主推进动力装置57课件

《主推进动力装置》

第十一章推进轴系第三节齿轮箱和联轴器

包括：齿轮传动装置联轴器离合器制动器等等作用：汇集和分配主机功率变速主机和螺旋桨离合正倒车换向减振、隔振齿轮传动装置

辅助功率齿轮传动装置

正倒车减速齿轮传动装置

减速齿轮传动装置

一、齿轮箱（一）齿轮箱的基本知识1、定义：

齿轮箱，又名变速箱，是一种动力传达机构，通过不同齿数的齿轮啮合，将主机的转速转换到螺旋桨需要的转速，并能改变轴系转矩的机构。

2、作用：a、减速，就是常说的减速齿轮箱。b、改变传动方向，例如用两个扇形齿轮可以将力垂直传递到另一个转动轴，例如Z型传动c、改变转动力矩，同等功率条件下，速度转的越快的齿轮,轴所受的力矩越小，反之越大。d、离合功能，可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把主机与螺旋桨分开的目的。。e、分配动力，例如可以用一台发动机，通过齿轮箱主轴带动多个从轴，从而实现一台发动机带动多个负载的功能。3、齿轮箱分类：

齿轮齿轮箱蜗杆齿轮箱行星齿轮箱圆柱齿轮齿轮箱圆锥齿轮齿轮箱圆锥—圆柱齿轮齿轮箱圆柱蜗杆齿轮箱圆弧齿蜗杆齿轮箱锥蜗杆齿轮箱蜗杆—齿轮齿轮箱渐开线行星齿轮齿轮箱摆线齿轮齿轮箱谐波齿轮齿轮箱a、按齿轮形状分类b、按变速次数分类船用齿轮箱的分类减速齿轮箱倒顺减速齿轮箱幷车减速齿轮箱船用齿轮箱的作用减速倒顺离合幷车分车齿轮箱传动齿轮传动装置的组成、作用、类型组成：倒顺减速齿轮、离合器、弹性联轴器及相应的润滑冷却系统。作用：减速、变速、倒车、离合、减振类型：减速齿轮箱、倒顺减速齿轮箱、并车齿轮箱1、减速齿轮箱

类型：单级减速齿轮箱：垂直异心，水平异心两级或多级减速齿轮箱行星齿轮减速箱单级减速齿轮箱作用、类型1、单级：垂直异心，水平异心2、两级或多级：燃气轮机或蒸汽轮机装置通常采用。（1）单级减速齿轮箱单级齿轮箱结构形式：水平异心（1）单级减速齿轮箱单级齿轮箱结构形式：

垂直异心NBC5700（垂直异心）PMG540（水平异心）水平剖分组装透视图一级圆柱齿轮齿轮箱组装录像图17异心齿轮减速器1-柴油机2-弹性联轴器3-气胎制动器4-减速器5-推力轴承减速齿轮传动装置

异心齿轮减速器

特点：结构简单、主机重心低，可保证双机双桨船主机间的距离。

图18同心齿轮减速器1-柴油机2-弹性连轴器3-减速器4-推力轴承A-输入轴B-输出轴减速齿轮传动装置

同心齿轮减速器

特点：所占面积小，但传动效率低，结构复杂，成本高。

NBC6000B（偏心）YBF10-1470（一进多出）（2）两级或多级减速齿轮箱（3）行星齿轮减速箱行星齿轮减速器1-太阳轮2-行星齿轮3-内齿体4-壳体5-轴承6-系杆7-输出轴8、9、10-轴承11-驱动轴行星齿轮减速箱工作原理

驱动源以直接或连接方式启动太阳齿轮，太阳齿轮将组合于行星架上的行星齿轮带动运转。整组行星齿轮系统沿着内齿轮环自动绕行转动，行星架连结出力轴输出达到减速目的。更高减速比则借由多组阶段齿轮与行星齿轮倍增累计而成减速齿轮传动装置行星齿轮减速器

特点：尺寸小、能量轻、可传递大功率大扭矩，传动效率高。

行星减速机相较于传统齿轮减速机的优势：

1、体积小，重量轻。一般的减速机体积较大，传动效率不高，行星减速机的结构比较紧凑，回程间隙小、体积小，安装方便且承载能力高，用途会更加广泛一些，一般应用于伺服、步进、直流等传动系统中。

