轴系及螺旋桨的检验课件

1、任务三轴系及螺旋桨的检验任务描述教学目标背景知识任务实施返回任务描述随着船舶向大型化发展，船舶轴系和螺旋桨的尺寸及质量也随之增大，对船舶轴系、螺旋桨的安装要求以及各轴段间、螺旋桨和尾轴之间配合面的紧密性要求日渐凸显出来。因此，轴系及螺旋桨在安装过程中的检验是轮机修造人员必须掌握的基本技能。返回教学目标(1)了解船舶轴系及螺旋桨规范通则内容(2)熟悉船舶轴系规范内容(3)熟悉船用螺旋桨规范内容(4)能够对船舶轴系进行安装检验(5)能够对船用螺旋桨进行安装检验返回背景知识3. 1通则3.1.1适用范围本规定适用于柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机和电力推进船舶的轴系。3.1.2一般要求(1)当推力轴、中间

2、轴、尾管轴(通过尾管但不安装螺旋桨的轴)及螺旋桨轴的联轴器是非整体式时，则应确保倒车时联轴器与轴之间不产生相对运动，而且不致在轴上引起过度的应力集中。(2)轴系及螺旋桨的材料应符合材料与焊接规范的有关规定。下一页返回背景知识(3)锻钢轴的抗拉强度一般应在下列范围内选择:碳钢和锰钢为400一600 N/mm2 ;合金钢不超过800 N/mm2 。(4)轴系联轴器一也可用球墨铸铁制造。(5)主推进轴系及其传动装置应能承受足够的倒车功率。对具有减速齿轮、可调螺距螺旋桨或电力推进装置等的主推进轴系，倒车运转时不应引起主机的超负荷。主推进轴系及其传动装置中的滑动轴承温度应不超过70 0C，滚动轴承温度应

3、不超过800C。3.1.3轴系的振动与校中轴系还应满足轴系振动与校中的要求。上一页下一页返回背景知识3.1.4图纸资料(1)应将下列轴系和螺旋桨图纸资料提交船级社批准:轴系布置图;推力轴、中间轴、尾管轴(如有)和螺旋桨轴图;尾管总图，包括油封装置和尾管轴承图;轴系强度计算书，包括联轴器的连接计算、螺钉计算等;螺旋桨强度计算书;螺旋桨图(包括与船体的间隙等);螺旋桨液压装配图及计算书(对无键或有键连接液压装配的螺旋桨)。(2)图纸应标有足够详细的尺寸以及为验证计算所必需的参数。上一页下一页返回背景知识3. 2轴系3. 2. 1一般要求根据本节计算的轴的最小直径，其扭转振动附加应力应符合相关规定3

4、. 2. 2轴的直径轴的直径d应不小于按下式计算的值:式中:d轴的直径，mm；C不同轴的设计特性系数(具体数值见表3一1)上一页下一页返回背景知识尾尖舱舱壁前的螺旋桨轴或尾管轴直径可以向前逐渐减小到中间轴直径。螺旋桨轴在从螺旋桨桨毅前面到尾管后轴承前端轴段的直径应不小于规定的值。如果这部分轴段长度小于规定直径的2. 5倍，则符合规定直径的轴段应由尾管后轴承前端向前延伸，使具有规定直径轴段的长度不小于规定直径值的2. 5倍。3. 2. 3轴的修正如果轴的孔径d0大于0. 4 d，则应按下式进行修正:上一页下一页返回背景知识轴上的槽或孔的边缘应磨光滑。对于仅在港口内航行的船舶轴系的直径，可较上述计

5、算结果相应减少3%。3. 2. 4轴套(1)尾管轴或螺旋桨轴在轴承挡处的铜套厚度t应不小于按下式计算的值:式中:d尾管轴或螺旋桨轴在轴承挡处的直径，mm。上一页下一页返回背景知识(2)在轴承挡之间的轴套厚度可适当减小，但应不小于0. 75 t。(3)轴套一般应是整体铸造。需要时，允许轴套由几段组成，但应采用经过本船级社认可的方法焊成一体。(4)若两段轴套之间使用玻璃钢或工程塑料等物包覆轴身时，则其包覆工艺及与轴套衔接处的结构应能有效地防止海水浸入。接缝部分不应处在轴承区域内。(5)整体式或分段轴套，在粗加工后应进行0. 2 MPa的液压试验，应无裂纹或泄漏现象。(6)轴套应采用红套或液压套合法

