船舶动力装置课程设计苏星

1、船舶动力装置课程设计一、设计目的1、进一步掌握舰船动力装置的基本概念和基本理论；2、掌握船机浆设计工况选择的理论和方法；3、掌握工况船舶采用双速比齿轮箱速比优先选计算方法;4、掌握主机选型的基本步骤方法；5、初步掌握船机浆工况配合特性的综合分析方法。二、基本要求1、独立思考，独立完成本设计；2、方法合适，步骤清晰，计算正确；3、书写端正，图线清晰。三、已知条件1、船型及主要尺寸(1) 船型：单机单桨拖网渔船(2) 主尺度序号尺度单位数值1水线长M2型宽M3型深M4平均吃水M5排水量T6浆心至水面距离M(3)系数名称方形系数Cb菱形系数Cp肿刻面系数数值(4)海水密度p=M32、设计航速状态单位

2、数值自航KN拖航KN3、柴油机型号及主要参数序号型号标定功 率(KW)标定转速(r/mi n)柴油消耗率(g/kw h)重量(kg)外形尺寸(LXAX H) mm16E150C-116375023825002012X 998 X132526E150C-122075023832902553X 856X144038E150C-A217100022827002065X1069X140548E150C-A289100022835002591X 957X140556160A-13164100023839003380X 880X15556X6160ZC220100021837003069X 960X151

3、276160A-116075023837003380X 880X15558N-855-M195100017511769NT-855-M267100017912581989X 930X151110TBD234V832010002124、齿轮箱主要技术参数序号型号额定传递能 力kw/(r/m in)额定输入 转速(r/min )额定扭 矩N*m额定推力KN速比1300-18004283-12858J J J J J5、双速比齿轮箱主要技术参数序号型号额定传递能 力kw/(r/mi n)额定输入转 速(r/min )额定推力KN速比1-18002-63MCG4105SD300四、计算与分析内容1、船

4、体有效功率，并绘制曲线2、确定推进系数3、主机选型论证4、单速比齿轮箱速比优选，桨工况特性分析5、双速比齿轮箱速比6综合评判分析五、参考书目1、渔船设计2、船舶推进3、船舶概论4、船舶设计实用手册 (设计分册) 六、设计计算过程与分析1、计算船体有效功率 经验公式：EHP=(EOE)北式中：EHP-船体有效马力,-排水量(T), L-船长(M )。在式中船 长为时， E的修正量极微，可忽略不计。所以式可简化为 EHP=EaL0根据 查渔船设计5、可知 E0计算如下：船速 v=x* =S, L=,Cp=;V/(L/10)3= /(41 宁 10)3=;v/ygl= 41)=;通过查渔船设计可得

5、EO=0(2) 结果：EHP=EAX 丄=2、不确定推进系数(1)公式 P C=P/Ps= n cn sn p n r式中Pe：有效马力；Ps：主机发出功率；n c：传动功率；n s：船射效率；n P: 散水效率；n r：相对旋转效率。( 2)参数估算伴流分数： w= =推力减额分数：由渔船设计得 t=n s=(1t) /(1w) =(1) /(1) =取n c=；n P=；n r=( 3)结果 P C=n cn sn pn r= =3、主机选型论证(1)根据EHP和 Px C选主机主机所需最小功率 Psmin=P/(P x C)=力=参数 10%功率储备： Ps=Psminn中间轴安全2、螺

6、旋桨强度计算序 号名称符号单位公式及来源数值1螺旋桨轴最大扭矩MnN cm9550*P/nn*i10992692螺旋桨轴径dtcm183螺旋桨轴截面系数wccm3w 一 dt31612414螺旋桨轴截面面积Fccm2Fc-dt245由扭矩引起的剪应力TN/cm2Mc8846螺旋桨推力TN7由螺旋桨推力引起的剪 应力t yN/cm2TyFc1298系数E1.02 - 1.069合成应力T HN/cm2HJ y23 2179210材料屈服极限T SN/cm2按船规2246011安全系数nn= T s/ T H12许用安全系数n按船舶设计使用 手册结论n n,安全满足强 度要求轴段各部分尺寸尺寸来源

7、：取锥度k=1:15则有 Lk= () Dk= ()x 185=476mm dk=Dk-k Lk=185-1/15X 476=153mm do= () dk= ()x 150=125mm取 Lo=125mm螺旋桨从里往外装取后尾管径190前尾轴颈为195后尾轴长 L2、= () Dk=930mm取轴颈长为950前尾轴长 L0= (3-4) Dk=610mm取轴颈长为650(二) 中间轴150（三）整段法兰由 D=150 得 D1=300mmD2=230mmb仁 40mm d仁 38mm螺纹直径为M36（四）传动装置与支撑部件1、传动装置主机是高速柴油机，因此采用齿轮箱传动2、支承部件采用两个尾

