任务二传动轴系课件

海洋学院1任务二传动轴系一、传动轴系的组成、作用和工作条件从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨间的轴及其轴承统称为传动轴系，简称轴系海洋学院21．轴系的组成1-柴油机；2-推力轴承；3-短轴；4，7，9，12-中间轴承；5，8，10-中间轴；6-隔舱填料箱；11-尾轴；13-螺旋桨；14-尾轴管；15-窗口；16-轴隧；17-水密门；18-机舱海洋学院31．轴系的组成（1）传动轴：推力轴（有的柴油机把推力轴和曲轴造为一体）、中间轴和尾轴（2）轴承：推力轴承（有的柴油机推力轴承设在柴油机机座内）、中间轴承和尾轴承（3）传递设备：联轴器、减速器、离合器等（4）轴系附件：润滑、冷却、密封设备等海洋学院42．轴系的作用把曲轴动力矩传给桨，以克服桨在水中转动阻力矩，同时又把桨产生的推力传给推力轴承，以克服船舶航行中的阻力轴系所传递的扭矩可从它传递的功率和轴的转速算出轴系所传递的推力，可以根据螺旋桨所吸收的功率、螺旋桨的效率和船舶航速算出螺旋桨的推力与它吸收的功率和效率成正比，与航速成反比海洋学院52．轴系的作用海洋学院63．轴系的工作条件船舶重载、逆风、污底、斜水流航行时，轴系会受到较大推力轴系承受扭矩在轴系中产生扭应力，而推力产生压应力轴系和桨的重量以及其他附件作用，使轴系产生弯曲应力安装误差，船体变形，轴系的扭转振动、横向振动、纵向振动以及螺旋桨的不均匀水动力作用等都会在轴系中产生附加应力风浪天螺旋桨上下运动惯性力，使尾轴产生额外弯曲应力上述诸力和力矩往往还是周期变化，就更增加了危险性轴系工作中，轴颈与轴承发生摩擦，当用海水做尾轴承润滑剂时，尾轴管和轴颈还要受到腐蚀作用海洋学院7对轴系的要求主要要求：足够的强度和刚度传动损失少对船体变形适应性好工作中不发生轴的扭转共振和横向、纵向共振具有良好的密封、润滑和冷却维护管理方便海洋学院8二、传动轴系的布置1．轴线的布置轴线：位于同一直线上的轴中心线商船轴线数目一般不超三根远洋货船用一根，一些船速较快、经常进出港口的客船或集装箱船用两根单桨船轴线布置在纵向中剖面双桨船轴线常对称地布置在两舷海洋学院91．轴线的布置主机和桨位置确定后，轴线位置和长度便可确定轴线首尾两个端点，前一个是主机功率输出端法兰中心，后一个是桨毂中心理想的轴线位置最好与船体的龙骨线（基线）平行，而在多轴线时，轴线还应保持与船纵中剖面相对称海洋学院101．轴线的布置如主机位置较高而船吃水较浅时，为了保证桨能浸入水下一定距离，有时不得不使轴线向尾部倾斜，α即为倾斜角海洋学院111．轴线的布置双桨或多桨的轴系，为了使桨叶的边缘离开船的外板并留有一定的空隙，允许轴线在水平投影面上离开船舶纵中垂面偏斜，β为偏斜角海洋学院12轴系的倾斜角和偏斜角当轴线出现倾斜和偏斜，桨输出推力将受到损失：一是，由于此时桨推力与船舶运动方向变得不一致另一是，轴线倾斜使轴系重量产生方向朝后的轴向分力，抵消了一部分桨的推力为了使桨推力不致损失太多以及保证主机的工作可靠，一般α角不超过5°，β角不超过3°。