2、高扭力、耐冲击：行星齿轮的结构异于传统行星齿轮的运转方式。传统齿轮仅依靠两个齿轮间极少数点接触挤压驱动，所有负荷集中于相接触的少数齿轮面，容易产生齿轮的摩擦和断裂。而行星减速机具有六个更大面积齿轮接触面360度均匀负荷，多个齿轮面共同均匀承受瞬间冲击负荷，使其更能承受较高扭力冲击。

3、一般减速机和行星减速机的工艺上来讲，行星减速机做工精细，精度较高，行星减速机的箱体采用球墨铸铁，大大提高了箱体的钢性及抗震性。

4、行星减速机比一般的减速机要使用寿命长而且运行中产生的噪音会相对较小。因为行星减速机输出转矩最高可以达到2600000Nm，齿轮均采用渗碳或碳氮共渗处理，得到最佳的耐磨性和耐冲击韧性。

5、在做工工艺的基础上，行星减速机的性价比更高，不过这一点主要取决于对减速机精度与力矩大小的要求。2、离合倒顺减速齿轮箱倒顺减速齿轮箱平行轴式：体积大，传动扭矩大多片式摩擦离合、倒顺、减速箱工作原理1-输入轴法兰；2-输入轴；3-返回油缸；4-活塞；5-顺车离合器外壳；6、18-倒车齿轮；7-从动摩擦片组；8-主动摩擦片组；9-空心套轴；10、16-顺倒车小齿轮；11-滚动轴承；12、13-油孔；14-输出轴法兰；15-输出轴大齿轮；17-倒车离合器外壳3、幷车传动减速齿轮箱四、并车机组双机并车减速装置示意图1-柴油机2-弹性联轴器3-气胎离合器4-减速器5-液力耦合器减速齿轮传动装置

双机并车减速装置

特点：船舶生命力强，可单机运行，提高装置寿命，节油尺寸小、重量轻，功率大结构复杂，负荷不易分配均匀，控制复杂船用齿轮箱主要技术性能参数′•

标定传递能力(kw/(r/min))•

标定输入转速(r/min)•

输入轴、输出轴的转向•

减速比PPebM=9.55eb=9.55′nnebebni=

1n2•

标定螺旋桨推力(kN)•

中心距•

允许工作倾斜度(°)•

换向时间(s)•

操纵方式•

重量与尺寸6下午3时15分48秒式中：

n1为输入轴的转速

n2为输出轴的转速减速比表示了减速器的减速程度，大功率行星齿轮减速器的i=3～12之间传动比：下图齿轮系中Z1=20，Z2=40，Z3=20，Z4=60，传动比i14传动比：大功率中速柴油机的转速在300—600r.p.m，为了获得高的推进效率（螺旋桨以80r.p.m以下转速运转时效率最高）。所以采用了齿轮箱减速的间接动力传递方式。一台中速柴油机驱动一个螺旋桨单机单桨（齿轮减速器）双机双桨两台中速柴油机驱动一个螺旋桨齿轮减速器双机单桨（齿轮减速器）四机双桨大功率行星齿轮齿轮减速器减速齿轮箱的选择1、按推进系统形式选择减速齿轮箱的功能减速齿轮箱应具有的功能推进系统形式减速带离合器、可逆转、内置推力轴承不可逆转柴油机—减速齿轮箱—定距浆不可逆转柴油机—减速齿轮箱—调距浆

