轴系布局与设计.ppt

轴线的数目l轴线的数目取决于船型、航行性能、生命力、主机型式轴线的数目取决于船型、航行性能、生命力、主机型式和数量、经济性、可靠性等因素。轴线的数目早在总体和数量、经济性、可靠性等因素。轴线的数目早在总体初步设计阶段已决定。初步设计阶段已决定。l大型货船、油船多采用单轴线；大型货船、油船多采用单轴线；l对于要求航速高、操纵灵活、机动性好、工作可靠，而对于要求航速高、操纵灵活、机动性好、工作可靠，而吃水受到一定限制的客船、拖船、集装箱船及其他有特吃水受到一定限制的客船、拖船、集装箱船及其他有特殊要求的船舶，多采用两根轴线；殊要求的船舶，多采用两根轴线；l军船为了提高生命力、航速和机动性，多采用三根，甚军船为了提高生命力、航速和机动性，多采用三根，甚至四根轴线。至四根轴线。1轴线及轴段长度的确定l轴线是一根线段，它的长度与位置决定于两个端点。前端点为主机（或推进机组）的输出法兰中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。l在轴线总长度确定之后，统筹考虑船体尾部线型和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷情况、工厂的加工能力以及轴系在机舱内的装拆要求等因素，决定螺旋桨轴、中间轴等传动轴的配置及各轴段长度。2主机位置布置原则如下原则如下l对称布置：对称布置：考虑到设备重量的平衡以及布置和操作的便利。l单轴系的轴线一般布置在船舶的纵中剖面上；l双轴系的轴线一般对称布置于船舶纵中剖面两侧，即对称布置在船舶两舷；l三根轴系的船舶，一根布置在船舶的纵中剖面上，其余两根对称布置在左右两舷。多轴系的间距由船舶总体设计确定。3l轴线最好布置成与船体基线平行。轴线最好布置成与船体基线平行。l当推进机组位置较高，而船舶吃水较浅时，为了保证螺旋桨的浸没深度，不得不使轴线向尾部倾斜一定角度。轴线与基线的夹角称为倾倾角角。有些双轴系和多轴系的船舶，为了保证螺旋桨叶的边缘离船壳外板有一定的间隙，或出于机桨布置的需要，允许轴线在水平投影面上不与纵舯剖面平行，向外或向内倾斜，形成夹角，称为偏角偏角。l当轴线出现倾角和偏角时，将使螺旋桨的推力受到损失，因此必须对倾角和偏角加以控制。l一般将倾角控制在05之内，高速快艇轴线的倾角可放大到1216；偏角则控制在03之内。l主机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴线长度。l应考虑主机左、右、前、底与上部空间是否满足船舶规范，另外还需要考虑拆装与维修要求以及吊缸的高度是否足够等因素。比如高度方向，一般应使主机的油底壳不碰到船的双层底或肋骨，并使它们之间留有向隙，还应留出油底壳放油所需的操作高度。4螺旋桨的布置与定位l螺旋桨的布置与定位由船体总体设计决定，其原则是保证螺旋桨可靠而有效地工作。l螺旋桨应有一定的浸没深度。单桨船的浸没深度e=（0.25-0.30）D，双桨船的浸没深度e=（0.4-0.5）D。D为螺旋桨直径；l螺旋桨不应超出船体中部轮廓之外；l叶梢应尽量高于船体基线以避免螺旋桨在浅水区域航行时被碰坏；l叶梢与尾柱距离d不能太小，否则受叶梢处的高速水流冲刷，尾柱易被浸蚀；l桨和舵叶之间也要留有一定间隙；l螺旋桨和船体外板间距c不应太小，以免造成船体的振动及不必要的附加阻力。5轴承的设置l轴承数目、间距的大小和位置安排，对轴的弯曲变形、应力和轴承的工作状态均有很大的影响。若处理不当，会使轴承负荷不均匀，造成发热和加速磨损，从而影响轴系运转的可靠性。l1、设计要求：数目、间距、负荷6轴承的数量l螺旋桨轴一般设两道轴承。如果螺旋桨轴过长（如双轴系船），也可以设三道轴承。对于一些轴线非常短的单机单桨尾机型船舶，其螺旋桨轴前轴承甚至可以取消，即只设一道轴承。l每根中间轴一般只设一道中间轴承，因为减少轴承数量会降低轴系变形牵制和轴承附加负荷，使船体变形对轴系的影响减弱，对轴系工作有利。一些很短的中间轴甚至不设中间轴承。如果中间轴过长，也可以设两道中间轴承。7轴承的间距l中间轴承最小间距中间轴承最小间距：lmin=24.9d2/3 (cm)式中：d轴径，cml缘由：中间轴承底座通过螺栓与船体刚性连接，船体因受水压、装载等因素影响而产生变形（尤其垂向），轴承随之变位，从而产生附加负荷。当变位量一定时，轴承间距愈小，当轴承变位时，它对轴线的牵制作用愈大，其附加负荷也愈大，故轴承的间距太小是不利的，应对它有所限制。8l中间轴承最大间距：中间轴承最大间距：lmax=7785 (mm)l缘由：加大轴承间距可以减小轴承的附加负荷，但轴承间距要受到下列因素的限制：l轴系临界转速的限制。轴承跨距过大，易产生轴系的回转振动和横向振动。l比压和挠度的限制。增大轴承跨距，减少轴承数量，使轴承比压增加，挠度增加，同时造成轴承负荷的不均匀性。l工艺条件的限制。增大轴承跨距给轴系的制造和安装带来困难。9l关于轴承最大间距，各国规范有不同的规定，如GL的推荐公式是：lmax=k1d (mm)式式中中：d轴轴承承间间直直径径（mm）；k1=450（油油润润滑滑白白合合金金轴轴承承）、280（油油脂脂润润滑滑灰灰铸铸铁铁轴轴承承）、280350（水润滑橡胶轴承、轴支架）（水润滑橡胶轴承、轴支架）l当转速当转速350r/min时时:lmax=k2d/n 式中：n轴转速，r/min；k2=8400（油润滑白合金轴承）、5200（油脂润滑灰铸铁轴承、水润滑与轴支架橡胶轴承、）10l尾轴承的间距尾轴承的间距ll/D(长径比长径比)值推荐采用以下数据值推荐采用以下数据（经验值）（经验值）l当当D=400650mm时时 l/D12l当当D=230400mm时时 l/D1425l当当D80230mm时时 l/D1640l某些尾机型船舶，因受到空间位置限制，允许某些尾机型船舶，因受到空间位置限制，允许l/D值值小于上述数据。