6、压到轴上，不得用销子固定。(7)应提供有效的措施，以防止海水从轴套后端与桨毅之间浸入轴。上一页下一页返回背景知识3. 2. 5尾管及其轴承(1)令体接并支承螺旋桨的轴承长度规定如下:对海水润滑的铁梨木、合成橡胶或塑料轴承，其长度应不小于所要求的螺旋桨轴计算直径的4倍，根据审查批准的轴系合理校中计算结果，经本船级社审查同意后，轴承长度可适当减小。对油润滑自合金轴承的长度，应不小于所要求的螺旋桨轴直径的2倍，根据审查批准的轴系合理校中计算结果，经本船级社审查同意后，轴承长度可适当减小。对油润滑或水润滑的合成塑料轴承，经本船级社认可，其长度应不小于规范所要求的螺旋桨轴直径的2倍。上一页下一页返回背景

7、知识采用其他的轴承材料或润滑方式时，其轴承长度应经本船级社同意。(2)对水润滑的直径等于或大于400 mm的铁梨术轴承以及各种尺寸的橡胶或塑料轴承，应采用强力海水润滑系统，且在进人尾尖舱处或隔舱壁前轴承处的润滑管路上，应装设控制水量的截止阀或旋塞。(3)对油润滑的轴承，应装有认可型的油封装置。如果采用重力油柜润滑系统时，则油柜应设在满载水线以上适当的位置，且在机舱内应设有一低油位报警装置。对油润滑的轴承，应设有冷却润滑油的措施。为此，可在尾尖舱中保持充水至高出尾管的高度或采用其他适当措施。(4)尾管在船上安装之前，应进行压力为0. 2 MPa的液压试验。上一页下一页返回背景知识3. 3轴系传动

8、装置3. 3. 1适用范围本节规定适用于联轴器、液力传动装置、离合器及可调螺距螺旋桨的传动与操纵装置3. 3. 2联轴器(1)法兰联轴器应满足以下要求:对于连接两轴的法兰联轴器，法兰厚度应不小于3.2.2要求的中间轴直径的20 %,且不能小于与轴材料抗拉强度相等的联轴器紧配螺栓的直径。法兰根部的过渡圆角半径应不小于联轴器处实际轴径的8%。上一页下一页返回背景知识对于把螺旋桨连接到螺旋桨轴上的法兰联轴器，法兰厚度应不小于邻近联轴器法兰处螺旋桨轴实际直径的25 %。法兰根部的过渡圆角半径应不小于联轴器处轴直径的12. 5 %.过渡圆角处应加工光顺，并在螺母和螺栓头处不形成凹槽。经本船级社审查同意后

9、，法兰根部可以采用多圆弧过渡。(2)对于用键传递扭矩的联轴器，键材料的抗拉强度应不小于轴材料的抗拉强度，键受剪切的有效截面积应满足下式的规定:上一页下一页返回背景知识(3)用液压无键套合到轴上的联轴器，应满足以下要求:对于套筒式联轴器，应具有传递2. 7倍额定扭矩的能力，且其最大过盈的当量应力应不超过套筒材料屈服点的70%对于不属于上述所指的一般液压套合联轴器，则实际选用的轴向推入量S或过盈量应满足下列要求:上一页下一页返回背景知识(4)夹壳式联轴器应符合下列要求:夹壳式联轴器的强度至少应与中间轴的强度相等。夹壳式联轴器应装有键。对于传递推力的夹壳式联轴器，应装有满意的轴向锁紧装置。扭矩是由联

10、轴器夹紧后产生的摩擦力矩和键传递，摩擦力矩应不小于额定扭矩以保证不打滑，此时键尺寸应不小于3.3.2 (2)公式确定值的2/3。联轴器的总夹紧长度通常至少为轴径的2. 4倍。(5)如采用其他型式的联轴器或其他的连接方式传递扭矩，则应向船级社提交详细的说明和完整的计算资料，以证明其可靠性。上一页下一页返回背景知识3. 3. 3联轴器螺栓(1)在联轴器接合面处紧配螺栓的直径df应不小于按下式计算的值:(2)如采用普通螺栓连接时，则螺栓的螺纹根部直径dn应不小于按下式计算的值:上一页下一页返回背景知识式中符号意义与上述(1)相同。普通螺栓预紧力及安装工艺应经本船级社同意。(3)螺旋桨与螺旋桨轴的连接