减速、内置推力轴承不可逆转柴油机—减速齿轮箱—调距浆

减速、内置推力轴承、具有（连轴带发电机）PTO双机单桨应采用双进单出并车齿轮箱32下午3时15分48秒减速齿轮箱的选择2

按推进系统布置的尺寸要求选择减速齿轮箱的结构形式减速齿轮箱结构形式推进系统的尺寸特征螺旋桨中心高低位置适中、

可采用输入、输出在同一轴机舱上下部位尺寸足够螺旋桨中心位置偏低、机舱

应采用高输入、低输出的垂下部受到结构限制

直偏心减速齿轮箱螺旋桨中心位置无法进一步

应采用输入、输出在水平方线上的减速齿轮箱降低、机舱高度有限制向的水平偏心减速齿轮箱减速齿轮箱的选择•

3.按船舶吃水、航速（螺旋桨的最大可能直径）及主机转速大小考虑适当的减速比。•

4.算出传扭能力，即输入额定功率（kW或BHP）/输入转速（r/min）。•

5.在所有型号的减速齿轮箱选择图表上（注意船级社的不同）查出具体规格。•

6.在名义减速比的基础上进一步查出实际减速比。•

7.根据实际减速比核算具体规格的正确性，并核定减速齿轮箱实际输出转速。（1）系统检查——按油水系统管路图检查工作油管、润滑油管、冷却水管、备用油泵、过滤器、各种阀件及仪表等的工作状态。（2）油位检查——以量油尺上有油位标志为准。若油位太低，则油泵有吸入空气有可能；若油位太高，齿轮浸入油池太深。（3）动车前检查——将齿轮箱换向操作手柄推到“空车”位置，对主机和尾轴或中间轴盘车，检查主机和螺旋桨是否运转自如。（4）起动主机，先低速空车运转5min，然后将操作手柄推到“顺车”或“倒车”位置，各运转5min。检查油压，空车时压力为0.2~0.6MPa。压力的提高是通过两级压力调节阀来实现的。两级压力调节阀用以保证驱动齿轮箱平稳无冲击地换向，以保护动力装置。4、船用齿轮箱的维护和管理（5）定期检查地脚螺栓（6）齿轮箱的工作油压力视所配的主机功率不同而调整，按说明书的规定操作。（7）在单独安装油泵的情况下，第一次开动之前，须在各管路系统中串油约2h。齿轮箱入口处应嵌上一只细滤网，用来过滤管路中残留的杂物。当油管直径大于20mm时，细滤网还应有带孔圆板支撑。圆盘由厚度2mm的钢板制成，并在表面上布满直径为8mm的孔，以防止油泥积累过多细滤网被压坏。在泵串油时，可检查外部关系是否有泄漏。（8）齿轮箱应先在部分负荷工况下运转，转速缓慢提高，然后满负荷运转，再调节冷却水流量，直到保持恒温为止。4、船用齿轮箱的维护和管理4.船用齿轮箱的维护管理1）系统检查检查工作油管、润滑油管、冷却水管、备用油泵、过滤器、各种阀件及仪表；2）油位、油质检查3）动车前检查保证转动自如，运行时负荷逐步加大；4）动车试验起动主机低速转5min、正、倒车各转5min，应平稳无冲击；查油压，应符合说明书规定；5）定期查地脚螺钉第三节齿轮箱和联轴器二、联轴器联轴器的作用：将推力轴、中间轴和尾轴连接成为整体简述44下午3时15分48秒联轴器的分类：1、刚性联轴器•

刚性联轴器是由刚性传力件构成，各联接件之间不能相对运动，因此不具备补偿两轴线相对偏移的能力，只适用与被联接两轴在安装时能严格对中，工作时不产生两轴相对偏移的场合，刚性联轴器无弹性元件，不具备减振和缓冲功能，一般只适用于载荷平稳并无冲击振动的工况条件。•

刚性联轴器亦称之为固定式刚性联轴器–

凸缘联轴器–

径向键凸缘联轴器–

平行联轴器–

夹壳联轴器–

套筒联轴器•

刚性联轴器一般结构简单，制造成本较低。•

选用刚性联轴器是应尽量减少被联接两轴轴线对中的误差，为了减少附加载荷对联轴器的影响，应尽量减少联轴器和轴承之间的距离。1）凸缘联轴器（法兰盘）•

整锻式凸缘联轴器结构图•

焊接凸缘联轴器焊接结构尺寸图53使用有键可拆法兰式联轴节和液压联轴节，此类结构复杂，但使用效果好。2）有键可拆法兰式联轴器

法兰盘连接方式通常两类螺栓连接，一种上常见的紧配螺栓，安装时需要干冰冰冻，另一种是液压膨胀螺栓，使用效果好，但是拆装复杂。3）夹壳形联轴器•

夹壳形联轴器的横截面尺寸比凸缘联轴器小，轴向长度大，自重为凸缘联轴器的1.5～2.0倍。•

一般用于中小功率的船舶轴系上。•

夹壳联轴器的优点是装拆容易。拆卸时不需要将轴作轴向移动，径向间隙小，对中好。•

材质用铸钢ZG30、ZG35或锻钢35号。4)液压联轴器•

常用液压联轴器有–液压套筒联轴器–液压法兰联轴器•

优点：–装配的两零件间不产生直接摩擦，配合质量好；–拆卸时也不致损坏零件及影响第二次装配质量；–配合面间取消了键槽，提高了连接强度，简化了加工工序；–不用法兰和连接螺栓，改善了轴系结构；–拆装比较方便。•