海洋学院132．轴承的布置1）推力轴承的位置船用推力轴承是船舶动力装置中不可缺少的重要组成部分，它承受螺旋桨产生的轴向推力，并将其传给船体，使船舶产生前后运动。同时，它也承担一部分径向负荷对于直接传动的新型低速柴油机主机，推力轴承一般由主机自带，设在曲轴箱内对于带有减速箱的推进装置，推力轴承往往设在减速箱中对于中速柴油机，因结构上的需要，推力轴承往往单独设置海洋学院142）中间轴承的位置与间距中间轴承用来支承中间轴并径向定位每根中间轴多由一个中间轴承支承，少数设两个中间轴承位置、数量和间距对轴系工作的可靠性有很大影响，在轴系布置时必须认真考虑由于装载量变化、航行中波浪冲击，船体发生不同程度变形不可避免，中间轴承如置于刚性较差位置，船体变形会使轴承受到很大附加负荷，造成发热和迅速磨损，有时甚至使轴在轴承中咬死，所以应尽量使中间轴承布置在船体刚性较强的部位（例如隔舱壁附近）海洋学院152）中间轴承的位置与间距中间轴承间距和数量直接影响轴承对轴线变形的牵制因为船总是存在船体变形和轴承位置安装误差，致各轴承实际中心线不在一条直线上，所以轴系运转时轴颈与轴承的接触处产生附加轴承负荷轴承间距越小，对轴线变形牵制作用越大，附加负荷也越大轴承间距太小是不利的，特别是船体结构比较弱的船为提高轴系对船体变形适应性和增加轴系柔性，间距应该大一点轴承间距也不能太大因为间距过大：轴系制造安装带来困难轴的挠度过大将造成轴承负荷不均匀使轴系产生回转振动和横向振动，且振动固有频率是随轴承跨距增大而降低，易造成在轴系工作转速范围内出现临界转速海洋学院162）中间轴承中间轴承位置海洋学院172．轴承的布置轴承位置先总体布置，再对轴承在垂直方向和水平方向上的对中性细心检查调整，因为各轴承孔中心连线就代表轴线，轴线对中性不良将带来严重后果对中、小型船舶，轴承中心可按直线布置对桨较重的大型船舶，为了减少桨重量对轴影响，使各档轴承的负荷分配比较均匀，对轴线常采用曲线安装法海洋学院183）轴承负荷一般轴承负荷大小用轴承比压P表示，轴系布置设计时必须使轴承比压在许可范围，并力求使各轴承负荷分配均匀轴承负荷过重（指比压超过许可范围），将使其很快磨损或导致其他事故轴承负荷是负值（指仅轴承上瓦受到压力）会使邻近的轴承负荷过重轴承负荷为零，则表示这道轴承可有可无因此，轴承负荷或比压过大、为负值或零都是不适宜的一般情况下每个轴承所受正压力（力的方向向下）应不小于相邻两跨轴重量的20％海洋学院194）尾轴承的数目和间距（1）尾轴承的数目螺旋桨轴一般用两道尾轴承支撑尾轴过长时也可用三道尾轴承支撑不过设计时应尽量避免采用三道尾轴承，因为它使船体尾部结构复杂化，如安装不好，易使各轴承受力不均对于较短的尾轴也可以只用一道尾轴承（2）尾轴承的间距在船舶轴系中，中间轴承很少发生事故，而尾轴承却因其工作条件恶劣，较易受到损坏，其中的原因之一就是它受到螺旋桨的干扰力比较剧烈，较易出现回旋和横向振动，且损坏后修理困难。