船舶軸系設計畢業(yè)設計

1、船舶軸系設計學生姓名：印繼龍班級：機電08—2專業(yè)：機電一體化指導教師：莊燕2019年6月5日2崗位介紹江蘇南極機械有限責任公司是由泰興船舶機械廠建成，始建于1968年。為國家大中型企業(yè)、中國船舶工業(yè)集團公司聯(lián)營企業(yè)，國家級及國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)，江蘇省高新技術企業(yè)，江蘇省船舶配套行業(yè)重點企業(yè)。主要生產經營“南極”牌艦船用生活污水處理裝置、油污水處理裝置、空調、冷藏裝置、中間軸承、隔艙填料函、海水濾器、液壓聯(lián)軸節(jié)、螺栓、螺母、壓

2、力水柜、熱水柜、反滲透海水淡化裝置、減振降噪浮筏裝置、主機供油單元、噴油冷卻單元以及軸系打包、特種車輛改裝等產品。產品銷往全國各大中船型廠和“向陽紅十號”考察船、“南極”長城站、中山站、“極地號”考察船、遠望號測量船等國家重點工程和重點艦船。公司占地面積10萬多平方米，建筑面積5萬多平方米。擁有高精度、大型設備250多臺套，總資產2億多元?，F(xiàn)有員工600多人，科技人員96人，高、中級職稱68人，生產技師、高級工占35以上。公司建立研究所

3、和江蘇省船舶污水序批式膜法處理設備工程技術研究中心，現(xiàn)有6項產品被評為高新技術產品，發(fā)明專利和實用新型專利產品各5項。產品通過GBT190012008質量體系認證。通過了CCS、ABS、DNV、BV、GL、LR、RINA、NK等船級社的認可。被評為全國環(huán)?？萍枷冗M企業(yè)和環(huán)保百強企業(yè)，連年被評為銀行資信“AAA”級企業(yè)和工商部門“AAA”級信用企業(yè)，榮獲江蘇省“重合同，守信用”先進企業(yè)和泰州市A級信用納稅企業(yè)等稱號。2019年6月5日3船

4、舶軸系設計安裝總介紹文中主要介紹了船舶軸承設計，并根據(jù)實例說明船舶軸系的安裝及安裝時應當注意的問題。2019年6月5日4目錄軸系的任務、組成、與設計要求軸系的種類軸系工作條件及故障軸系布置設計流程軸線的確定軸線的數(shù)目軸線及軸段長度的確定主機位置布置原則螺旋槳的布置與定位軸承的設置軸承負荷軸承的比壓許用范圍軸承負荷計算中支點位置的確定2019年6月5日5軸系的任務、組成、與設計要求2019年6月5日6一、軸系的任務船舶軸系是船舶動力裝置中

5、的重要組成部分，承擔著將主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，再將螺旋槳產生的軸向推力傳遞給船體實現(xiàn)推船航行的目的。船舶軸系的結構較為簡單，但作用十分重大，維護管理好軸系，對保證船舶的安全航行至關重要。2019年6月5日7二、軸系的組成船舶軸系是從主機輸出端法蘭起至尾軸為止，連接主機和螺旋槳。對于直接傳動的推進系統(tǒng)，包括傳遞功率的傳動軸及其軸承等零部件，主要有:推力軸和推力軸承、中間軸和中間軸承、尾軸和尾軸承以及其他附件等；對于間接傳動的推進系統(tǒng)

6、，除有上述傳動軸和軸承外，還有離合器、彈性聯(lián)軸器和減速齒輪箱等部件。2019年6月5日8軸系的種類單軸系單軸系軸線布置于船體的中縱剖面上，并平行于船體基線。單軸系的長度主要由中間軸數(shù)目來定，而中間軸的數(shù)目則取決于機艙位置。中機艙的中間軸數(shù)量多，軸系長。凡具有兩節(jié)或兩節(jié)以上中間軸的軸系稱為長軸系尾機艙的中間軸數(shù)量少，甚至沒有中間軸，軸系較短。凡具有一節(jié)中間軸或無中間軸的軸系稱為短軸系。軸系短不僅便于船艙布置、節(jié)省船舶建造費用，而且便于維護

7、管理。所以日前造船趨勢都是采用尾機艙或近尾機艙的船舶結構。單軸系的特點是:直接傳動、結構簡單可靠、傳動損失小，便于操縱。單軸系多用于大型海船、拖輪及內河中小型船舶，如油船、集裝箱船及散貨船等。2019年6月5日9雙軸系兩個軸系分別平行對稱布置在船體中縱剖面的兩側，相對體船基線略有傾斜，以保證螺旋槳充分沒入水中。由于船體結構的限制，螺旋槳至尾軸管距離較遠，尾軸較長，需在船體外部設置人字架托住懸伸于船外的尾軸。為了便于拆裝將尾軸分為兩段制造