8、轴承支承，因中间轴较长故也需设一个中间轴承， 轴承材料 选用铁梨木，需用压力为前尾轴承 ds=190mm Ls=610mm后尾轴承 ds=195mm Ls=930mm四、 轴系较中计算Qp=10690HTA*4320500A B255011020001000500（一）计算过程HF1、建立计算模型(1) 各轴段载荷计算a、qAC= n /4dk2r=2025N/M查表得=q、AC= qAC=2673N/Mb、qDF= n /4dz2r=1436N/M查表得= q、DF= qDF=1536N/MC、qcD= ( qAC、 lcG+q、DF Igd) /l cd=M(2) 各段截面惯性矩Ibc=

9、n /64 dZ= n /64X =X 10-5m4Ief=Ide= n /64 dE4= n /64 X =X 10-5m4bD= (IbcX Icg+IdeX Idg)/Icd=X 10-5m4(3) 各轴段相对刚度Kbc=Ib(/Lbc=X 10-5/2550=X 10-8Kcd=Icd/Lcd=X 10-5/3100=X 10-8Kde=Ide/Lde=X 10-5/900= X 10-8Kef=Ief/Lef=X 10-5/500=5X 10-8(4) 各节点两侧分配系数尼c=1?cb=K3c/(Kbc+KdD)= hD=1-?cB=X)c=Kcd/(Kcd+Kde)=k)E=1-

10、?DC=d=Kde/(Kde+Kef)=2ef=1- ?ED=左E=02、用力矩分配法列表计算各节点弯矩总和 (1)求各节点初始固定弯矩Mab=-QpX Lhb2=-7700N MMBC=qBC、X LbC/12=1292N MMcD=qcD、X Lc)/12=1553N MMde=-MED=qDE X LdE2/12=104N MMEF=qEFX LeF2/12=32N M3、列表计算支点FBCDE分配系数10固定弯矩-77001292-12921553-155310432-1040第一次分配1(6408)（-261）（1449）（76）及传递6408-172-8942010292551-8

11、63204210-44125140025第二次分配P 86)(-3414)（32）（-514）及传递86-1161923-3430-22534-580-1710-171-1126-851143第三次分配（1126）（-47）（665）（-11）及传递1126-16193472-70-3181-8-40-3-15-2563236第四次分配r（ 15）(-644)（10）（-236）及传递15-21937-1570-4251-108-790-78-2127-393第五次分配（212）（-8）(147)（-3）及传递212-33584-20-517-1-10-1-2041106第六次分配（2）（-1

12、23）（1）（-41）及传递2-81-4201-14-270-4010-21-700-13第七次分配（40）（-1）（28）（0）及传递4002000-1801000204000第八次分配（0）(-24)（0）（0）及传递0-80000-160-4000-8000第九次分配（8）（0）（4）（0）及传递8003000410100000第十次分配（0）（-4）（0）（-1）及传递0-1000-1 0-30000-1000第十一次分配（1）（0）（0）（0）及传递1000000000000000弯矩总和-77007700336-16491649454-454-234-3367700336由刀 Mc

13、i=0 得:X R3-7700-336-10690XX 2673X=0 求得：Rb=25535N（2）求各结点支反力:由刀 Mdi=0 得:Rc2X +336+X 1940X =0求得：Rc2=2403N由刀 Mc2=0 得:-RdiX +336+1536+X 1940X =01649RD2454由刀 Mei=O 得:Rd2X .5X 12X 1536=0求得：Rd2=2758N由刀 Md2=O得:-ReiX 1-1536-454+X 12X 1536=0求得：Rei=-1222N由刀 Mf=O得:Re2X +454+X 1536X =0求得：Re2=-992N由刀 Me2=O 得:-RFX

14、+454+234+X 1536 X =0求得：Rf=1760N各支点反力为：FB=25535NRd=975N Rd=6369NRe=-2214NRf=1760N3、校核(1)(2)支反力总和 R=R+Rc+Rd+Re+FF=25535+975+6369-2214+1760=32425N轴系载荷总和为 10690+2673X +1940X +1536X =31628N由以上可知支反力总和与载荷总和相等，故计算合格 二、轴承负荷的调整1、支承B抬高时，各结点弯矩总和（1）B抬高时，产生弯矩Mbcn”6EkBcMcbLbc=6XX 1010xx 10-8/=1116N M(2)列表计算支点BCDEF

