船舶轴系布置及设计课件

第二章船舶轴系布置及设计——熊振林第二章船舶轴系布置及设计1学习目标知识目标

1、正确叙述和理解船舶推进装置的型式及特点；

2、正确理解和掌握船舶轴系的布置设计及结构设计；

3、熟悉船舶轴系的材料及性能。能力目标

1、会根据船舶用途、航区、选择推进装置的型式；

2、会进行船舶轴系的布置设计；

3、会正确选用船舶轴系的材料。学习目标知识目标2主要内容

推进装置型式及其特点船舶轴系的任务、组成、及设计要求船舶轴系的布置设计传动轴的计算及强度校核传动轴的结构设计传动轴承及尾轴管装置船舶轴系附件轴系材料主要内容推进装置型式及其特点3推进装置的组合选择•按船舶用途、种类与要求•按主机总功率的大小•按船舶航区的吃水深度•按推进装置的经济性货船、油船客船渡船、拖船、渔船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考虑推进装置型式时，要抓住主要矛盾，从全局的经济性出发，权衡利弊，优化方案，采用最佳的推进装置型式。推进装置的组合选择货船、油船Tips:在考虑推进装置型式时，4推进装置的组合选择

低速柴油机往复蒸汽机中速柴油机汽轮机减速齿轮箱定距桨低速柴油机汽轮机燃气轮机中、高速柴油机减速齿轮箱发电机电动机可发转减速齿轮箱水泵调距桨定距桨喷水推进器可反转式不可反转式发动机传动设备推进器推进装置的组合选择低速柴油机往复蒸汽机中速柴油机汽轮机减速5推进装置的组合船舶推进装置的发动机与传动设备的组合，可分为下列五类：

1、柴油机推进装置：低速柴油机直接传动式；中、高速柴油机齿轮减速器式；中、高速柴油机电传动式。

2、汽轮机推进装置；汽轮机齿轮减速器式；汽轮机电传动式。

3、燃气轮机推进装置：燃气轮机齿轮减速器式；燃气轮机电传动式。

4、联合式推进装置：柴油机燃气轮机齿轮减速器式；燃气轮机汽轮机齿轮减速器式。

5、核动力推进装置：汽轮机减速器式；汽轮机电传动式。推进装置的组合船舶推进装置的发动机与传动设备的组合，可分为下6直接传动推进装置直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的传动方式，在主机与轴系中无其它传动设备，在任何工况下，螺旋桨与主机具有相同的转速与转向。结构简单；使用寿命长；燃料费用低；维修保养方便；噪声低；传动损失小；推进效率高柴油机重量与尺寸大；倒车必须利用可逆发动机，其机动性差；非设计工况下运转时经济性差；低速和微速航行受到柴油机最低稳定转速的限制直接传动推进装置直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的7间接传动间接传动是通过传动设备（机械的、电动的或液动的），使主机与轴系连接在一起的一种传动方式。*重量与尺寸小；*主机的转速不受螺旋桨要求的转速限制；*轴系布置方便；*带倒顺离合器时可选用不可逆转的主机；*有利于多机并车、单机分车与轴带发电机布置。*结构复杂；*传动损失大；*效率低柴油机减速齿轮箱间接传动间接传动是通过传动设备（机械的、电动的或液动*重量与8主推进装置形式单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转单机单桨刚性直接传动，调距桨，主机不反转单机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，双转向齿轮箱，主机不反转双机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，主机反转三机单桨齿轮减速传动，调距桨，主机不反转主推进装置形式单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转单机9推进装置的形式柴油机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转燃气轮机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转双机单桨电传动，定距螺旋桨，主机不反转推进装置的形式柴油机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传燃气轮机—燃10柴油机动力装置柴油机动力装置11*可调螺距螺旋桨（调距桨）装置在部分负荷下能有较好的经济性；能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的性能；主机或减速齿轮箱不必设换向装置，使其结构简化；可提高船舶的机动性和操纵性；有利于驱动辅助负载。•

机构比较复杂，整个装置制造、安装及维修保养困难，造价高；•

桨毂尺寸较大，在设计工况下效率比定距桨低优点缺点*可调螺距螺旋桨（调距桨）装置在部分负荷下能有较好的经济性；12可调螺距螺旋桨（调距桨）装置可调螺距螺旋桨（调距桨）装置13电力传动推进装置电力传动是主机驱动主发电机发电，然后网，再由电网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动型式。主机和螺旋桨间没有机械联系，机、桨可任意距离布置。优点1、机组配置和布置比较灵活、方便，舱室利用率高；2、改变直流电动机的电流方向可使螺旋桨转向改变，便于遥控，机动性和操纵性好；3、发电机转速不受螺旋桨转速的限制；正倒车具有相同功率和运转性能，具有良好的拖动性能。缺点1、能量经过两次转换，损失大，传动效率低；2、增加了发电机和电动机，装置总的重量和尺寸较大，造价和维修费用较贵。电力传动推进装置电力传动是主机驱动主发电机发电，然后网，再由14电力传动推进装置电力传动推进装置15Z型传动推进装置Z型传动推进装置16Z型传动推进装置特点：

1、操纵性能好，螺旋桨的推力方向可以自由变化，使船舶操纵性优于其它传动型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾轴管结构，使船尾形状简单，船体阻力减小。

3、可以使用重量轻、体积小的中、高速柴油机，不需要单独的齿轮减速装置，不需要主机有换向机构，可以延长柴油机的使用寿命。

4、由于这种装置垂直悬挂在船尾，吊装维修方便。由于结构上的原因，传动功率受到一定限制，适用于狭窄航道的小型船舶。Z型传动推进装置特点：17推进装置的组合选择•按船舶用途、种类与要求•按主机总功率的大小•按船舶航区的吃水深度•按推进装置的经济性货船、油船客船渡船、拖船、渔船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考虑推进装置型式时，要抓住主要矛盾，从全局的经济性出发，权衡利弊，优化方案，采用最佳的推进装置型式。推进装置的组合选择货船、油船Tips:在考虑推进装置型式时，18主机的选型论证分析主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体设计所提供的资料来进行的。主机选型和螺旋桨的设计密切相关，包括推进装置设备的选型等。实际上是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机型号，在满足设计技术要求（如航速、桨径、转速、功率）的基础上，同时考虑重量、尺寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、吊缸高度、振动等前提下，从而选择一套从主机到螺旋桨的最佳的推进装置。主机的选型论证分析主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船19匹配设计的两个阶段初步匹配设计

–已知船舶主尺度

–船体的有效功率曲线Pe(V)–船舶要求的航速Vs–螺旋桨的直径D或转速n•确定螺旋桨的效率η0•螺距比p/D•螺旋桨的最佳直径•需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。匹配设计的两个阶段初步匹配设计•确定螺旋桨的效率η020匹配设计的两个阶段终结匹配设计

–主机的功率与转速

–船舶的有效功率曲线

–传动设备与轴系的传送效率ηs，

–桨的收到功率Pd–船身效率ηh等•计算船舶所能达到的航速•螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率)匹配设计的两个阶段终结匹配设计•计算船舶所能达到的航速21主机选型中考虑的问题

重量与尺寸功率与转速燃油与滑油主机的造价、寿命及维修振动与噪声柴油机的热效率和燃油消耗率主机选型中考虑的问题重量与尺寸22各类船舶与各类柴油机动力装置的

配合要点1、大、中型货船（散货船、油船、集装箱船）的要求：安全可靠，运行经济性高。配置方案：低速机+定距桨2、中小型货船，特别是中小型集装箱船的要求：除安全可靠经济性高外，考虑主机高度、船上运装更多的集装箱。配置方案：中速机+减速箱+定距桨3、客船（车客渡船、调查船等）的要求：安全性、操纵性、设置双桨。配置方案：中速机*2+定距桨4、政务船（渔政船、海监船）的要求：具有尖峰负荷的功能。配置方案：中速机*2+调距桨各类船舶与各类柴油机动力装置的