对尾轴承的间距要求比中间轴承严格海洋学院205）轴承高低位置的确定轴线的位置由轴承的位置来决定轴承位置在总体上布置好以后，对轴承在垂直方向和水平方向上的对中性也要细心检查和严格调整，因为各轴承孔中心连线就代表了轴线，轴线对中佳不良将带来严重后果对中小型船舶，轴承中心可按直线布置对于螺旋桨较重的大型船舶，为了减少桨重量对轴的影响，使各档轴承的负荷分配比较均匀，对轴线常采用曲线安装法，这时中间轴承的高低位置就要根据计算结果来确定海洋学院21三、传动轴系的结构1．中间轴、推力轴、中间轴承和推力轴承2．尾轴3．尾轴管装置海洋学院22（1）中间轴和推力轴1-连接法兰；2-轴干：3-甩油环；4-轴颈；5-推力环推力轴承置于减速齿轮箱及主机曲轴箱中时无推力轴海洋学院23（1）中间轴和推力轴两端都是整锻法兰轴干由径向轴承支撑，支撑处为轴颈轴颈位置和长度由径向轴承位置和宽度确定轴颈长度稍大于轴承宽度，轴颈的直径比轴干大些，一般大5～20mm，以便磨损后有足够的光车裕量海洋学院24（1）中间轴和推力轴轴上不同直径断面连接处都是圆滑过渡，以减少应力集中法兰连接螺栓受到固紧拉应力和传递扭矩剪应力连接螺栓中应有50%以上是紧配螺栓，对中小型船舶也不少于4只，并要求紧配螺栓和其他螺栓相间排列推力环的两侧面与推力块相配，两侧面应平行且都与轴线垂直甩油环用于阻止推力轴承中的滑油沿轴颈外漏海洋学院25（2）中间轴承是为了减少轴系挠度而设置的支撑点承受着中间轴的重量以及因轴系变形和各种形式的运动造成的附加径向负荷结构形式很多，按摩擦形式不同可分为滚动式和滑动式两大类商船上多采用滑动式海洋学院26（2）中间轴承海洋学院27（2）中间轴承海洋学院28（2）中间轴承滑环式中间轴承结构简单，管理方便，寿命长但油环和轴颈间有滑动，使机动航行特别是当轴转速低时造成润滑不良，而且滑环容易损伤轴颈现在应用较多的是固定油盘式中间轴承这种轴承的结构和滑环式类似主要不同点是将滑环改为固定在轴上跟轴一起转的油盘海洋学院29（2）中间轴承海洋学院30（3）推力轴承作用是：传递推（拉）力；为传动轴系轴向定位；在曲轴和推力轴直接连接的情况下，推力轴承也给曲轴轴向定位在大、中型船舶上广泛应用滑动式推力轴承海洋学院31（3）推力轴承结构简图海洋学院32（3）推力轴承工作原理海洋学院332．尾轴的结构图海洋学院342．尾轴尾轴是穿过尾轴管伸出船尾的轴单轴系船上它是轴系中最末一段轴，首端与最后一个中间轴法兰相连，尾端安装螺旋桨，这种尾轴也称为螺旋桨轴用优质碳钢锻造，尾轴法兰与中间轴法兰用紧配螺栓连接轴颈C由尾轴管前面的一个中间轴承支撑，而轴颈E与尾轴管中轴封和支持轴承相配合海洋学院352．尾轴铁梨木轴承为防止轴被腐蚀和减少轴与轴承的磨损,在尾轴管中的轴段E上装有铜套铸造长的轴套有困难，红套也不方便，铜套由几段合成，在接缝处采用密封性好的搭叠形式，套合后经滚压辗平，以防止海水漏人配合间隙使轴遭到腐蚀。尾轴轴干裸露在海水中的部分，一般包有玻璃钢保护层海洋学院362．尾轴螺旋桨与尾轴间采用锥面结合、键连接和螺母紧固螺柱上螺母的旋紧方向与螺旋桨的正转方向相反，以便桨正转时螺母能自动锁紧至于倒车，因为使用时间短，功率也比正车小，所以采用止动片防松嫘母外面还装有流线型导流罩，且为水密，既可减少水力损失，又可防止嫘纹锈蚀海洋学院37液压无键连接海洋学院38图2-31(b)，(c)所示为无键螺旋桨二种桨轴上油槽布置形式。