8、，中間用聯(lián)軸器連接。在船體尾軸管內的軸段仍稱為尾軸懸伸在船外的軸段與螺旋槳連接，并由人字架支承，這段軸稱為螺旋槳軸。雙軸系船舶具有高速、機動性好和生命力強的特點。但雙軸系結構復雜、配套設備多，如雙軸系為雙機雙槳，建造和修理工作量大，費用高。一般多用于客船和軍用艦船。2019年6月5日10軸系工作條件及故障船舶軸系的主要零件——中間軸、尾軸等雖然結構簡單，但尺寸大，重量大，一般軸長無與軸徑d之比均超過10，所以是擾性軸，容易產生變形。軸系

9、位于船體水線以下部位，運轉時不僅受到主機傳遞的扭矩作用、軸系自重引起的彎曲變形，而且還受到螺旋槳產生的阻力矩和推力作用。此外，還受到軸系校中、安裝、船體變形、船舶振動及螺旋槳水動力等引起的附加應力的周期作用。船舶主機的緊急停車、頻繁機動操車，或者在臺風、大浪中劇烈搖擺時，上述情況就更加嚴重，并使軸承負荷加重。傳動軸工作表面與軸承的相對運動還會產生過度磨損，在海水和滑油介質中受到腐蝕。所以，船舶軸系在運磚中會產生聲音異常、振動、軸承溫度升

10、高、傳動軸磨損加劇、密封裝置漏泄等損壞，嚴重對甚至產生斷軸事故。輪機人員應作好日常的維護修理，使軸系處于良好的技術狀態(tài)并應掌握船舶軸系的有關理論知識和實際檢驗方法。2019年6月5日11軸系布置設計流程首先確定軸線及軸段的配置；再決定軸承位置和間距等，繪制相關草圖；在根據(jù)規(guī)范計算確定了基本軸徑、且軸的主要尺寸初步確定的前提下，即可進行軸系的強度校核。有些船舶軸系還要進行必要的振動計算和合理校中計算；然后進行軸系部件結構設計及選型最后繪制

11、軸系布置圖、尾軸尾管總圖及有關部件圖紙。2019年6月5日12軸線的確定主機（或推進機組）輸出法蘭中心與螺旋槳中心的連線稱為軸線，也稱軸系理論中心線。軸線的數(shù)目軸線的數(shù)目取決于船型、航行性能、生命力、主機型式和數(shù)量、經濟性、可靠性等因素。軸線的數(shù)目早在總體初步設計階段已決定。大型貨船、油船多采用單軸線；對于要求航速高、操縱靈活、機動性好、工作可靠，而吃水受到一定限制的客船、拖船、集裝箱船及其他有特殊要求的船舶，多采用兩根軸線；軍船為了提

12、高生命力、航速和機動性，多采用三根，甚至四根軸線。2019年6月5日13軸線及軸段長度的確定軸線是一根線段，它的長度與位置決定于兩個端點。前端點為主機（或推進機組）的輸出法蘭中心，后端點為螺旋槳的槳轂中心。在軸線總長度確定之后，統(tǒng)籌考慮船體尾部線型和結構、隔艙壁位置、各軸承負荷情況、工廠的加工能力以及軸系在機艙內的裝拆要求等因素，決定螺旋槳軸、中間軸等傳動軸的配置及各軸段長度。2019年6月5日14主機位置布置原則如下一、對稱布置考慮到

13、設備重量的平衡以及布置和操作的便利。單軸系的軸線一般布置在船舶的縱中剖面上；雙軸系的軸線一般對稱布置于船舶縱中剖面兩側，即對稱布置在船舶兩舷；三根軸系的船舶，一根布置在船舶的縱中剖面上，其余兩根對稱布置在左右兩舷。多軸系的間距由船舶總體設計確定。2019年6月5日15二、軸線最好布置成與船體基線平行當推進機組位置較高，而船舶吃水較淺時，為了保證螺旋槳的浸沒深度，不得不使軸線向尾部傾斜一定角度。軸線與基線的夾角稱為傾角。有些雙軸系和多軸系

14、的船舶，為了保證螺旋槳葉的邊緣離船殼外板有一定的間隙，或出于機槳布置的需要，允許軸線在水平投影面上不與縱舯剖面平行，向外或向內傾斜，形成夾角，稱為偏角。當軸線出現(xiàn)傾角和偏角時，將使螺旋槳的推力受到損失，因此必須對傾角和偏角加以控制。一般將傾角控制在0～5之內，高速快艇軸線的傾角可放大到12～16；偏角則控制在0～3之內。2019年6月5日16三、主機應盡量靠近機艙后艙壁布置，以縮短軸線長度。四、應考慮主機左、右、前、底與上部空間是否滿足