配合要点1、大、中型货船（散23功率概念描述标定功率（也称额定功率）：在规定的环境状况（不同航区有不同的规定，如无限航区环境条件：绝对大气压为0.1MPa；环境温度为45℃；相对湿度为60％；海水温度“中冷器进口处”为32℃）和转速下，柴油机可以安全持续运转的最大有效功率或净有效功率，此档功率也可称最大持续功率。其相应的转速为标定转速（习称额定功率）。国外称此功率为MCR。超负荷功率：在规定的环境状况下，允许柴油机在一定时间内超负荷使用的最大功率。通常允许的超负荷功率是标定功率的110％，允许的超负荷时间是每12h中运转1h。国外称为OR。经济功率：根据柴油机的用途和使用状况，在燃油消耗和维修方面都比较经济的持续运转功率。一般为标定功率的85％～92％。国外有一种持续服务功率，称CSR，在海上航行时，可持久运转的功率，约85％～90％MCR。功率概念描述标定功率（也称额定功率）：在规定的环境状况（不同24第二节轴系的任务、组成及设计要求轴系—推进装置中，从发动机的输出法兰到推进器之间，以传动轴为主的一整套设备。是船舶动力装置的基本组成部分。第二节轴系的任务、组成及设计要求轴系—推进装置中，从发动机25轴系的任务轴系的基本任务是：连接主机(机组)与螺旋桨,将主机发出的功率传给螺旋桨,同时又将螺旋桨所产生的推力通过推力轴承传给船体,以实现推进船舶的使命。1-舵2-螺旋桨3-尾轴4-尾轴管5-轴封6-中间轴7-中间轴承8-隔舱填料函9-推力轴10-推力轴承11-主机曲轴轴系的任务轴系的基本任务是：连接主机(机组)与螺旋桨,将主机26轴系的组成1.传动轴：中间轴、推力轴、尾轴或螺旋桨轴2.支承轴承：中间轴承、推力轴承及尾管轴承3.联轴器：固定联接法兰、可拆联轴节、液压联轴节、弹性联轴节、夹壳联轴节、齿形联轴节、膜片联轴节、万向联轴节等4.轴系附体(用于连接传动轴的联轴器；制动器；隔舱填料函、尾管密封；还有中间轴承、推力轴承、尾管轴承的润滑与冷却管路等)5.减速齿轮箱6.电气接地装置轴系的组成1.传动轴：中间轴、推力轴、尾轴或螺旋桨轴27轴系的组成轴系的组成28轴系的工作条件

一般位于水线以下，有一部分伸出船壳，长期浸泡在水中在运转中产生的负荷和应力十分复杂螺旋桨在水中旋转的扭应力；推进中的正倒车产生的拉、压应力；轴系自重产生的弯曲应力；轴系安装误差、船体变形、轴系振动以及螺旋桨的水动力等所产生的附加应力轴系的工作条件一般位于水线以下，有一部分伸出船壳，长期29轴系设计的任务

轴系设计的任务：根据船舶总体设计的要求，确定推进轴系的布置和各部件的尺寸及材料，以保证整个轴系能安全、平稳地完成各种工况下的推进和机动任务。船舶总体设计的要求及推进轴系的具体特点全面分析不断反复、调整的过程必须整体考虑国内螺旋桨由总体专业设计主机由厂方提供必要的数据减速齿轮箱、弹性联轴器等外购，也可成套轴系零件应尽量选用标准件轴系设计的任务轴系设计的任务：根据船舶总体设计的要求，确定30轴系设计流程轴系环境与条件：船体型线、主机参数、螺旋桨参数、船体结构、主机位置、螺旋桨位置、尾管、轴支架位置、密封型式等轴系布置草图轴径、轴材料轴承间距及负荷尾轴尾管总图轴系布置图各部详图扭振计算纵振计算教中计算回旋振动计算有问题

通过有问题

通过轴系设计流程轴系环境与条件：轴系布置草图轴径、轴材料轴承间距31轴系种类及设计要点轴系应保证在船舶横倾15°、横摇22.5°、纵倾5°、纵摇10°时以及上述几种情况同时发生时能可靠的运行。*轴系一般有单轴系和双轴系单轴系–对短轴系(如尾机舱型),应注意螺旋桨抽出方案(包括抽出所需空间位置)。一般考虑在船内抽出,船内抽出不可能时，则向船外抽出。螺旋桨轴如向船内抽出，则需考虑抽出空间，螺旋桨轴可用整锻法兰；向船外抽出时，螺旋桨轴应使用可拆式联轴节。单轴系要注意轴承间距和校中计算，尤其是尾管前后轴承的负荷分配。每一根中间轴一般只设一个中间轴承，对极短中间轴可不设中间轴承。–

长轴系(如中机舱型)，则应注意轴承间距及回旋振动的计算。轴系种类及设计要点轴系应保证在船舶横倾15°、横摇22.5°32轴系种类及设计要点双轴系

–轴承间距与轴径比l/d较大时，特别要注意回旋振动；

–注意轴线与基线及纵中心线的夹角，从而考虑推进分量和主机的允许倾斜度；

–螺旋桨轴大部分在船体外，应注意防腐蚀。轴系种类及设计要点双轴系33轴系种类及设计要点调距桨轴系

–由于轴不仅承受螺旋桨的推力，还要承受调距推进杆(如用推进杆调距时)的轴向力，所以轴系各部分尺寸均需考虑该力的作用；

–由于调距桨在系泊时能发挥主机全功率,系泊推力大,因此，推力轴承及其他有关轴系部件均需考虑系泊推力的作用；

–配油器位置应尽量靠近尾舱(对使用推拉杆调距时)，推拉杆最长不应大于20m；

–在相同的功率和转速下,调距桨比定距桨重,所以对尾管后轴承的受力应予仔细考虑轴系种类及设计要点调距桨轴系34轴系设计要求1)有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用寿命；

2)有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上，力求简化，使制造与安装方便并便于日常的维护保养；

3)传动损失小、合理选择轴承种类、数目及润滑方法；

4)对船体变形的适应性好，力求避免在正常航行状态下因船体变形引起轴承超负荷；

5)保证在规定的运行转速范围内不发生扭转、横向和耦合共振；

6)避免海水对尾轴的腐蚀，尾管装置具有良好的密封性能；

7)尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量。轴系设计要求1)有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用35轴线的确定及其布置轴线是指主机（或离合器或齿轮箱）输出法兰端面中心至螺旋桨桨毂端面中心间的连线.轴线的数目：根据船舶类型、航行性能、生命力、主机形式及特性、装置的成本及其在各种工况下的经济性和可靠性确定。轴线的长度：1-螺旋桨；2-螺旋桨轴榖；3-轴线；4-齿轮箱输出法兰；5-齿轮箱；6-主机1轴线的确定及其布置轴线是指主机（或离合器或齿轮箱）输出法兰端36轴线的位置一般但轴系的轴线，布置在船舶的纵剖面上；双轴系的轴线往往对称布置在船舶两舷；而三轴系的轴线，其中一根布置在船舶的纵中剖面上，其余两根轴线则对称布置在两舷。主机（或齿轮箱）输出法兰位置较高，吃水教浅为保证螺旋桨的边缘离开船体外板有一定的间隙轴线的位置一般但轴系的轴线，布置在船舶的纵剖面上；双轴系的轴37主机(机组)布置的原则1)对称布置：考虑到重量平衡及便于布置与方便操作，对单主机，一般布置在船舶纵中剖面上，即船舶首尾中心线上；对双主机一般对称布置于船舶纵中剖面两侧，即对称于机舱中心线两侧。2)轴线布置尽量与船体龙骨线(基线)平行。有时为保证螺旋桨浸入水中有一定的深度，而主机位置又不能放低，只能使轴线向尾部有一倾斜角，轴线与基线的夹角α，一般限制在0一5°之间，双轴线时除α角外，其与船舶纵中垂面偏角β，一般限制在0-3°。从而保证轴系有较高的推力，不会因α、β角太大而使推力损失过多。对于小艇或高速快艇等由于吃水与线型的关系，一般限制α可达12-16°。3)主机尽量靠近尾舱壁布置，使轴系长度缩短(要考虑有无传动设备、隔舱密封部件的拆装、更换位置，同时要兼顾机舱开口的位置)。4)考虑主机左、右、前、底部与上部是否满足船舶规范，拆装与维修要求以及吊缸的高度。主机(机组)布置的原则1)对称布置：考虑到重量平衡及便于布置38螺旋桨的布置与定位1)螺旋桨应浸入水中有一定的深度(单桨船e＝