11、螺栓应为紧配螺栓，其直径至少应比本节3. 3. 3 (1)计算的值大5%(4)对仅航行在港口的船舶，其连接螺栓的直径可以减小4%(5)对连接曲轴各段及曲轴与推力轴的联轴器紧配螺栓，其直径至少应比本节3.3.3 (1)计算的值大5%上一页下一页返回背景知识3. 3. 4离合器及操纵装置(1)采用摩擦元件的离合器，在正常运转时不应有打滑现象;在空车运转时，其带排扭矩不应使与其连接的推进轴系有带转现象。(2)离合器所传递的最大扭矩，一般应不小于主机额定扭矩的1. 5倍。(3)对气压操纵的弹性离合器，在操纵处应设有充气压力表、离合器结合和脱开的信号装置以及空气高、低压报警装置。(4)气压弹性离合器的供

12、气系统应设有应急的充气设备。(5)对于可倒、顺的传动离合器，其换向时间应不大于15 s。(6)单桨船舶的离合装置应设有机械连接装置，以便在应急情况时能传递必要的功率。上一页下一页返回背景知识3. 3. 5液力传动装置(1)单桨船舶轴系的液力传动装置应设有应急的机械连接机构，以便当液压系统失灵时能够传递足够的功率。(2)液力传动装置的滑油系统应是独立的循环系统。系统中应设有滤器、冷却器、集油柜等设备，对液力齿轮传动装置机组，则在循环系统中还应设有磁性滤器。(3)液力传动装置应设有独立的备用泵，对双机双桨推进系统可只设1台备用泵。(4)液力传动装置的滑油系统，除应装设滑油温度计及压力表外，还应设有

13、高温和低压的报警装置。上一页下一页返回背景知识(5)液力藕合器的涡轮、泵轮应进行静平衡试验，并建议进行动平衡试验。(6)液力传动装置的操纵处应设有充油和放油的信号装置。(7)液力传动装置可在机旁、集中控制室或驾驶室操纵。如设置几套操纵机构时，各套之间应互为连锁。(8)多机单桨船舶液力传动装置的操纵机构须设有连锁装置，以防止主机不同转向时同时充油。(9)液力传动装置的操纵处应设有标明螺旋桨轴转速的转速表及旋转方向的指示器。上一页下一页返回背景知识3. 3. 6可调螺距螺旋桨传动与操纵装置(1)可调螺距螺旋桨的液压传动系统必须装有独立的备用泵，其容量应不小于单机正常运转时所需的容量。(2)机舱操纵

14、台与驾驶室内均应装有螺距角指示器，且与螺旋桨实际螺距角的偏差不超过士10.(3)机舱与驾驶室内的操纵系统应互为连锁。对非机械操纵系统，机旁应设有备用手动操纵装置。(4)液压可调螺距螺旋桨的操纵系统，应能灵敏而准确地控制所需桨叶的角度。(5)在任意工况下，可调螺距螺旋桨应能稳定工作，在00螺距角工况时，角波动值应不超过士0. 5 0 。上一页下一页返回背景知识(6)在额定转速下操纵可调螺距，从正(或负)全负荷螺距角的1/3到负(或正)全负荷螺距角的1/3所需时间应不超过15 s。(7)可调螺距螺旋桨的液力传动与操纵系统，其管系与动力元件在装船前应进行1.5倍工作压力的液压试验;装船后应进行1.

