第三章船舶传动设备

1、第三章第三章 船舶传动设备船舶传动设备能力目标能力目标：掌握传动设备选型方法。知识目标知识目标：掌握各种传动设备的工作原理、分类极其结构。第一节第一节 船舶传动设备的类型及基本任务船舶传动设备的类型及基本任务一、传动机组的含义和组成一、传动机组的含义和组成船舶主推进装置中，从发动机到螺旋桨之间除了传动轴系之外，还配备各种传动设备，这些传动设备为完成各种传动功能机时形成的有机组合体，总称为传动机组。它的主要组成有：离合器、齿轮变速器、弹性联轴器、挠性联轴器、挠性小轴等。此外，还有它的润滑系统、冷却系统、操控系统及相关的附件。主要功能： 起到组合或分配推进主机的功率、减速或变速、离合、倒车和顺车、

2、自动同步、减振与抗冲以及满足其他布置上的特殊要求。二、传送机组的基本任务二、传送机组的基本任务1、减速及变速传动2、倒车和顺车3、并车和分车4、离合5、多级和无极变速6、隔振、抗冲击第二节第二节 船用摩擦离合器船用摩擦离合器 含义：利用摩擦副之间机械摩擦力，把扭矩由主动轴传到从动轴，根据需要可使主动轴、从动轴结合或脱离的传动部件 。应用：摩擦离合器在中、小功率船舶上和小型高速舰艇上，都得到了大量的应用。在推进系统中，当采用直接传动时，离合器所传递的转矩即为发动机的标定转矩；当采用减速传动时，其传递转矩随离合器的布置形式不同而不同。一、工作状态：接合工况、脱离工况、半接合滑摩工况。二、功能：1、

3、在传动机组的主动轴、从动轴系间，完成功率传递的接入和脱离。2、在离合器脱开时，传动机组的主动部件和从动部件分开，使传动系统分为两个系统。从而使主机可以空载启动，减少发动机的启动负荷。3、利用离合器的接合和脱开操作，使传动机组完成正车、倒车的功能，提高船舶的机动性能。4、利用离合器的接合和脱开，使并车机组实现机组切换和并车、分车功能。5、利用离合器使主机怠速空转，实现各种机动操作。二、摩擦离合器的工作原理1-主动轴、2-从动轴、3-摩擦盘、4-从动摩擦盘、5-拨叉三、摩擦离合器的特点1、在正常工作时，主、从动轴的扭矩相等，转速相等，转向相等，基本上没有相对滑动，传动效率高达100%；2、分离、结

4、合的时间比较短促；3、结构紧凑，质量轻，设备简单；4、在结合和脱离过程中存在着磨损和发热；5、当离合器传递的扭矩超过数值后会发生打滑现象，保护设备使用安全，同时也可以减少轴系中过分的冲击负荷。四、摩擦离合器的分类1、按照摩擦面的形状分：盘片式、气胎式、环牙式2、按照摩擦面的工作状态分：干式、湿式、半干式3、按照接合力的来源分：机械式、液压式、电磁式。五、摩擦材料和滑摩性能在中、大功率离合器中。主要为石棉基材料和粉末冶金材料两类。二、盘片式摩擦离合器分类：单片式和多片式1、单片式常用在小功率内燃机船上，而且在内河船舶的单缸柴油机上应用也颇为广泛。多片式摩擦离合器倒顺车机组的工作原理图多片式摩擦离

5、合器倒顺车机组的工作原理图 多片式和单片式对比：优点：1、多片式离合器的径向尺寸可以大大减少，接合力也因此减少；2、随着片数的增加，离合器传递扭矩能力大大增加，而质量尺寸增加不多。是中、大功率高转速发动机的优先选择，是倒顺车传动机组中离合器的主要型式。缺点：1、在脱离状态时，很难保持各摩擦片之间有足够充分的间隙，因此在接合过程和脱离状态可能产生严重的磨损和发热。2、由于带排现象（离合器在脱离状态时因摩擦片之间脱不干净而引起传递少量扭矩的现象，成为带排），导致传动机组效率减低，离合器摩擦片加速磨损、发热甚至烧坏。三、气胎式摩擦离合器1、工作原理2、操纵系统3、特点锥型高弹性离合器锥型高弹性离合器

6、 第三节第三节 船用齿轮箱船用齿轮箱 船用减速齿轮箱传动设备是通过齿轮系将发动机的功率传给螺旋桨。这种减速作用的齿轮传动设备称为船用减速齿轮箱。齿轮箱除用于传动螺旋桨外，还可用来传动发电机的其它的辅助机械。 船用减速齿轮箱的主要性能一般以标定传递能力、标定输入转速、减速比、标定的螺旋桨推力、输入与输出轴的转向、允许工作倾斜度、中心距、换向时间、操纵方式及重量、尺寸等表示。 船用齿轮箱的选型船用齿轮箱的选型按推进系统形式选择减速齿轮箱的功能（减速带离合器、按推进系统形式选择减速齿轮箱的功能（减速带离合器、可逆、内置推力轴承等等可逆、内置推力轴承等等) 按推进系统布置的尺寸要求选择减速齿轮箱的结构

7、形式按推进系统布置的尺寸要求选择减速齿轮箱的结构形式（输入、输出轴的相对位置）（输入、输出轴的相对位置） 按船舶吃水、航速按船舶吃水、航速(螺旋桨直径螺旋桨直径)及主机转速大小考虑适当及主机转速大小考虑适当的减速比。的减速比。 算出传扭能力，即输入额定功率输入转速。算出传扭能力，即输入额定功率输入转速。在所定型号的减速齿轮箱选择图表上在所定型号的减速齿轮箱选择图表上(注意船级社的不同注意船级社的不同)查出具体规格。查出具体规格。在名义减速比的基础上进一步查出实际减速比。在名义减速比的基础上进一步查出实际减速比。根据实际减速比核算具体规格的正确性，并核定减速齿轮根据实际减速比核算具体规格的正确性