小于上述数据。11轴承的位置l轴承应安装在船体结构较强、变形相对较小的部位。l中间轴承多安装在靠近法兰处。L/3-L/4L连接法兰中间轴承中间轴12轴承负荷l轴承负荷的大小用轴承比压p表示 P=R/DL （N/mm）式中：R轴承负荷，N；D轴颈直径，m；L轴承长度，m。13l各轴承的比压在许用范围之内，并力求使各轴承的负荷均各轴承的比压在许用范围之内，并力求使各轴承的负荷均匀匀。l如轴承负荷过重，超过了许用比压，将导致轴承迅速磨损、发热及其他事故。遇到这种情况，不能轻易用加大轴承长度的方法来降低比压，一般可采用减小轴承间距、降低轴承高度的方法。l轴承负荷过小，甚至出现零值或负值，也是不允许的，这不仅影响轴承的正常工作，而且造成邻近轴承负荷过重。这是因为当轴承负荷为零值或负值时，轴段与下轴瓦脱离，这样，一方面使计算的负荷与实际不符，另一方面影响横向振动的频率的计算，设计者应加大轴承间距，甚至取消一道轴承，以改变受力情况，也可以降低或升高其高度。l钢质海船建造与入级规范规定：每个轴承应为正压力，且应不小于相邻两跨轴重量的20。14轴承负荷计算中支点位置的确定l中间轴承不长(约0.8倍轴径)，轴颈和轴承接触比较均匀，支承反力位置取轴承中点。l对于尾轴管前轴承，其支承反力位置与中间轴承相同，也取轴承中点。l对于尾轴管后轴承或靠近螺旋桨的最后一道轴承，由于受到较重的螺旋桨的悬臂力矩，其受力情况不均匀，不能假设支承点为轴承的中点。l如为木质或橡胶轴承，如其长度为l，那么其支点到轴承后端u常假定为：u=(1/41/3)l或者，取u=(0.50.8)dj l如为白合金轴承，通常采用：u=0.5dj 式中：dj尾轴基本直径。l以上两公式是磨合稳定以后的数据。工程上经常采用使尾轴管中线与船体基线倾斜一定角度的做法，即所谓“斜镗尾轴管”法。15第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 15.2 滚动轴承轴系结构设计滚动轴承轴系结构设计l初步确定轴的最小直径C值：表2-616第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 15.2 滚动轴承轴系结构设计滚动轴承轴系结构设计 选择轴承的类型l向心轴承：主要承受径向载荷R 深沟球轴承（6）圆柱滚子轴承（N）l推力轴承：只承受轴向载荷A 推力球轴承（5）l向心推力轴承：R+A 角接触球轴承（7）圆锥滚子轴承（3）17第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1轴系的支承形式（轴向固定方法）轴系应有确定的位置，防止轴向窜动；防止温升后卡死；轴承游隙的调整。轴承的支承形式：1.双支点单向固定 2.单支点双向固定 3.两端游动18第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1 轴系的支承形式1.两端单向固定 图15-3两端的轴承各限制一个方向的轴向移动图15-319第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1 轴系的支承形式2.一端固定一端游动（单支点双向固定）图15-4轴系的一端限制两个方向的轴向移动20第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1 轴系的支承形式2.单支点双向固定 图15-4 c)l细长轴；l跨距大；l温升大21第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1 轴系的支承形式2.单支点双向固定 图15-4 d)l细长轴；l跨距大；l温升大图15-4 d)22第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计 152.1 轴系的支承形式3.两端游动:图15-5 人字齿轮的轴23第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2.滚动轴承及轴上零件的轴向固定1.轴肩与轴环 图15-6 套筒图15-8图15-824第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2.滚动轴承及轴上零件的轴向固定2 .轴系常用紧固件l弹性挡圈图15-925第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2 滚动轴承及轴上零件的轴向固定2.轴系常用紧固件图15-11轴端挡圈图15-7圆螺母26第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2 滚动轴承及轴上零件的轴向固定2.轴系常用紧固件 止动环图15-13 紧定套27第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2 滚动轴承及轴上零件的轴向固定2.轴系常用紧固件.同时可以对零件周向固定l紧定螺钉l销l过盈配合图15-12销图15-1028第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.2 滚动轴承及轴上零件的轴向固定3.其它 图15-14a)h)l端盖及孔用弹性挡圈l螺纹环29第第15章章 轴系结构设计轴系结构设计15.2.3 轴承游隙及轴系的轴向位置调整方法垫片圆螺母30