型及機艙布置。螺旋槳軸尾軸傳動軸的機構設計一、傳動軸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，由船內向外裝螺旋槳軸，大型船舶應用較多可拆分法蘭式——由船外向內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)范進行計算，一般取整數(shù)值軸頸比軸干大5-30mm–安裝及更換軸套時留有光車裕量

–軸頸的長度一般略大于其軸承的長度軸干與軸頸軸干為圓柱形，直徑按規(guī)范進行計算，一般取整數(shù)值139螺旋槳軸尾端結構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荷：

錐形部分用來承受正車推力；倒車推力由固定螺母來承受；主機的轉矩則靠其鍵槽中所裝的鍵或者液壓安裝螺旋槳過盈配合錐面的摩擦力傳給螺旋槳螺旋槳軸尾端結構螺旋槳軸的尾部是供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承140螺旋槳軸尾部結構螺旋槳軸尾部結構141軸套和軸干保護層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來防止軸頸的擦傷和腐蝕。采用水潤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，軸套與軸頸應留適當?shù)倪^盈量，若過盈取得過大，會使軸套和軸頸上產生過高的壓緊預應力，引起袖套裂縫；過盈量過小，則軸套在工作時會發(fā)生轉動。具體可根據(jù)軸頸直徑，選取過盈量。軸套和軸干保護層軸套是套在尾軸軸頸上的金屬圓筒，可用來防止軸142軸的防腐和防機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電極，其間存在著一定的電位差，會使尾軸遭到強烈的電化學腐蝕。對軸起著極其有害的影響，如圖所示。在空氣中工作的軸經過一定的應力循環(huán)數(shù)后，持久極限強度就不再下降(曲線1)，而在海水中工作軸，由于海水的腐蝕作用，其持久極限強度會隨著循環(huán)數(shù)的增加而繼續(xù)減少(曲線2)，因而就會產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“陰極保護法”，或使軸和海水隔離(即；在軸上復蓋一層絕緣材料)。前者通常是把鋅塊可靠地焊接到被腐蝕的構件上，但應注意必須使鋅塊與構件良好地接觸，否則效果不好。目前各種艦船上往往在采用了陰極保護法后，還同時采用防腐的復蓋層辦法。軸上涂防腐漆或鍍金屬(鉻鎘等)，這種方法簡單，但可靠性差。由于表面涂層很薄機械擦傷現(xiàn)象有時還難免，因而要求在使用期間經常注意檢查其保護層。聯(lián)合保護法：即在涂層上面又包上一層防護層，如麻繩、布之類，并在其上面刷涂防腐漆。軸上包以橡膠復蓋層。由于它能可靠地防止軸的腐蝕和機械擦傷所以這種防護方法已被廣泛采用。但為了可靠地保護橡膠復蓋層，往往還需要在外面纏上一層防護材料，致使它制造工藝復米成本較高這是它的缺點。防腐措施軸的防腐措施一般采用的“陰極保護法”，或使軸和海水隔144防腐措施螺旋槳首端密封導流帽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在推力軸與尾軸之間，它連接傳動軸的各軸段。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在推力軸與尾軸之間，它連接傳動軸的各軸段。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置的支承點，用來承受中間軸本身的重量，以及因其變形或運動而產生的徑向負荷。分滑動和滾動。1-軸承座2-蛇形冷卻管3-圓盤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-上軸瓦圓蓋式滑動軸承中間軸承中間軸承是為減少軸系撓度而設置的支承點，用來承受中間149油環(huán)—油芯復合式滑動軸承1-軸承座2-軸瓦3-軸承蓋4-油環(huán)5-油芯油環(huán)—油芯復合式滑動軸承1-軸承座150油環(huán)式滑動軸承1-擋油圈2-油環(huán)3-軸承蓋4-壓蓋5-下軸瓦油環(huán)式滑動軸承1-擋油圈151簡易滑動軸承簡易滑動軸承152滾動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滑動與滾動軸承的特點比較

滑動軸承

–優(yōu)點：結構簡單，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：摩擦系數(shù)大；必須有一定的間隙才能正常工作，轉速和載荷變化過大時難于形成較佳的承載油膜