(0.25-0.30)D；双桨船

e=(0.4-0.5)D；隧道船例外。其中e为水线至桨上叶梢距离，D为螺旋桨的直径)。2)螺旋桨边缘—般不超过船中部轮廓之外。3)螺旋桨的叶梢与船体间的最小间隙保持一定范围之内a=0.12D;b=0.20D;c=0.14D;d=0.04D;螺旋桨的布置与定位1)螺旋桨应浸入水中有一a=0.12D;39

中间轴承的设置*尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管前密封；*中间轴承应设在轴系上集中质量处附近，如调距桨轴系的配油箱附近*热源附件避免设中间轴承，如滑油循环舱顶上*每根中间轴一般只设一个中间轴承（极短中间轴不设）中间轴40中间轴承的数目一般对一根中间轴往往只由一道中间轴承所支承。

理论与实践证明，适当减少轴承数量，增加间距，使轴系的柔韧性增加，工作更可靠。适当减少轴承支点会增加轴承弯矩，但轴系变形牵制减少，轴系的附加负荷会减少，船体变形对轴系影响相应减少，对整个轴系正常运转有利。船体结构弱：轴承间隙大一些船体结构强：轴承间隙小一些中间轴承的数目一般对一根中间轴往往只由一道中间轴承所支承。41中间轴承的位置与间距轴承间距的大小及其数目，对轴的弯曲变形、柔性和应力均有很大的影响。间距适当增加使轴系柔性增加，工作更为可靠，对变形牵制小，使额外负荷反而减小。中间轴承的位置与间距轴承间距的大小及其数42中间轴承的设置要点1、尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管前密封；2、中间轴承设在轴系上重量集中处附近，如调距桨轴系的配邮箱附近；3、热源附近避免设中间轴承，如滑油循环舱顶部；4、每根中间轴一般只设一个中间轴承（极短中间轴不设）。中间轴承的设置要点1、尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管43轴承的负荷在进行轴系布置时，应尽量使轴系各轴承的负荷比较均匀，并使其比压在允许的范围内，这样，即可延长轴承的使用寿命，是最佳的设计布置。负荷过重:负荷很小或为零:轴承负荷是负值:Tips:轴承负荷过大或过小都是不合理的，一般地说，轴承负荷至少要求不得小于两旁跨距轴重量之和的20%。轴承的负荷在进行轴系布置时，应尽量使轴系各轴承的负荷比较均匀44尾轴承的布置尾轴承的间距:由于螺旋桨的重量较大，使其回旋和横向振动的临界转速会有所降低，加之桨在运行时悬臂动载荷的影响，故尾轴承的间距不宜增加太大d>400mml≥12d(d-轴径；l-轴承间距)d=300～400mml=(14～25)dd<300mml=（16～40）d尾轴承的布置尾轴承的间距:由于螺旋桨的重量较大，使其回旋和45尾轴承支点位置对于尾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，其受力情况是不均匀的，常是倾侧的，不能假设支承点为轴承的中点。如果木质或橡皮轴承长度为l，那么其支点到轴承后端的距离u常假定为：u=(1/4-1/3)l支点位置时常发生变化，局部区域比压过载！！尾轴承支点位置对于尾轴承或靠近螺旋桨的最支点位置时常发生变化46轴系布置实例轴系布置实例47轴系布置实例轴系布置实例48轴系布置实例小快艇轴系布置实例小快艇49传动轴的机构设计一、传动轴组成：推力轴、中间轴和螺旋桨轴段的数目和配置主要取决于船舶的类型和动力装置的类型及机舱布置。螺旋桨轴尾轴传动轴的机构设计一、传动轴50螺旋桨轴和尾轴螺旋桨轴位于轴系的最后端，末端装螺旋桨，首部与中间轴相连。整锻法兰式——重量轻、尺寸小，由船内向外装螺旋桨轴，大型船舶应用较多可拆分法兰式——由船外向内装螺旋桨轴螺旋桨轴和尾轴螺旋桨轴位于轴系的最后端，末端装螺旋桨，首部与51螺旋桨轴a)为不带轴包覆的整体式法兰螺旋桨轴;b)为不带轴包覆的可拆式法兰螺旋桨轴;c)为带轴包覆和轴套的整体式法兰螺旋桨轴;d)为带轴包覆和轴套的可拆式法兰螺旋桨轴;e)为连接有尾管轴的组合式螺旋桨轴1-尾螺纹;2-键槽;3-尾锥体;4-后轴颈;5-轴;6-前轴颈;7-前锥体;8-前螺纹;9-整体式法兰;10-轴包覆;11-轴套;12-可拆联轴器螺旋桨轴a)为不带轴包覆的整体式法兰螺旋桨轴;1-尾螺纹52轴干与轴颈轴干为圆柱形，直径按规范进行计算，一般取整数值轴颈比轴干大5-30mm–安装及更换轴套时留有光车裕量

–轴颈的长度一般略大于其轴承的长度轴干与轴颈轴干为圆柱形，直径按规范进行计算，一般取整数值53螺旋桨轴尾端结构螺旋桨轴的尾部是供安装螺旋桨所用，并传递和承受以下的负荷：