15、25倍工作压力的密性试验。3. 4螺旋桨3. 4. 1一般要求(1)螺旋桨应做表面质量和尺寸偏差的检查，并进行静平衡试验。对组合式和可调螺距螺旋桨的静平衡试验，应在机械加工并与桨毅及所有附件装配成套后进行。上一页下一页返回背景知识(2)组合式螺旋桨的桨叶固定螺栓应用锻钢制成，其材料的抗拉强度应不小于400 N/mm。(3)螺旋桨及其附件的固定螺栓、螺母等，均应有可靠的防止松动及防蚀措施。3. 4. 2螺旋桨间隙为改善螺旋桨激励给予船体的影响，建议螺旋桨与船壳板之间能保证必要的最小间隙3. 4. 3螺旋桨桨叶厚度(1)螺旋桨桨叶厚度t(固定螺距螺旋桨为0.25R和0.6R剖面处厚度，可调螺距螺旋

16、桨为0. 35R和0.6R剖面处厚度)应不小于按下式计算值:上一页下一页返回背景知识式中:1一功率系数;K一材料系数(见表3一2);X一转速系数。(2)功率系数Y按下式计算:其中，上一页下一页返回背景知识K1，K2, K3, K4材料系数，见表3一3.(3)转速系数X按下式计算:(4)经船级社同意后，允许用其他计算方法来确定螺旋桨桨叶厚度。(5)根据螺旋桨使用情况，本船级社可以要求提供详细的伴流数据或增大叶片厚度。3. 4. 4螺旋桨与螺旋桨轴的安装(1)如用法兰连接螺旋桨，则连接螺栓的直径应符合本节3. 3. 3 (1)和本节3. 3. 3 ( 3)的规定。上一页下一页返回背景知识(2)如用

17、键安装，则螺旋桨桨毅应有精确的锥度，以便与螺旋桨轴的锥端相配合。桨毅前端配合面长度应不小于螺旋桨轴的直径;螺旋桨轴锥端的锥度应不超过1/12。油压无键安装的螺旋桨，锥度应不超过1/15;螺旋桨轴的圆柱体与圆锥体交界处，不应有凸肩或圆角，轴上键槽前端应平滑，且呈汤匙形;轴上键槽前端到轴锥部大端的距离应不小于0. 2倍锥部大端的直径;桨毅与键的顶端应有适当的间隙;键的两侧应紧贴在轴及桨毅的键槽内;键槽底AIS的边缘应磨光滑，圆角半径应不小于锥部大端直径的i. 25% ;键应用螺钉固定在轴上，螺钉孔不应放在距前端键长1/3的范围内;螺钉孔的深度应不超过螺钉孔直径，且孔的边缘应打磨光滑。上一页下一页返

18、回背景知识(3)当完全用键来传递扭矩时，键受剪切的有效截面积应符合下式规定，且键材料的抗拉强度应等于或大于轴材料的抗拉强度:(4)对用键安装螺旋桨，一般应符合下列要求，且键的尺寸可适当减小:在海水温度为35时，防止摩擦滑动的安全系数应不小于1. 0 ;在海水温度为15时，桨毅内表面压力应不小于20 MPa;在海水温度为0时，桨毅内表面主应力应不大于其材料最小屈服点的35 %上一页下一页返回背景知识3. 4. 5螺旋桨油压无键安装(1)用油压无键安装螺旋桨时，螺旋桨套合到轴上的轴向推入量s应满足下式规定:上一页下一页返回背景知识(2)在套合之前，桨毅与轴锥部的实际接触面积应不小于理论接触面积的7

19、0%。一般可着色进行检查。(3)在套合之前，应使螺旋桨与轴的温度相等，配合表面应清洁、无油脂。螺旋桨的配合情况应在车间内进行验证。(4)做出与温度有关的安装曲线及相应的负荷资料，应保留在船上。同时应备有必要的拆装专用工具。3. 4. 6可调螺距螺旋桨的防护(1)可调螺距螺旋桨的叶片与桨毅间应有良好的防水、沙渗人及润滑油脂泄漏的密封装置。(2)桨毅内应充填润滑油脂上一页返回任务实施3. 1轴系安装检验3.1.1尾轴管轴承安装检验1.检验内容(1)安装前检验。(2)轴承压装检验。2.检验方法与要求(1)安装前的准备。确保尾轴管内残留的铁屑、毛刺、型砂、焊接飞溅、焊渣以及油污等多余物和垃圾已清除，并