8、，并核定减速齿轮箱实际输出转速。箱实际输出转速。 1、2决定系列3、4、5、6、7决定具体型号柴油机倒顺机组的配置方案船用齿轮箱二、几种典型齿轮箱的性能参数1.GCS/GCH系列齿轮箱2.GVA系列齿轮箱3. GW系列齿轮箱4.QCL3型倒顺减速齿轮箱5.710L型离合器减速齿轮箱6.240A型倒顺车减速齿轮箱三、齿轮箱的几个问题及解决办法第四节第四节 液力偶合器液力偶合器液力偶合器依靠液体作为介质进行能量传递。液力偶合器由主动轴、从动轴、离心泵和涡轮组成，离心泵和液力涡轮共同封闭在一个充满液体的外壳中，当主机带动泵轮旋转时，把主动轴的机械功转变为液体的动能和压力能，使得液体在离心泵出口处具有

9、很大的速度和压力，然后液体冲向涡轮，把液体的动能和压力能转变为机械功，带动涡轮及从动轴旋转。液力偶合器的分为液力偶合器的分为调速型和限矩型 液力偶合器的特点液力偶合器的特点液力偶合器主动轴和从动轴之间没有机械联系的；偶合器正常运转时，从动轴和主动轴旋转方向相同，但是从动轴转速始终低于主动轴转速；偶合器工作时，功率的传递是有损失的，这损失主要是工作液体在工作轮中流动所产生的水力损失，这些损失都会变成热能，使得工作液体的温度升高，因此偶合器内液体工作时必须不断加以冷却；液力偶合器可以利用放油和充油来实现离合作用，因此操纵简单，容易实现远距离操纵；允许主动轴和从动轴轴线之间有一定的误差；大扭矩液力偶

10、合器的尺寸较大；偶合器的效率小于1，最多效率一般为0.985左右。液力偶合器在船舶中的应用液力偶合器在船舶中的应用由于在泵轮和涡轮之间没有机械联系，全靠液体环流传递动力，使它具备作联轴节的基本条件。同时由于操纵简单，可以使得柴油机轻载启动（偶合器不充油），减少启动空气的消耗。由于从动轴转速始终低于主动轴转速，当主动轴转速一定时，随着从动轴扭矩的增加，从动轴转速下降，主动轴和从动轴的转速差增大。其极限情况是从动轴被制动器刹住，从动轴转速为零，这是偶合器传递扭矩为最大。因此，它常常被用于对柴油机有安全保护要求、负载经常变化的推进装置上，如破冰船、挖泥船、拖轮等。对于直接传动的装置，船舶最低航速受发

11、动机最低转速的限制。装有偶合器的传动装置，根据其部分充油特性，船舶最低航速可以不受发动机最低转速限制，从而使偶合器在测量船、考察船、施救船和港作船上有广泛应用。在一些大惯量的推进装置上，当发动机起动力矩较小时，采用偶合器，利用其部分充油特性，可以使螺旋桨转速缓慢上升，不致使发动机起动加速过剧、惯量过大而熄火，保证了起动顺利进行。偶合器以柔性液体为介质传递扭矩，具有良好的隔振性能。柴油机的高频扭矩波动，在工作液体的阻尼下，传到涡轮输出轴时就会大大下降。其次，以泵轮和涡轮为界，把轴系分成两个不相联系的振动系统，提高了柴油机到泵轮这一段轴系的自振频率，这样就有可能在运转范围内，避开强烈共振现象，使整

12、个轴系获得良好的减振效果。 第五节第五节 船用联轴器船用联轴器刚性联轴器弹性联轴器弹性联轴器 由于柴油机的间歇性喷油与燃烧，输出扭矩的不均匀性，在船舶推进装置中常会引起扭转振动，使轴系及传动设备产生附加应力。由于传动齿轮对柴油机不均匀扭矩极为敏感，当齿轮箱主动轴上干扰扭矩幅值超过柴油机平均输出扭矩时，会造成齿面“敲击”，严重的会损坏齿轮。目前，大多数中速柴油机装置，在发动机和齿轮箱之间安装联轴器，利用它良好的弹性和阻尼特性，调整轴系的自振频率，减弱振动传递，降低扭振的振幅，使柴油机在使用转速范围内不出现危险的共振转速，这是回避和消除轴系扭振的极好措施之一。同时还可以补偿船体变形及安装误差对齿轮

13、箱的影响，保证传动装置安全运行。弹性联轴器的作用弹性联轴器的作用弹性联轴器的柔性很大（刚度很小），可以大幅度地降低轴系的自振频率，有可能使柴油机在使用转速范围内不出现危险的共振，是轴系扭振、调频、避振避振的有效措施之一。可以缓解由于船体变形引起的柴油机、齿轮箱和轴承增加的负荷。可允许轴线有微小的倾角和位移，补偿安装中的误差，使轴线校中容易，并能保护齿轮装置。 弹性联轴器的种类弹性联轴器的种类 弹性联轴器可分为两类：橡胶弹性联轴器和金属弹性联轴器。橡胶弹性联轴器结构简单、造价低、加工成型方便。伏尔肯金属弹性联轴器减振性能稳定、不受温度和油的影响、使用寿命长，结构复杂、加工制造麻烦、成本高。盖斯林格 弹性联轴器的选型弹性联轴器的选型 根据发动机的平均扭矩。选用的联轴节名义扭矩等于或大于平均扭矩即可。然而进行扭振计算，校核联轴节上的振动扭矩，必须使其阻尼扭矩和弹性扭矩小于联轴节所规定的许用值。