15、分配系数10固定弯矩1116 1116第一次分配 及传递-1116-737-368-558-379-189第二次分配36836819064125及传递184184329562第三次分配-184-84-67-21及传递-162-28-11-10-81-14-5-92-42-33第四次分配81703614331122及传递354075181611第五次分配-35-16-16-11及传递-31-7-5-5-15-3-2-17-8-8第六次分配I1375及传递7333112763第七次分配-3-3-5-1及传递-5-2-2-2-1-10-1-1-2第八次分配p022及传递20010011 101第九次

16、分配-1001及传递-1000000Lo00弯矩总和1191-19116-3-163-1(3)求各结点支反力RB由刀 Mci=O得 RbX =0Rb=由刀 Mb=O 得 RciX =0 二 Rci=-191-16由刀 Md1=O 得 Rc2X +191+16=0 J. Rc2= 由刀 Mc2=0得-Rd1 +191+16=0 . Rd1=16D2E13RD2RE1-1由刀 Me1=0 得 Rd2X 1-3-16=0 Rd2=19N 由刀 M D2=0 得-Re1 X 1-3-16=0 Re1=-19N-3RE2RF由刀 Mf=0 得+3+1=0二 Ft2=-8N 由刀 Me2=0 得 +3+1

17、=0二 Rf=8N .各点总支反力为：Rb=Rc=Rd=RE=-27NRF=8N 2、支承C抬高时，各结点弯矩总和(1)C抬高时，产生弯矩Mdc=Mcd=6E - kcMLcD=462N MMbc=Mcb=-1116N M(2)列表计算支点FBCDE分配系数10固定弯矩:-1116462462-1116第一次分配 :1116432222-134-328及传递216558-67111-164第二次分配 及传递-216-324-162-108-167-16-32-83-79-27-395510954第三次分配162824233771326及传递4181162163813第四次分配-41-33-19

18、-35及传递-64-8-13-17-32-4-6-20-16-9第五次分配32168166及传递8631631348第六次分配I*-7-3-5及传递-12-2-3-2-6-1-1-4-3-1第七次分配6231及传递3101000311第八次分配-1-10-10-1及传递-200-10000弯矩总和-1459361-36110151-459-101-1-459由刀 Mci=0得 RBX +459+1=0RB=-184N Rci=184N(3)求各结点支反力1广D2E1-101RD2RE1由刀 Md1=0 得 RC2X =0R2= Rdi =36由刀 Mei=0 得 Rd2X 1+361+101=

19、0- FD2=-462N RE1=462N由刀 Mf=0得 Re2X =0 Re2=304N Rf=-304N 各支点支反力：R3=-184NRc=Rd=51RE=766NR=-304N3、支承D抬高时，各结点弯矩总和(1)D抬高时，产生弯矩Mcd=Mdc=-462N MMde=Med=6E - kDLDE=3426N M(2)列表计算支点BCDEF分配系数10固定弯矩-46234263426-462第一次分配0305157-860-2104-2284及传递1520-43078-1142-1142-571-1052第二次分配-152284146143350351701及传递142-767117

20、517573350第三次分配 1-14232-72-176-117及传递1-71-361-58-58-29-88第四次分配r-i7136202959及传递3508141042918第五次分配-35-1-23-7及传递-3-9-3-3-1-40-1-17-11第六次分配1718及传七次分配I?00 -1-300及传递0-300-100第八次分配0101及传递2001000000第九次分配-10000及传递000000000弯矩总和-1509-50910801639-1639-1080-820-1509由刀Mci=0得RBX +仁0 FB= Rci=(3)求各结点支反力C

21、2D1-509-1080FD1RC2由刀 Mdi=0 得 Rc2X +509+1080=0Rd2= Rdi=10801639-1由刀 Mei=0 得 Rd2X =0- FD2=2719N RE1=-2719N由刀 Mf=0 得 RE2X +1639+820=0 Re2=-4918N Rf=4918N各支点支反力：Rb=Rc=R)=RE=-7637NRF=4918N4、支承F抬高时，各结点弯矩总和(1) F抬高时，产生弯矩Mef=6E kEF/LEF=12237N - M(2)列表计算支点BCDEF分配系数10固定弯矩-12237-12237第一次分配 及传递4079204081584079第二次分配 及传递-296-592-1448-724第三次分配195101483及传递9750241120241第四次分配-97-49-121及传递-24-60-48第五次分配482440及传递2420121020第六次分配-24-6-16及传递-3-8-12第七次分配1055及传递53212第八次分配：-5-1I?及传递0-1-2第九次分配111及传递00000弯矩总和-1-1