20、用清洁的布擦干净。下一页返回任务实施在前后轴承的配合面涂上润滑油。前后轴承压入压力满足工艺要求。压入过程中每压入60mm，记录一次压力值。压装后测量轴承的内径尺寸，计算轴承的间隙并作记录，由于轴承的收缩，故间隙值应为1. 11. 4 mm。(2)轴承压装检验。大型船舶的螺旋桨轴轴承与尾轴管为过盈配合，轴承安装普遍采用液压拉伸器将轴承压入尾轴管孔内，其压入方法如图3一1所示。上一页下一页返回任务实施轴承压入前须在同等温度下复查前后轴承的外圆尺寸，并确定其“上”“下”方向。用液压拉伸器压入轴承前，应测量环境温度、尾轴管及轴承温度，从开始压入起，每压入60mm应记录一次液压压力及压入距离。在正常情况

21、下，随着压入面积的增加，其压入时的油压力也会随之上升，直至全部压入到位，其最终压入力应符合设计要求。当图样没有规定压入力要求时，其压入力要求可参照表3 -4中规定的数值。(3)检验记录尾轴管前轴承压入测量记录参见表3 -5，并绘制压入曲线图。尾轴管后轴承压入测量记录参见表3 -6，并绘制压入曲线图。尾轴管轴承压入尾轴管后，轴承内孔直径测量记录参见表3一7。上一页下一页返回任务实施3.1.2螺旋桨轴安装检验1.检验内容(1)安装前清洁检查。(2)安装后间隙测量。2.检验方法与要求(1)安装前清洁检查。尾轴管轴承内孔和螺旋桨轴表面应进行严格清洗，并在前后轴承内孔及螺旋桨轴表面均匀地涂上润滑油。(2

22、)安装后间隙测量。螺旋桨轴安装到规定位置后，用塞尺检查尾轴管前后轴承端面上、下、左、右四个位置的间隙，要求上部间隙符合技术要求，下部间隙为零，左、右间隙应基本均匀，并做出测量记录。间隙要求可参照表3一8规定的数值。上一页下一页返回任务实施3.测量记录螺旋桨轴与轴承间隙测量记录如图3一2所示3.1.3轴系安装检验船舶轴系在运转过程中承受着复杂的应力和负荷，同时还要承受由于主机工况变化、螺旋桨振动等产生的附加应力及附加负荷。所以安装好的轴系，其各轴段的应力及各轴承上的负荷是否合理，除设计因素外，还主要取决于轴系校中质量的好坏。上一页下一页返回任务实施目前轴系校中在生产上常用的方法有法兰偏移曲折法和

23、轴系合理找正计算法两种。轴系法铸偏移曲折法是轴系校中最普通的一种方法，它是按照轴系连接法铸的偏移和曲折，将轴逐段进行对中的方法。轴系合理找正计算法是考虑轴系在热态情况下所具有的合理的轴承反力，按照计算模型设置支架，计算轴系连接法兰位移与缝差值的一种轴系校中方法，此种方法在目前建造的船舶中被广泛使用。下面以轴系合理找正计算法为例，介绍轴系安装检验的过程。合理找中计算法。1.安装前应具备的条件(1)船舶下水后，上层建筑和甲板室已安装。上一页下一页返回任务实施(2)把螺旋桨轴自由地放在尾轴管内，法兰处暂不连接。为了防止因水面波动而使轴产生横向波动，须在螺旋桨轴法兰处左右两侧用螺旋千斤顶固定，顶紧时左

24、右要均匀，使轴不能移动。(3)按轴系计算图要求的数值安装轴系。中间轴两端设临时支架。(4)轴系找中时，应选择水面波动尽可能小的情况下进行。2.检验内容(1)轴系找中应具备的条件是否全部满足，临时支架布置位置与尺寸是否符合计算图。(2)按计算书要求的每对法兰的位移与缝差值，定位中间轴、齿轮箱及主机。上一页下一页返回任务实施(3)中间轴承、齿轮箱和主机底座的垫片检验。(4)主机曲轴曲臂距测量。3.检验方法与要求(1)中间轴承定位检验。按照计算模型设置支架位置，并调整其中心位置，使螺旋桨轴与中间轴法兰的位移和缝差值符合计算模型要求。安装时，法兰的位移与缝差值和计算值的允许误差为士0.1 mm。此时，