15、船舶規(guī)范，另外還需要考慮拆裝與維修要求以及吊缸的高度是否足夠等因素。比如高度方向，一般應使主機的油底殼不碰到船的雙層底或肋骨，并使它們之間留有向隙，還應留出油底殼放油所需的操作高度。2019年6月5日17螺旋槳的布置與定位螺旋槳的布置與定位由船體總體設計決定，其原則是保證螺旋槳可靠而有效地工作。①螺旋槳應有一定的浸沒深度。單槳船的浸沒深度e=（0.250.30）D，雙槳船的浸沒深度e=（0.40.5）D。D為螺旋槳直徑；②螺旋槳不應超出

16、船體中部輪廓之外；③葉梢應盡量高于船體基線以避免螺旋槳在淺水區(qū)域航行時被碰壞；④葉梢與尾柱距離d不能太小，否則受葉梢處的高速水流沖刷，尾柱易被浸蝕；⑤槳和舵葉之間也要留有一定間隙；⑥螺旋槳和船體外板間距c不應太小，以免造成船體的振動及不必要的附加阻力。2019年6月5日18軸承的設置軸承數(shù)目、間距的大小和位置安排，對軸的彎曲變形、應力和軸承的工作狀態(tài)均有很大的影響。若處理不當，會使軸承負荷不均勻，造成發(fā)熱和加速磨損，從而影響軸系運轉的可

17、靠性。軸承的間距⑴中間軸承最小間距：lmin=24.9d23(cm)式中：d—軸徑，cm緣由：中間軸承底座通過螺栓與船體剛性連接，船體因受水壓、裝載等因素影響而產生變形（尤其垂向），軸承隨之變位，從而產生附加負荷。當變位量△一定時，軸承間距愈小，當軸承變位時，它對軸線的牽制作用愈大，其附加負荷也愈大，故軸承的間距太小是不利的，應對它有所限制。2019年6月5日19⑵中間軸承最大間距：lmax=7785(mm)緣由：加大軸承間距可以減小軸

18、承的附加負荷，但軸承間距要受到下列因素的限制：①軸系臨界轉速的限制。軸承跨距過大，易產生軸系的回轉振動和橫向振動。②比壓和撓度的限制。增大軸承跨距，減少軸承數(shù)量，使軸承比壓增加，撓度增加，同時造成軸承負荷的不均勻性。③工藝條件的限制。增大軸承跨距給軸系的制造和安裝帶來困難。2019年6月5日20軸承的位置⑴軸承應安裝在船體結構較強、變形相對較小的部位。⑵中間軸承多安裝在靠近法蘭處。2019年6月5日21軸承負荷⑴軸承負荷的大小用軸承比壓

19、p表示P=RDL（Nmm）式中：R—軸承負荷，N；D—軸頸直徑，m；L—軸承長度，m。2019年6月5日22⑶軸承負荷計算中支點位置的確定①中間軸承不長(約0.8倍軸徑)，軸頸和軸承接觸比較均勻，支承反力位置取軸承中點。②對于尾軸管前軸承，其支承反力位置與中間軸承相同，也取軸承中點。③對于尾軸管后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，其受力情況不均勻，不能假設支承點為軸承的中點。如為木質或橡膠軸承，如其長度為l

20、，那么其支點到軸承后端u常假定為：u=(14～13)l或者，取u=(0.5～0.8)dj如為白合金軸承，通常采用：u=0.5dj式中：dj——尾軸基本直徑。以上兩公式是磨合穩(wěn)定以后的數(shù)據(jù)。工程上經常采用使尾軸管中線與船體基線傾斜一定角度的做法，即所謂“斜鏜尾軸管”法。2019年6月5日23⑵各軸承的比壓在許用范圍之內，并力求使各軸承的負荷均勻。如軸承負荷過重，超過了許用比壓，將導致軸承迅速磨損、發(fā)熱及其他事故。遇到這種情況，不能輕易用加

21、大軸承長度的方法來降低比壓，一般可采用減小軸承間距、降低軸承高度的方法。軸承負荷過小，甚至出現(xiàn)零值或負值，也是不允許的，這不僅影響⑵各軸承的比壓在許用范圍之內，并力求使各軸承的負荷均勻。如軸承負荷過重，超過了許用比壓，將導致軸承迅速磨損、發(fā)熱及其他事故。遇到這種情況，不能輕易用加大軸承長度的方法來降低比壓，一般可采用減小軸承間距、降低軸承高度的方法。軸承負荷過小，甚至出現(xiàn)零值或負值，也是不允許的，這不僅影響軸承的正常工作，而且造成鄰近軸

22、承負荷過重。這是因為當軸承負荷為零值或負值時，軸段與下軸瓦脫離，這樣，一方面使計算的負荷與實際不符，另一方面影響橫向振動的頻率的計算，設計者應加大軸承間距，甚至取消一道軸承，以改變受力軸承的正常工作，而且造成鄰近軸承負荷過重。這是因為當軸承負荷為零值或負值時，軸段與下軸瓦脫離，這樣，一方面使計算的負荷與實際不符，另一方面影響橫向振動的頻率的計算，設計者應加大軸承間距，甚至取消一道軸承，以改變受力情況，也可以降低或升高其高度?！朵撡|海船建