锥形部分用来承受正车推力；倒车推力由固定螺母来承受；主机的转矩则靠其键槽中所装的键或者液压安装螺旋桨过盈配合锥面的摩擦力传给螺旋桨螺旋桨轴尾端结构螺旋桨轴的尾部是供安装螺旋桨所用，并传递和承54螺旋桨轴尾部结构螺旋桨轴尾部结构55轴套和轴干保护层轴套是套在尾轴轴颈上的金属圆筒，可用来防止轴颈的擦伤和腐蚀。采用水润滑轴承的海船尾轴轴颈上装有轴套。轴套一般采用热套法装配于轴上，轴套与轴颈应留适当的过盈量，若过盈取得过大，会使轴套和轴颈上产生过高的压紧预应力，引起袖套裂缝；过盈量过小，则轴套在工作时会发生转动。具体可根据轴颈直径，选取过盈量。轴套和轴干保护层轴套是套在尾轴轴颈上的金属圆筒，可用来防止轴56轴的防腐和防机械损伤螺旋桨以及其上的附件和轴套的材料都是由特殊的青铜材料制成，这样青铜与钢套在海水中就形成一对电极，其间存在着一定的电位差，会使尾轴遭到强烈的电化学腐蚀。对轴起着极其有害的影响，如图所示。在空气中工作的轴经过一定的应力循环数后，持久极限强度就不再下降(曲线1)，而在海水中工作轴，由于海水的腐蚀作用，其持久极限强度会随着循环数的增加而继续减少(曲线2)，因而就会产生因海水的腐蚀作用而引起轴的疲劳破坏。轴的防腐和防机械损伤螺旋桨以及其上的附件和轴套的材料57防腐措施轴的防腐措施一般采用的“阴极保护法”，或使轴和海水隔离(即；在轴上复盖一层绝缘材料)。前者通常是把锌块可靠地焊接到被腐蚀的构件上，但应注意必须使锌块与构件良好地接触，否则效果不好。目前各种舰船上往往在采用了阴极保护法后，还同时采用防腐的复盖层办法。轴上涂防腐漆或镀金属(铬镉等)，这种方法简单，但可靠性差。由于表面涂层很薄机械擦伤现象有时还难免，因而要求在使用期间经常注意检查其保护层。联合保护法：即在涂层上面又包上一层防护层，如麻绳、布之类，并在其上面刷涂防腐漆。轴上包以橡胶复盖层。由于它能可靠地防止轴的腐蚀和机械擦伤所以这种防护方法已被广泛采用。但为了可靠地保护橡胶复盖层，往往还需要在外面缠上一层防护材料，致使它制造工艺复米成本较高这是它的缺点。防腐措施轴的防腐措施一般采用的“阴极保护法”，或使轴和海水隔58防腐措施螺旋桨首端密封导流帽1螺旋桨；2键槽；3-垫板；4—橡胶密封圈，5-防磨（腐）衬套；6—螺旋桨轴防腐措施59中间轴中间轴一般设在推力轴与尾轴之间，它连接传动轴的各轴段。一、整锻法兰式中间轴：大中型船舶广泛采用。重量轻、尺寸小、安装方便二、可拆法兰式中间轴：小型船舶。由于联轴器可拆，故重量大、尺寸大。中间轴中间轴一般设在推力轴与尾轴之间，它连接传动轴的各轴段。60中间轴1-螺纹部2-键槽3-锥体4-加粗部5-轴干6-轴颈7-法兰中间轴1-螺纹部61推力轴1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈；5-推力环；6-螺纹部；7-锥体推力轴1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈；5-推力62中间轴承中间轴承是为减少轴系挠度而设置的支承点，用来承受中间轴本身的重量，以及因其变形或运动而产生的径向负荷。分滑动和滚动。1-轴承座2-蛇形冷却管3-圆盘4-下轴瓦5-填料座6-填料7-填料压盖8-授油器9-轴承盖10-滤器11-上轴瓦圆盖式滑动轴承中间轴承中间轴承是为减少轴系挠度而设置的支承点，用来承受中间63油环—油芯复合式滑动轴承1-轴承座2-轴瓦3-轴承盖4-油环5-油芯油环—油芯复合式滑动轴承1-轴承座64油环式滑动轴承1-挡油圈2-油环3-轴承盖4-压盖5-下轴瓦油环式滑动轴承1-挡油圈65简易滑动轴承简易滑动轴承66滚动式中间轴承双列向心球面滚子轴承整体式轴承座滚子轴承滚动式中间轴承双列向心球面滚子轴承整体式轴承座滚子轴承67滑动与滚动轴承的特点比较

滑动轴承

–优点：结构简单，工作较可靠；承受载荷较大，抗振抗冲击性好；安装修理方便；制造成本低。

–缺点：摩擦系数大；必须有一定的间隙才能正常工作，转速和载荷变化过大时难于形成较佳的承载油膜；润滑与维护保养麻烦滚动轴承–优点：摩擦损失小；无须冷却，滑油消耗少；轴承有自动调整能力；修理时便于更换，并可直接在市场购置。–缺点：工作噪声大；轴承为非剖分式，为能安装，中间轴至少一端要采用可拆联轴节；承载能力小；安装工艺要求高。TIPs:在选择中间轴承时，要根据轴的粗细、负荷的大小、船舶的结构与要求，按其特点进行选择。滑动与滚动轴承的特点比较滑动轴承滚动轴承TIPs:在68推力轴承推力轴承的作用是承受轴系的轴向载荷。船舶上的主推力轴承是用来承受螺旋桨所产生的推力或拉力，使船舶前进或倒航。同时，它还承担推力轴的径向负荷.推力轴承有滑动式和滚动式两类型式。

–对于大型船舶目前均采用滑动式推力轴承，而滚动式推力轴承只采用在中、小型船舶上。有些直接传动的主推进装置，以大型低速柴油机作主机，其主机自带推力轴承；带有减速箱的推进装置，其推力轴承一般设在减速箱内。对于这类轴系，一般不需再设推力轴承。但是，不少船舶主机采用中速机，其机内未设专门的推力轴承，故必须单独配置推力轴承。推力轴承推力轴承的作用是承受轴系的轴向载荷。69滑动式推力轴承1-推力轴；2-螺塞；3-下壳；4-支撑座；5-通气罩；6-刮油器；7-调整板；8-上壳；9-上轴瓦；10-上挡油盖；11-下轴瓦；12-压盖；13-推力块；14-油位表；15-油温表16-下挡油盖；17-冷却水管滑动式推力轴承1-推力轴；2-螺塞；3-下壳；4-支撑座；570船舶轴系布置及设计课件71润滑方法与间隙推力轴承的润滑方式一般有两种：

–一种是压力润滑，采用单独的滑油泵或主机滑油泵将滑油打入推力轴承，工作后受热的滑油再被抽出送至冷却器，再至循环油柜；

–另一种是自然润滑，滑油不进行压力循环，靠滑油的飞溅和油雾进行润滑，用蛇形管以舷外水进行冷却。润滑方法与间隙推力轴承的润滑方式一般有两种：72油楔形成的工作原理a)为速度为0或是起动时的工况b)为v升高后，推力环将滑油带入接触表面并形成尖劈油膜的情况c)推力块的示意图。原理：在起动时由于推力块2与支撑块4的接触中心偏离其几何中心，即压力中心与支点中心不重合，摩擦面间的油膜合力P和反作用力R形成力偶，使推力块产生倾斜，随着推力块的倾斜，压力中心向支点移动，当P和R重合时，推力块便保持一定的倾斜位置。1-推力环；2-推力块；3-顶头；4-支撑块；5-支撑垫油楔形成的工作原理a)为速度为0或是起动时的工况1-推力环；73尾轴管装置尾轴管装置的任务是用来支承尾轴或螺旋桨轴，并使其能可靠的通出船外，不使舷外水大量漏入船内，同时、亦不使滑油外泄。为了承担上述任务，尾轴管装置一般由尾管、尾轴承、密封装置以及润滑与冷却系统等部分组成。尾轴管装置尾轴管装置的任务是用来支承尾轴或螺旋桨轴，并使其能74尾轴管装置