液压套筒联轴器典型结构图

dMark！4）OK-HB联轴节4）OK-HB联轴节OK-HB联轴节主要是由两只高强度优质钢的套子组成，一个薄壁的内套和一个厚壁的外套。薄壁内套的外表面有轻微的锥度，其锥度与外套内孔的锥度一致。内套的内孔直径比轴的直径稍大一点，可以在拆装时使轴能容易地通过。另外螺在内套小端的大螺母及油封和内外套组成一个密封腔室。原理密封腔室如果压进液压油，将推动外套与内套做相对运动，由于内外套的配合面的锥形，所以它们轴向相对移动产生了径向的相互作用，使内套直径缩小（受压缩），外套直径变大，内套直径缩小结果使其与轴产生过盈，同样内外套的配合也产生了过盈。在装配过程中为了减少内外套轴向相对移动时的摩擦阻力，利用高压油作用到内外套的配合锥面上，使配合面产生了一层薄油膜克服摩擦作用，当外套直径达到正确的位置时，径向油泵减压泄油，使得内外套之间保持正常的摩擦作用。外套接触面的锥度在1:80左右，远远小于它们之间静摩擦角，加上安装至设计位置，内、外套之间、内套与轴之间有很大的过盈应力作用，在轴系运转时，产生的摩擦力足以用来传递扭矩或克服拉力作用，而不产生滑动，使联轴节实现其功能。拆OK-HB联轴节时是很简单的。高压油注压进联轴节内外套之间，减少了摩擦作用，且由于锥面的因素，高压油作用在外套上有一个轴向分力，导致外套从锥面下滑；而轴向液压单元产生的作用力是上面轴向分力的平衡力，通过控制油腔放油速度，来控制外套的下滑速度，防止其滑得过快。下图为拆卸原理图液压联轴器（刚性联轴器）拆装3.OK-HB联轴节准备油泵：一只低压大流量的泵（300kg/cm2），根据说明书要求准备几只SKF油泵或高压大流量的风（电）动泵（2500kg/cm2），适当的油管、接头了解锥形内套与外套的安装距离A3（图1），锥形内套与尾轴的安装距离A2（图2）及安装后的外径膨胀量Δ值。（a）先将联轴节的油孔转向上面，然后将中间轴与尾轴支撑起来。（b）用压缩空气向轴向推力油缸内冲气，使油缸内密封板复位。（c）按图1将1#轴向推力油泵，和2台3#径向扩张油泵，分别用相配套的油泵连接起来，在轴向油缸另一侧安装好2#回油阀及回油管，并准备器皿接住回油。（d）打开联轴节中间油孔丝堵，分别用每台3#油泵向油道内冲油，直到中间油孔油大量的油溢出为止，在将丝堵堵死（e）启动1#轴向油泵，向轴向推力油缸内压油，当2#回油阀有油溢出时，关闭2#回油阀，轴向油缸继续加压到20Mpa停止，之后用2台3#油泵对联轴节径向加压扩张，直到锥形内套大端外径有油渗出时，迅速的打开2#回油阀，此时外套将缓缓地从内套上滑下来。582、弹性联轴器

1）弹性联轴器作用：

a.改变轴系自振频率，使主机在使用转速范围内不出现共振转速

b.改善减速齿轮箱的工作条件（如果有）

c.补偿轴系的安装误差和船体变形造成的误差减少附加应力

d.隔音、隔振、隔热、电器绝缘2）弹性联轴器种类

a.伏尔肯（Vulkan）型橡胶联轴器

b.卷簧弹性联轴器

c.盖斯林格（Geislinger）高阻尼簧片型

伏尔肯型橡胶联轴器1-主动法兰2-橡胶环3-压紧环4-从动法兰卷簧弹性联轴器卷簧弹性联轴器盖斯林格高阻尼簧片式联轴器1-花键轴2-侧板3-限位块压紧螺栓4-锥形环5-外套圈6-弹簧片7-限位块8-带法兰侧板液力耦合器的联轴器型

工作腔中充油量不变，对从动轴及主动轴只起连接作用。摩擦离合器的分类按结合力的来源分按摩擦面的形状分

a.机械式-靠机械传动装置使摩