25、中间轴与中间轴承下瓦之间的间隙应为0.100.05mm(即中间轴与轴承下瓦不接触)。此间隙可用塞尺检查。如果轴系有两根中间轴，则另一根中间轴可用类似的方法找中定位。上一页下一页返回任务实施(2)齿轮箱、主机及推力轴定位检验。中间轴前法兰与齿轮箱的找中或与主机及推力轴的法兰找中，同样按照计算书要求的法兰位移与缝差值的大小方向，调整齿轮箱或主机及推力轴的位置，使法兰的位移与缝差值符合计算要求。安装时，法兰位移与缝差值和计算值的误差允许为0. 1 mm。若在此范围内，则可认为齿轮箱或主机及推力轴承已定位，可进行垫片加工、安装。测量记录参见表3 9。(3)中间轴承、齿轮箱、主机底座垫片加工检验。用0.

26、 05 mm塞尺检查，不应插入，局部插入的深度不大于20mm。上一页下一页返回任务实施(4)轴系连接后，应在拆除中间轴承临时支架的情况下，进行主机各缸曲臂距测量，要求曲臂距在主机活塞万分之一行程以内，测量记录参见表3一10。3.1.4轴系连接螺栓安装检验(1)将螺栓孔和螺栓清洗后，在螺栓孔与螺栓表面涂上一层二硫化钥油脂，用锤将配合螺栓敲进去，待全部螺栓被敲紧后，拧紧螺帽，穿好开口销。这种方法普遍用于中小型船舶。(2)用冰冻法安装螺栓，其解质可以用干冰或液氮。螺栓冷却的程度通常可按螺栓直径及需要冷却温度来确定，可参见表3一11所列的数据。上一页下一页返回任务实施 螺栓放入冷冻箱前应做好清洗工作，

27、并喷上二硫化钥油脂，待螺栓冷冻温度时间达到要求后，立即从冷冻箱中取出，放入螺栓孔中，将螺帽随手拧紧，待螺栓温度回升到室温后，用扳手拧紧螺帽，穿好开口销。3. 2螺旋桨安装检验3. 2. 1检验内容(1)安装前的检验。(2)螺旋桨压进量的确定(3)螺旋桨压进量的检验上一页下一页返回任务实施3. 2. 2检验方法与要求1.安装前的检验(1)尾轴锥体与螺旋桨锥孔色油检查，其接触面积应不少于70 %，且每25 x 25 ( mm2 )面积上不少于3个接触点，特别在锥孔的两端，不得有间断之处。用0. 03 mm塞尺检查，插入深度不应超过10mm，宽度不应超过15 mm。(2)螺旋桨轴上的尾密封装置应已装

28、好，防蚀衬套应按要求临时固定完毕。(3)用清洗剂清洗螺旋桨锥孔和螺旋桨轴锥部以及油路和油孔，使配合表面无油脂，并在螺旋桨轴上套上防蚀衬套0形密封圈。上一页下一页返回任务实施(4)将螺旋桨吊装到位，尾轴和螺旋桨拂配的位置标记应对齐，旋上液压螺母(旋入前应在螺纹段均匀地涂上调和好的牛油和自漆)，拧紧到位，如图3 -3所示。(5)螺旋桨轴就位，按图纸要求使尾柱后端面与桨毅前端面间距在规定范围内;对螺旋桨轴采取合适的临时支撑，以防止螺旋桨轴旋转和前后移位。(6)将一个千分表支架置于隔舱壁前的螺旋桨轴上，千分表触头与昵轴管端面接触，以此来检查在压螺旋桨的过程中螺旋桨轴是否移动。(7)在螺旋桨轴中心线上部靠近螺旋桨前端部处安放带磁性底座的量程大于压入量的千分表(左、右对称)，使千分表触杆与螺旋桨前端AI讲接触，并调整好零位值。上一页下一页返回任务实施(8)使用两台高压油泵和两套高压软管(包括压力表、阀和接头)，使高压油泵分别向液压螺母和桨毅锥孔提供压力油，以作轴向压入和径向扩张用。(9)准备好一张坐标纸(方格纸)，并画上以轴向压入量为横轴、轴向压力为纵轴的坐标系，在安装时用以确定安装起始点，如图3一4所示。在压入过程中，根据测得数据作出坐标曲线，提交船东和船检。2.螺旋桨压进量的确定(1)由于螺旋桨与螺旋桨轴所用的材料不同，其