•尾管必须具有足够的强度和刚度,在船舶航行时不产生有害的变形。•应有良好可靠的密封。•在船舶任何航行环境下,能保证尾轴承、密封元件等可靠润滑与冷却。•能承受螺旋桨轴的动载荷,工作可靠,寿命长。1-螺旋桨；2-螺旋桨轴；3-尾部密封；4-前轴承；5-尾轴管；6-后轴承；7-尾部密封；8-螺旋桨；9-润滑油管尾轴管装置•尾管必须具有足够的强度和刚度,在船舶航行时不75整体式尾管1-尾柱轴榖；2-尾管；3-钢管；4-铸钢套管整体式尾管:单轴系船舶常用的尾管结构。它是压入尾柱轴毂孔内,靠一定的装配过盈量固紧尾管整体式尾管1-尾柱轴榖；2-尾管；3-钢管；4-铸钢套管整体76连接式尾管结构1-尾管架轴承；2-尾轴架毂；3-法兰；4-锁紧螺母；5-中尾管；6-油管接头；7-前尾轴承；8-前尾管；9-垫板连接式尾管结构1-尾管架轴承；2-尾轴架毂；3-法兰；4-锁77尾管材料与壁厚整体式尾管材料一般用铸钢、铸铁或球墨铸铁，连接式尾管则采用钢管或无缝钢管，铸铁尾管：铸铁的铸造性能好，收缩性小，尾管加工简便，生产成本低。但其缺点是重量尺寸较大，塑性低，抗冲击能力差等。铸钢尾管：铸钢强度大，故尾管厚度较薄，重量较轻，是尾管的常用材料。但是铸钢冷凝时其收缩性大．易产生缩孔和裂纹，其铸件应尽可能保持壁厚均匀，过渡圆弧避免局部积聚大量金属。小型船舶采用钢管作尾管。尾管材料与壁厚整体式尾管材料一般用铸钢、铸铁或球墨铸铁，连接78尾管轴承油润滑:白合金滑动轴承、滚动轴承。水润滑:铁梨木、桦木层压板、橡胶等滑动轴承。复合材料轴承：赛龙轴承尾管轴承油润滑:白合金滑动轴承、滚动轴79白合金尾轴承白合金浇铸在铸钢、铸铁或球墨铸铁的轴承衬套上,经机械加工后压入尾管中。白合金耐热性好,不伤轴颈,抗压强度较高,散热性好,不易发生摩擦发热而致烧轴的事故,适用于各类船舶轴系。采用此型轴承螺旋桨轴或尾管轴轴套可以省去,但尾管应设有良好的密封装置。白合金尾轴承白合金浇铸在铸钢、铸铁或球墨铸铁的轴承衬套上,经80船舶轴系附件一、联轴器螺栓——连接两个轴段

作用传递主机转矩传递船舶倒车时螺旋桨的拉力传递方式夹紧法兰螺栓与螺栓孔间作紧配合——螺栓承受剪切力船舶轴系附件一、联轴器螺栓——连接两个轴段作用传递主机转矩传81传动轴制动器作用：使传动轴保持静止状态类型：带式、抱箍式、气胎式传动轴制动器作用：使传动轴保持静止状态82隔舱填料函作用：在舱壁开孔处装设，保证水密舱室的水密性。要求：不能泄露、能在一边舱壁调整、摩擦系数要

小型式：本体整体可分式填料函正圆型椭圆形正圆偏心型隔舱填料函作用：在舱壁开孔处装设，保证水密舱室的水密83轴系材料轴系材料84轴系材料要求船舶轴系中的中间轴﹑尾管轴﹑螺旋桨轴等一般用优质碳素钢锻制而成，只有小功率的允许用热轧钢圆钢，其直径应不超过250mm（CCS）。轴系联轴节也应用优质碳素钢锻制，有些情况亦可用球墨铸铁制造。锻钢轴的抗拉强度σb一般应在下列范围内选择：

–碳钢和锰钢为400N/mm2~600N/mm2；

–合金钢不超过800N/mm2。选用高强度钢可以减小轴的直径，但材料的强度过高，其韧性会有所降低。在中间轴和螺旋桨轴轴径计算中，各船级社规范对强度上限均有限制（但现在有的船级社已有所放宽），不必选用超过其限制的值。如中间轴材料推荐选择σb≤800N/mm2，对螺旋桨轴推荐选用σb≤600N/mm2。轴系材料要求船舶轴系中的中间轴﹑尾管轴﹑螺旋桨轴等一般用优质85非金属材料玻璃纤维强化塑料是非导体，且无磁性，尤其适用于军舰。碳素纤维强化塑料特点是强度高和质量小。两种材料还可以复合。这类纤维复合材料质量只及钢轴的13%～25%，刚度高，使轴系临界转速比传统高；由于质量小，可减少中间轴承数目，16m长的轴只要设一只中间轴承、耐腐蚀，搬运、安装均方便。目前德国盖斯林格等公司已有成品供应，规格从

200mm～600mm，传递扭矩可达700kN.m，并提供轴系扭振和回旋振动计算等技术服务。非金属材料玻璃纤维强化塑料是非导体，且无磁性，尤其适用于军舰86第二章船舶轴系布置及设计——熊振林第二章船舶轴系布置及设计87学习目标知识目标

1、正确叙述和理解船舶推进装置的型式及特点；

2、正确理解和掌握船舶轴系的布置设计及结构设计；

3、熟悉船舶轴系的材料及性能。能力目标

1、会根据船舶用途、航区、选择推进装置的型式；

2、会进行船舶轴系的布置设计；

3、会正确选用船舶轴系的材料。学习目标知识目标88主要内容

推进装置型式及其特点船舶轴系的任务、组成、及设计要求船舶轴系的布置设计传动轴的计算及强度校核传动轴的结构设计传动轴承及尾轴管装置船舶轴系附件轴系材料主要内容推进装置型式及其特点89推进装置的组合选择•按船舶用途、种类与要求•按主机总功率的大小•按船舶航区的吃水深度•按推进装置的经济性货船、油船客船渡船、拖船、渔船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考虑推进装置型式时，要抓住主要矛盾，从全局的经济性出发，权衡利弊，优化方案，采用最佳的推进装置型式。推进装置的组合选择货船、油船Tips:在考虑推进装置型式时，90推进装置的组合选择

低速柴油机往复蒸汽机中速柴油机汽轮机减速齿轮箱定距桨低速柴油机汽轮机燃气轮机中、高速柴油机减速齿轮箱发电机电动机可发转减速齿轮箱水泵调距桨定距桨喷水推进器可反转式不可反转式发动机传动设备推进器推进装置的组合选择低速柴油机往复蒸汽机中速柴油机汽轮机减速91推进装置的组合船舶推进装置的发动机与传动设备的组合，可分为下列五类：

1、柴油机推进装置：低速柴油机直接传动式；中、高速柴油机齿轮减速器式；中、高速柴油机电传动式。

2、汽轮机推进装置；汽轮机齿轮减速器式；汽轮机电传动式。

3、燃气轮机推进装置：燃气轮机齿轮减速器式；燃气轮机电传动式。

4、联合式推进装置：柴油机燃气轮机齿轮减速器式；燃气轮机汽轮机齿轮减速器式。

5、核动力推进装置：汽轮机减速器式；汽轮机电传动式。推进装置的组合船舶推进装置的发动机与传动设备的组合，可分为下92直接传动推进装置直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的传动方式，在主机与轴系中无其它传动设备，在任何工况下，螺旋桨与主机具有相同的转速与转向。结构简单；使用寿命长；燃料费用低；维修保养方便；噪声低；传动损失小；推进效率高柴油机重量与尺寸大；倒车必须利用可逆发动机，其机动性差；非设计工况下运转时经济性差；低速和微速航行受到柴油机最低稳定转速的限制直接传动推进装置直接传动是主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨的93间接传动间接传动是通过传动设备（机械的、电动的或液动的），使主机与轴系连接在一起的一种传动方式。*重量与尺寸小；*主机的转速不受螺旋桨要求的转速限制；*轴系布置方便；*带倒顺离合器时可选用不可逆转的主机；*有利于多机并车、单机分车与轴带发电机布置。*结构复杂；*传动损失大；*效率低柴油机减速齿轮箱间接传动间接传动是通过传动设备（机械的、电动的或液动*重量与94主推进装置形式单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转单机单桨刚性直接传动，调距桨，主机不反转单机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，双转向齿轮箱，主机不反转双机单桨齿轮减速传动，定距螺旋桨，主机反转三机单桨齿轮减速传动，调距桨，主机不反转主推进装置形式单机单桨刚性直接传动，定距螺旋桨，主机反转单机95推进装置的形式柴油机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转燃气轮机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传动，调距桨，主机不反转双机单桨电传动，定距螺旋桨，主机不反转推进装置的形式柴油机—燃气轮机单桨齿轮减速联合传燃气轮机—燃96柴油机动力装置柴油机动力装置97*可调螺距螺旋桨（调距桨）装置在部分负荷下能有较好的经济性；能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的性能；主机或减速齿轮箱不必设换向装置，使其结构简化；可提高船舶的机动性和操纵性；有利于驱动辅助负载。•