图2-31(a)为无键螺旋桨安装和拆卸时油泵管道布置情况，海洋学院39无键螺旋桨的安装步骤如下：1、把桨毂毂孔及桨轴接触表面擦干净；2、把螺旋桨放在正常位置并接好油管；3、用高压泵(手摇式)将油注入，此时桨毂锥孔膨胀；4、当螺旋桨达到所需的压入量时，油泵停止工作，并使桨毂内的油压降低，然后再减小桨毂后端部分的压力；5、当螺旋桨桨毂与尾轴极其紧密配合后(约20分钟)，拆除一切工具，上紧螺母，安装即完成。带键螺旋桨安装约需一天时间，拆卸要10小时以上无键螺旋桨安装仅需1.5小时，拆卸只需3分钟海洋学院40无键槽螺旋桨的拆卸过程如下：1、将螺母拧松，并后退至离桨毂后端面约2mm处；2、接好油管(只接桨毂)，并以高压泵将油注入毂内；3、当高压油扩散到桨轴与毂孔之间的全部接触面时，螺旋桨立即后移至螺母端。海洋学院413．尾轴管装置尾轴管装置由尾轴管（也称尾管）、尾轴承、密封装置、润滑和冷却系统组成整体式尾轴管结构简图海洋学院42海洋学院43海洋学院443．尾轴管装置1）尾轴管

尾轴管将尾尖舱和尾轴分开，内部装设尾轴承以支撑尾轴和桨，还装设尾轴密封装置结构有整体式和连接式由船内向船尾压入艉柱轴毂孔内，靠一定的装配过盈量固紧整体式尾轴管的材料多为铸钢、铸铁或球墨铸铁海洋学院453．尾轴管装置（2）尾轴承分水润滑和油润滑水润滑的尾轴承材料有铁梨木、桦木层压板、橡胶等油润滑的尾轴承有白合金滑动轴承和滚动轴承海船上应用最广的是铁梨木和白合金轴承海洋学院46（2）尾轴承①铁梨木轴承

海洋学院47铁梨木轴承优点：结构简单、工作可靠、管理方便、不污染海区缺点：价格昂贵为防止铁梨木的干裂与变形，对铁梨木的养护特别重要海洋学院48（2）尾轴承②白合金轴承海洋学院49②白合金轴承白合金浇铸在纵向与横向都开有燕尾槽的轴承衬套（相当于瓦背）上，轴承衬套的外面与尾轴管紧密配合在接合面的端面攻丝，用螺钉固定，以防衬套随轴一块转动轴承内表面沿纵向在水平位置开有两道布油槽，外表面在轴向和周向开有输油槽，内、外油槽钻孔相通滑油由在满载吃水线以上的重力油柜供应，以防海水侵入轴承海洋学院50②白合金轴承优点：抗压强度高，耐磨性好，散热快，摩擦损失少缺点：是结构复杂，管理工作多；若润滑油漏泄会污染海区，制造与修理要求都比较严格海洋学院51（2）尾轴承不论是铁梨木轴承还是白合金轴承，按规范规定轴承数量一般为两个尾轴管较短时，仅设轴承后端，此时在尾轴的法兰端，一般要设一道中间轴承。铁梨木轴承长度应不小于尾轴直径四倍，白合金轴承不小于两倍海洋学院523．尾轴管装置

（3）尾轴密封装置尾轴和尾轴承之间有间隙，又处于水面以下，工作时需润滑和冷却，因此为了防止舷外水沿尾轴流入船内及润滑油漏泄，在尾轴管中必须设置密封装置分为首密封装置和尾密封装置两种海洋学院53（3）尾轴密封装置对于油润滑尾轴承，首密封装置是用来阻止滑油漏入机舱内，而尾密封装置既阻油外漏，又阻水内漏对于水润滑尾轴承，仅设首密封装置，在防止舷外水大量漏入机舱的前提下，用来控制尾轴承的冷却水量海洋学院54（3）尾轴密封装置主要要求工作可靠，耐磨性能好，消耗的摩擦功小，散热性好密封元件有很好的跟踪性，使其能在尾轴