轴系布局与设计.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1,#,1,轴线的数目,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初步设计阶段已决定。,大型货船、油船多采用单轴线；,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殊要求的船舶，多采用两根轴线；,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。,2,轴线及轴段长度的确定,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。,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。,3,主机位置布置,原则如下,对称布置：,考虑到设备重量的平衡以及布置和操作的便利。,单轴系的轴线一般布置在船舶的纵中剖面上；,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；,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。,4,轴线最好布置成与船体基线平行。,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,。,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。,一般将倾角控制在,0,5,之内，高速快艇轴线的倾角可放大到,12,16,；偏角则控制在,0,3,之内。,主机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴线长度。,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。,5,螺旋桨的布置与定位,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。,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；,螺旋桨不应超出船体中部轮廓之外；,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；,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；,桨和舵叶之间也要留有一定间隙；,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。,6,轴承的设置,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。,1,、设计要求：数目、间距、负荷,7,轴承的数量,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。,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。,8,轴承的间距,中间轴承最小间距,：,l,min,=24.9,d,2/3,(cm),式中：,d,轴径，,cm,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。,9,中间轴承最大间距：,l,max,=7785,(mm),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：,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。,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。,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。,10,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,：,l,max,=k,1,d,(mm),式中：,d,轴承间直径（,mm,）；,k,1,=450,（油润滑白合金轴承）、,280,（油脂润滑灰铸铁轴承）、,280,350,（水润滑橡胶轴承、轴支架）,当转速,350r/min,时,:,l,max,=k,2,d,/n,式中：,n,轴转速，,r/min,；,k,2,=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、）,11,尾轴承的间距,l,/,D(,长径比,),值推荐采用以下数据,（经验值）,当,D,=400,650mm,时,l,/,D,12,当,D,=230,400mm,时,l,/,D,14,25,当,D,80,230mm,时,l,/,D,16,40,某些尾机型船舶，因受到空间位置限制，允许,l,/,D,值小于上述数据。,12,轴承的位置,轴承应安装在船体结构较强、变形相对较小的部位。,中间轴承多安装在靠近法兰处。,L/3-L/4,L,连接法兰,中间轴承,中间轴,13,轴承负荷,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,。,14,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,。,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。,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。,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,。,15,轴承负荷计算中支点位置的确定,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。,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。,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。,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,=(1/4,1/3),l,或者，取,u,=(0.5,0.8),dj,如为白合金轴承，通常采用：,u,=0.5,dj,式中：,dj,尾轴基本直径。,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。,16,第,15,章 轴系结构设计,15.2,滚动轴承轴系结构设计,初步确定轴的最小直径,C,值：表,2-6,17,第,15,章 轴系结构设计,15.2,滚动轴承轴系结构设计,选择轴承的类型,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,）,推力轴承：只承受轴向载荷,A,推力球轴承,（,5,）,向心推力轴承：,R+A,角接触球轴承,（,7,）,圆锥滚子轴承,（,3,）,18,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,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,19,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,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,15-3,20,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,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,21,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,轴系的支承形式,2.,单支点双向固定,图,15-4 c),细长轴；,跨距大；,温升大,22,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,轴系的支承形式,2.,单支点双向固定,图,15-4 d),细长轴；,跨距大；,温升大,图,15-4 d),23,第,15,章 轴系结构设计,15,2.1,轴系的支承形式,3,.,两端游动,:,图,15-5,人字齿轮的轴,24,第,15,章 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,15-8,25,第,15,章 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,弹性挡圈,图,15-9,26,第,15,章 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,27,第,15,章 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,28,第,15,章 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,紧定螺钉,销,过盈配合,图,15-12,销,图,15-10,29,第,15,章 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),端盖及孔用弹性挡圈,螺纹环,30,第,15,章 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,