机构比较复杂，整个装置制造、安装及维修保养困难，造价高；•

桨毂尺寸较大，在设计工况下效率比定距桨低优点缺点*可调螺距螺旋桨（调距桨）装置在部分负荷下能有较好的经济性；98可调螺距螺旋桨（调距桨）装置可调螺距螺旋桨（调距桨）装置99电力传动推进装置电力传动是主机驱动主发电机发电，然后网，再由电网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动型式。主机和螺旋桨间没有机械联系，机、桨可任意距离布置。优点1、机组配置和布置比较灵活、方便，舱室利用率高；2、改变直流电动机的电流方向可使螺旋桨转向改变，便于遥控，机动性和操纵性好；3、发电机转速不受螺旋桨转速的限制；正倒车具有相同功率和运转性能，具有良好的拖动性能。缺点1、能量经过两次转换，损失大，传动效率低；2、增加了发电机和电动机，装置总的重量和尺寸较大，造价和维修费用较贵。电力传动推进装置电力传动是主机驱动主发电机发电，然后网，再由100电力传动推进装置电力传动推进装置101Z型传动推进装置Z型传动推进装置102Z型传动推进装置特点：

1、操纵性能好，螺旋桨的推力方向可以自由变化，使船舶操纵性优于其它传动型式。

2、可以省掉舵尾柱和尾轴管结构，使船尾形状简单，船体阻力减小。

3、可以使用重量轻、体积小的中、高速柴油机，不需要单独的齿轮减速装置，不需要主机有换向机构，可以延长柴油机的使用寿命。

4、由于这种装置垂直悬挂在船尾，吊装维修方便。由于结构上的原因，传动功率受到一定限制，适用于狭窄航道的小型船舶。Z型传动推进装置特点：103推进装置的组合选择•按船舶用途、种类与要求•按主机总功率的大小•按船舶航区的吃水深度•按推进装置的经济性货船、油船客船渡船、拖船、渔船港作船挖泥船、破冰船Tips:在考虑推进装置型式时，要抓住主要矛盾，从全局的经济性出发，权衡利弊，优化方案，采用最佳的推进装置型式。推进装置的组合选择货船、油船Tips:在考虑推进装置型式时，104主机的选型论证分析主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体设计所提供的资料来进行的。主机选型和螺旋桨的设计密切相关，包括推进装置设备的选型等。实际上是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机型号，在满足设计技术要求（如航速、桨径、转速、功率）的基础上，同时考虑重量、尺寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、吊缸高度、振动等前提下，从而选择一套从主机到螺旋桨的最佳的推进装置。主机的选型论证分析主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船105匹配设计的两个阶段初步匹配设计

–已知船舶主尺度

–船体的有效功率曲线Pe(V)–船舶要求的航速Vs–螺旋桨的直径D或转速n•确定螺旋桨的效率η0•螺距比p/D•螺旋桨的最佳直径•需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。匹配设计的两个阶段初步匹配设计•确定螺旋桨的效率η0106匹配设计的两个阶段终结匹配设计

–主机的功率与转速

–船舶的有效功率曲线

–传动设备与轴系的传送效率ηs，

–桨的收到功率Pd–船身效率ηh等•计算船舶所能达到的航速•螺旋桨的最佳要素(螺旋桨直径、螺距比及螺旋桨效率)匹配设计的两个阶段终结匹配设计•计算船舶所能达到的航速107主机选型中考虑的问题

重量与尺寸功率与转速燃油与滑油主机的造价、寿命及维修振动与噪声柴油机的热效率和燃油消耗率主机选型中考虑的问题重量与尺寸108各类船舶与各类柴油机动力装置的

配合要点1、大、中型货船（散货船、油船、集装箱船）的要求：安全可靠，运行经济性高。配置方案：低速机+定距桨2、中小型货船，特别是中小型集装箱船的要求：除安全可靠经济性高外，考虑主机高度、船上运装更多的集装箱。配置方案：中速机+减速箱+定距桨3、客船（车客渡船、调查船等）的要求：安全性、操纵性、设置双桨。配置方案：中速机*2+定距桨4、政务船（渔政船、海监船）的要求：具有尖峰负荷的功能。配置方案：中速机*2+调距桨各类船舶与各类柴油机动力装置的

配合要点1、大、中型货船（散109功率概念描述标定功率（也称额定功率）：在规定的环境状况（不同航区有不同的规定，如无限航区环境条件：绝对大气压为0.1MPa；环境温度为45℃；相对湿度为60％；海水温度“中冷器进口处”为32℃）和转速下，柴油机可以安全持续运转的最大有效功率或净有效功率，此档功率也可称最大持续功率。其相应的转速为标定转速（习称额定功率）。国外称此功率为MCR。超负荷功率：在规定的环境状况下，允许柴油机在一定时间内超负荷使用的最大功率。通常允许的超负荷功率是标定功率的110％，允许的超负荷时间是每12h中运转1h。国外称为OR。经济功率：根据柴油机的用途和使用状况，在燃油消耗和维修方面都比较经济的持续运转功率。一般为标定功率的85％～92％。国外有一种持续服务功率，称CSR，在海上航行时，可持久运转的功率，约85％～90％MCR。功率概念描述标定功率（也称额定功率）：在规定的环境状况（不同110第二节轴系的任务、组成及设计要求轴系—推进装置中，从发动机的输出法兰到推进器之间，以传动轴为主的一整套设备。是船舶动力装置的基本组成部分。第二节轴系的任务、组成及设计要求轴系—推进装置中，从发动机111轴系的任务轴系的基本任务是：连接主机(机组)与螺旋桨,将主机发出的功率传给螺旋桨,同时又将螺旋桨所产生的推力通过推力轴承传给船体,以实现推进船舶的使命。1-舵2-螺旋桨3-尾轴4-尾轴管5-轴封6-中间轴7-中间轴承8-隔舱填料函9-推力轴10-推力轴承11-主机曲轴轴系的任务轴系的基本任务是：连接主机(机组)与螺旋桨,将主机112轴系的组成1.传动轴：中间轴、推力轴、尾轴或螺旋桨轴2.支承轴承：中间轴承、推力轴承及尾管轴承3.联轴器：固定联接法兰、可拆联轴节、液压联轴节、弹性联轴节、夹壳联轴节、齿形联轴节、膜片联轴节、万向联轴节等4.轴系附体(用于连接传动轴的联轴器；制动器；隔舱填料函、尾管密封；还有中间轴承、推力轴承、尾管轴承的润滑与冷却管路等)5.减速齿轮箱6.电气接地装置轴系的组成1.传动轴：中间轴、推力轴、尾轴或螺旋桨轴113轴系的组成轴系的组成114轴系的工作条件

一般位于水线以下，有一部分伸出船壳，长期浸泡在水中在运转中产生的负荷和应力十分复杂螺旋桨在水中旋转的扭应力；推进中的正倒车产生的拉、压应力；轴系自重产生的弯曲应力；轴系安装误差、船体变形、轴系振动以及螺旋桨的水动力等所产生的附加应力轴系的工作条件一般位于水线以下，有一部分伸出船壳，长期115轴系设计的任务

轴系设计的任务：根据船舶总体设计的要求，确定推进轴系的布置和各部件的尺寸及材料，以保证整个轴系能安全、平稳地完成各种工况下的推进和机动任务。船舶总体设计的要求及推进轴系的具体特点全面分析不断反复、调整的过程必须整体考虑国内螺旋桨由总体专业设计主机由厂方提供必要的数据减速齿轮箱、弹性联轴器等外购，也可成套轴系零件应尽量选用标准件轴系设计的任务轴系设计的任务：根据船舶总体设计的要求，确定116轴系设计流程轴系环境与条件：船体型线、主机参数、螺旋桨参数、船体结构、主机位置、螺旋桨位置、尾管、轴支架位置、密封型式等轴系布置草图轴径、轴材料轴承间距及负荷尾轴尾管总图轴系布置图各部详图扭振计算纵振计算教中计算回旋振动计算有问题

通过有问题

通过轴系设计流程轴系环境与条件：轴系布置草图轴径、轴材料轴承间距117轴系种类及设计要点轴系应保证在船舶横倾15°、横摇22.5°、纵倾5°、纵摇10°时以及上述几种情况同时发生时能可靠的运行。*轴系一般有单轴系和双轴系单轴系–对短轴系(如尾机舱型),应注意螺旋桨抽出方案(包括抽出所需空间位置)。一般考虑在船内抽出,船内抽出不可能时，则向船外抽出。螺旋桨轴如向船内抽出，则需考虑抽出空间，螺旋桨轴可用整锻法兰；向船外抽出时，螺旋桨轴应使用可拆式联轴节。单轴系要注意轴承间距和校中计算，尤其是尾管前后轴承的负荷分配。每一根中间轴一般只设一个中间轴承，对极短中间轴可不设中间轴承。–

长轴系(如中机舱型)，则应注意轴承间距及回旋振动的计算。轴系种类及设计要点轴系应保证在船舶横倾15°、横摇22.5°118轴系种类及设计要点双轴系

–轴承间距与轴径比l/d较大时，特别要注意回旋振动；

–注意轴线与基线及纵中心线的夹角，从而考虑推进分量和主机的允许倾斜度；

–螺旋桨轴大部分在船体外，应注意防腐蚀。轴系种类及设计要点双轴系119轴系种类及设计要点调距桨轴系

–由于轴不仅承受螺旋桨的推力，还要承受调距推进杆(如用推进杆调距时)的轴向力，所以轴系各部分尺寸均需考虑该力的作用；

–由于调距桨在系泊时能发挥主机全功率,系泊推力大,因此，推力轴承及其他有关轴系部件均需考虑系泊推力的作用；

–配油器位置应尽量靠近尾舱(对使用推拉杆调距时)，推拉杆最长不应大于20m；

–在相同的功率和转速下,调距桨比定距桨重,所以对尾管后轴承的受力应予仔细考虑轴系种类及设计要点调距桨轴系120轴系设计要求1)有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用寿命；

2)有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上，力求简化，使制造与安装方便并便于日常的维护保养；

3)传动损失小、合理选择轴承种类、数目及润滑方法；

4)对船体变形的适应性好，力求避免在正常航行状态下因船体变形引起轴承超负荷；

5)保证在规定的运行转速范围内不发生扭转、横向和耦合共振；

6)避免海水对尾轴的腐蚀，尾管装置具有良好的密封性能；

7)尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量。轴系设计要求1)有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用121轴线的确定及其布置轴线是指主机（或离合器或齿轮箱）输出法兰端面中心至螺旋桨桨毂端面中心间的连线.轴线的数目：根据船舶类型、航行性能、生命力、主机形式及特性、装置的成本及其在各种工况下的经济性和可靠性确定。轴线的长度：1-螺旋桨；2-螺旋桨轴榖；3-轴线；4-齿轮箱输出法兰；5-齿轮箱；6-主机1轴线的确定及其布置轴线是指主机（或离合器或齿轮箱）输出法兰端122轴线的位置一般但轴系的轴线，布置在船舶的纵剖面上；双轴系的轴线往往对称布置在船舶两舷；而三轴系的轴线，其中一根布置在船舶的纵中剖面上，其余两根轴线则对称布置在两舷。主机（或齿轮箱）输出法兰位置较高，吃水教浅为保证螺旋桨的边缘离开船体外板有一定的间隙轴线的位置一般但轴系的轴线，布置在船舶的纵剖面上；双轴系的轴123主机(机组)布置的原则1)对称布置：考虑到重量平衡及便于布置与方便操作，对单主机，一般布置在船舶纵中剖面上，即船舶首尾中心线上；对双主机一般对称布置于船舶纵中剖面两侧，即对称于机舱中心线两侧。2)轴线布置尽量与船体龙骨线(基线)平行。有时为保证螺旋桨浸入水中有一定的深度，而主机位置又不能放低，只能使轴线向尾部有一倾斜角，轴线与基线的夹角α，一般限制在0一5°之间，双轴线时除α角外，其与船舶纵中垂面偏角β，一般限制在0-3°。从而保证轴系有较高的推力，不会因α、β角太大而使推力损失过多。对于小艇或高速快艇等由于吃水与线型的关系，一般限制α可达12-16°。3)主机尽量靠近尾舱壁布置，使轴系长度缩短(要考虑有无传动设备、隔舱密封部件的拆装、更换位置，同时要兼顾机舱开口的位置)。4)考虑主机左、右、前、底部与上部是否满足船舶规范，拆装与维修要求以及吊缸的高度。主机(机组)布置的原则1)对称布置：考虑到重量平衡及便于布置124螺旋桨的布置与定位1)螺旋桨应浸入水中有一定的深度(单桨船e＝

(0.25-0.30)D；双桨船

e=(0.4-0.5)D；隧道船例外。其中e为水线至桨上叶梢距离，D为螺旋桨的直径)。2)螺旋桨边缘—般不超过船中部轮廓之外。3)螺旋桨的叶梢与船体间的最小间隙保持一定范围之内a=0.12D;b=0.20D;c=0.14D;d=0.04D;螺旋桨的布置与定位1)螺旋桨应浸入水中有一a=0.12D;125

中间轴承的设置*尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管前密封；*中间轴承应设在轴系上集中质量处附近，如调距桨轴系的配油箱附近*热源附件避免设中间轴承，如滑油循环舱顶上*每根中间轴一般只设一个中间轴承（极短中间轴不设）中间轴126中间轴承的数目一般对一根中间轴往往只由一道中间轴承所支承。

理论与实践证明，适当减少轴承数量，增加间距，使轴系的柔韧性增加，工作更可靠。适当减少轴承支点会增加轴承弯矩，但轴系变形牵制减少，轴系的附加负荷会减少，船体变形对轴系影响相应减少，对整个轴系正常运转有利。船体结构弱：轴承间隙大一些船体结构强：轴承间隙小一些中间轴承的数目一般对一根中间轴往往只由一道中间轴承所支承。127中间轴承的位置与间距轴承间距的大小及其数目，对轴的弯曲变形、柔性和应力均有很大的影响。间距适当增加使轴系柔性增加，工作更为可靠，对变形牵制小，使额外负荷反而减小。中间轴承的位置与间距轴承间距的大小及其数128中间轴承的设置要点1、尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管前密封；2、中间轴承设在轴系上重量集中处附近，如调距桨轴系的配邮箱附近；3、热源附近避免设中间轴承，如滑油循环舱顶部；4、每根中间轴一般只设一个中间轴承（极短中间轴不设）。中间轴承的设置要点1、尾管无前轴承者，则中间轴承尽量靠近尾管129轴承的负荷在进行轴系布置时，应尽量使轴系各轴承的负荷比较均匀，并使其比压在允许的范围内，这样，即可延长轴承的使用寿命，是最佳的设计布置。负荷过重:负荷很小或为零:轴承负荷是负值:Tips:轴承负荷过大或过小都是不合理的，一般地说，轴承负荷至少要求不得小于两旁跨距轴重量之和的20%。轴承的负荷在进行轴系布置时，应尽量使轴系各轴承的负荷比较均匀130尾轴承的布置尾轴承的间距:由于螺旋桨的重量较大，使其回旋和横向振动的临界转速会有所降低，加之桨在运行时悬臂动载荷的影响，故尾轴承的间距不宜增加太大d>400mml≥12d(d-轴径；l-轴承间距)d=300～400mml=(14～25)dd<300mml=（16～40）d尾轴承的布置尾轴承的间距:由于螺旋桨的重量较大，使其回旋和131尾轴承支点位置对于尾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，其受力情况是不均匀的，常是倾侧的，不能假设支承点为轴承的中点。如果木质或橡皮轴承长度为l，那么其支点到轴承后端的距离u常假定为：u=(1/4-1/3)l支点位置时常发生变化，局部区域比压过载！！尾轴承支点位置对于尾轴承或靠近螺旋桨的最支点位置时常发生变化132轴系布置实例轴系布置实例133轴系布置实例轴系布置实例134轴系布置实例小快艇轴系布置实例小快艇135传动轴的机构设计一、传动轴组成：推力轴、中间轴和螺旋桨轴段的数目和配置主要取决于船舶的类型和动力装置的类型及机舱布置。螺旋桨轴尾轴传动轴的机构设计一、传动轴136螺旋桨轴和尾轴螺旋桨轴位于轴系的最后端，末端装螺旋桨，首部与中间轴相连。整锻法兰式——重量轻、尺寸小，由船内向外装螺旋桨轴，大型船舶应用较多可拆分法兰式——由船外向内装螺旋桨轴螺旋桨轴和尾轴螺旋桨轴位于轴系的最后端，末端装螺旋桨，首部与137螺旋桨轴a)为不带轴包覆的整体式法兰螺旋桨轴;b)为不带轴包覆的可拆式法兰螺旋桨轴;c)为带轴包覆和轴套的整体式法兰螺旋桨轴;d)为带轴包覆和轴套的可拆式法兰螺旋桨轴;e)为连接有尾管轴的组合式螺旋桨轴1-尾螺纹;2-键槽;3-尾锥体;4-后轴颈;5-轴;6-前轴颈;7-前锥体;8-前螺纹;9-整体式法兰;10-轴包覆;11-轴套;12-可拆联轴器螺旋桨轴a)为不带轴包覆的整体式法兰螺旋桨轴;1-尾螺纹138轴干与轴颈轴干为圆柱形，直径按规范进行计算，一般取整数值轴颈比轴干大5-30mm–安装及更换轴套时留有光车裕量

–轴颈的长度一般略大于其轴承的长度轴干与轴颈轴干为圆柱形，直径按规范进行计算，一般取整数值139螺旋桨轴尾端结构螺旋桨轴的尾部是供安装螺旋桨所用，并传递和承受以下的负荷：

锥形部分用来承受正车推力；倒车推力由固定螺母来承受；主机的转矩则靠其键槽中所装的键或者液压安装螺旋桨过盈配合锥面的摩擦力传给螺旋桨螺旋桨轴尾端结构螺旋桨轴的尾部是供安装螺旋桨所用，并传递和承140螺旋桨轴尾部结构螺旋桨轴尾部结构141轴套和轴干保护层轴套是套在尾轴轴颈上的金属圆筒，可用来防止轴颈的擦伤和腐蚀。采用水润滑轴承的海船尾轴轴颈上装有轴套。轴套一般采用热套法装配于轴上，轴套与轴颈应留适当的过盈量，若过盈取得过大，会使轴套和轴颈上产生过高的压紧预应力，引起袖套裂缝；过盈量过小，则轴套在工作时会发生转动。具体可根据轴颈直径，选取过盈量。轴套和轴干保护层轴套是套在尾轴轴颈上的金属圆筒，可用来防止轴142轴的防腐和防机械损伤螺旋桨以及其上的附件和轴套的材料都是由特殊的青铜材料制成，这样青铜与钢套在海水中就形成一对电极，其间存在着一定的电位差，会使尾轴遭到强烈的电化学腐蚀。对轴起着极其有害的影响，如图所示。在空气中工作的轴经过一定的应力循环数后，持久极限强度就不再下降(曲线1)，而在海水中工作轴，由于海水的腐蚀作用，其持久极限强度会随着循环数的增加而继续减少(曲线2)，因而就会产生因海水的腐蚀作用而引起轴的疲劳破坏。轴的防腐和防机械损伤螺旋桨以及其上的附件和轴套的材料143防腐措施轴的防腐措施一般采用的“阴极保护法”，或使轴和海水隔离(即；在轴上复盖一层绝缘材料)。前者通常是把锌块可靠地焊接到被腐蚀的构件上，但应注意必须使锌块与构件良好地接触，否则效果不好。目前各种舰船上往往在采用了阴极保护法后，还同时采用防腐的复盖层办法。轴上涂防腐漆或镀金属(铬镉等)，这种方法简单，但可靠性差。由于表面涂层很薄机械擦伤现象有时还难免，因而要求在使用期间经常注意检查其保护层。联合保护法：即在涂层上面又包上一层防护层，如麻绳、布之类，并在其上面刷涂防腐漆。轴上包以橡胶复盖层。由于它能可靠地防止轴的腐蚀和机械擦伤所以这种防护方法已被广泛采用。但为了可靠地保护橡胶复盖层，往往还需要在外面缠上一层防护材料，致使它制造工艺复米成本较高这是它的缺点。防腐措施轴的防腐措施一般采用的“阴极保护法”，或使轴和海水隔144防腐措施螺旋桨首端密封导流帽1螺旋桨；2键槽；3-垫板；4—橡胶密封圈，5-防磨（腐）衬套；6—螺旋桨轴防腐措施145中间轴中间轴一般设在推力轴与尾轴之间，它连接传动轴的各轴段。一、整锻法兰式中间轴：大中型船舶广泛采用。重量轻、尺寸小、安装方便二、可拆法兰式中间轴：小型船舶。由于联轴器可拆，故重量大、尺寸大。中间轴中间轴一般设在推力轴与尾轴之间，它连接传动轴的各轴段。146中间轴1-螺纹部2-键槽3-锥体4-加粗部5-轴干6-轴颈7-法兰中间轴1-螺纹部147推力轴1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈；5-推力环；6-螺纹部；7-锥体推力轴1-连接法兰；2-轴干；3-甩油环；4-轴颈；5-推力148中间轴承中间轴承是为减少轴系挠度而设置的支承点，用来承受中间轴本身的重量，以及因其变形或运动而产生的径向负荷。分滑动和滚动。1-轴承座2-蛇形冷却管3-圆盘4-下轴瓦5-填料座6-填料7-填料压盖8-授油器9-轴承盖10-滤器11-上轴瓦圆盖式滑动轴承中间轴承中间轴承是为减少轴系挠度而设置的支承点，用来承受中间149油环—油芯复合式滑动轴承1-轴承座2-轴瓦3-轴承盖4-油环5-油芯油环—油芯复合式滑动轴承1-轴承座150油环式滑动轴承1-挡油圈2-油环3-轴承盖4-压盖5-下轴瓦油环式滑动轴承1-挡油圈151简易滑动轴承简易滑动轴承152滚动式中间轴承双列向心球面滚子轴承整体式轴承座滚子轴承滚动式中间轴承双列向心球面滚子轴承整体式轴承座滚子轴承153滑动与滚动轴承的特点比较

滑动轴承

–优点：结构简单，工作较可靠；承受载荷较大，抗振抗冲击性好；安装修理方便；制造成本低。

–缺点：摩擦系数大；必须有一定的间隙才能正常工作，转速和载荷变化过大时难于形成较佳的承载油膜