船舶传动轴结构ppt课件

㈤传动轴的加工技术要求
? 传动轴的工作轴颈、锥体以及非工作轴颈的径向跳动； ? 传动轴法兰径向及端面跳动； ? 推力环厚度偏差、推力轴的推力环平面和法兰端面跳动量； ? 传动轴工作轴颈（含轴套）的圆度和圆柱度； ? 螺纹精度。当螺纹因修理而造成螺纹直径减少时，应进行强
度校核； ? 法兰的螺栓孔与其紧配螺栓的配合加工精度； ? 传动轴的表面粗糙度； ? 中间轴与中间轴承配合的技术要求（贴合度和径向间隙 ）； ? 推力轴和轴承配合的技术要求（贴合度和轴向间隙 ）。 ? 详见《轴系加工技术要求》CB* 228-86。
项目：传动轴设计
? 能力目标：掌握传动轴结构设计方法；掌握 传动轴的强度计算 ；会绘制传动轴图纸。
? 知识目标：掌握传动轴的任务、组成、以及 结构特点。
㈠螺旋桨轴和尾轴（ 图例）
? 螺旋桨轴位于轴系的最后端，尾部安装螺旋 桨，首部通过联轴节与中间轴或推进机组输 出法兰相连。一般情况下螺旋桨轴即尾轴， 只有当螺旋桨轴伸出船体过长时，才分为两 段，装螺旋桨的一段轴称为螺旋桨轴，通过 尾轴管的一段轴称为尾轴。
W
TZ
WW
? 为避免紧固螺帽松动，习惯上将尾螺纹的旋向设计
成和桨的回转方向相反。
? 尾部锥体的键槽是引起局部应力集中的原因之一， 最危险部分在锥体大端附近，大多数的疲劳裂纹是 从键槽锐角上开始。为了减小局部应力，键槽的棱 角应做成圆角，键槽底也应有圆角，《钢质海船入 级与建造规范》（ 2001）规定圆角半径应不小于锥 部大端直径的 1/25。螺旋桨轴的圆柱体与锥体交界 处不应有凸肩或圆角。轴上键槽前端应平滑且呈汤 匙形；也有船级社规定轴上键槽要做成雪橇形。
? 舰艇及高速船为减轻轴系重量，可采用合金钢，但 是合金钢价格昂贵，且对各种形式的凹槽 (如键槽 )、 表面伤痕和轴径的突变等较敏感，机械加工要求较 高，因此非必要时应尽量避免采用。
? 用做轴材料的锻件，其化学成分、机械性能均应符 合规范规定的数据。详见《轴系锻件技术要求》 CB/T1159-98 。
? 为了减少应力集中，在轴干与轴颈的连接处，应采 用圆弧或斜锥过渡。
轴套与轴颈配合的过盈量
? 轴套一般采用红套或液压套合法装配于轴上，轴套 在其红套轴上后应检查其紧密性，在距离尾轴锥体 端70mm 长度上，严禁有配合不紧密的地方。轴套 与轴颈配合的过盈量见下表：
轴颈 直径 过盈 量
＜120
0.10～ 0.14
㈣传动轴的材料
? 传动轴的材料应具有高强度、可塑、耐疲劳和耐冲 击的良好机械性能，且易于机械加工。
? 民用船舶广泛使用 30、35、45号优质碳素钢的锻件 做轴的材料。为降低成本，轴径小于 200mm的中间 轴和螺旋桨轴也可用热轧圆钢来锈钢（美国 AISI标准）。 1Cr18Ni9Ti
? ⒈阴极保护法。如图2－30所示。锌块通过焊接或者以螺栓 固定于船体上，用导线与碳刷连接，碳刷通过固定在螺旋桨 轴上的集流环形成防蚀回路。
? ⒉覆盖保护法 ? 在轴上包覆玻璃钢保护层是目前保护螺旋桨轴表面最可靠和
完善的方法，因为固化后的玻璃钢具有良好的物理、机械、 绝缘和抗蚀性，它在海水、石油产品以及碱溶液中都不易损 坏，故目前被广泛应用。
直径D
圆度 圆柱度
≤120 ≤0.025
120～ 180
≤0.035
180～ 260～
260
500
≤0.045 ≤0.055
500～ 800
≤0.065
＞800 ≤0.075
螺旋桨轴铜轴套的厚度
? 轴套的厚度可按下表选定 : 单位mm d是轴承档处基本直径
分 轴承档处新制 非工作轴颈 光车修理
类 最小厚度t 部位厚度
? 轴上键槽前端到轴锥部大端的距离不小于 0.2 倍锥 部大端的直径。
? 键应用螺钉固定在轴上，螺钉孔不应在距前端键长 1/3的范围内，螺孔的深度应不大于螺孔直径。
⒉轴干
? 轴干位于螺旋桨轴的中间部位，其两端与轴颈相连。轴干的 直径按相关的船舶规范中的有关公式求得，再按与其相近的 标准化轴径数值进行选定。此标准化轴径是为了便于螺旋桨 轴的设计、生产、加工及互换，由有关部门颁布的，供设计 时选用。轴干的长度取决于轴系布置，与所采用的轴线数量， 船体线型、船体总布置、各轴承负荷情况、工厂的加工能力 及轴系在机舱内装拆要求等因素等有关。
⒈螺旋桨轴的尾部结构
? 螺旋桨轴的尾部是供安装螺旋桨之用，制成锥体， 主要为了便于拆装。主机的转矩靠螺旋桨锥孔与桨 轴锥体之间紧密配合产生的摩擦力以及键来传递。
? 螺旋桨轴的尾部结构尺寸一般由规范计算所确定的 尾轴直径来进行估算。
? 锥度K多采用1：15和1：12。
?
螺纹直径 d =(0.75～0.90)d ，螺纹长度 l =d
? 中间轴的轴颈是为安装中间轴承之用，其数量与中间轴承的数量相等。一般每 根轴采用一道中间轴承，其相应的轴颈也只有一个。但当中间轴过长时，也有 用两道中间轴承，相应的轴也会设两个轴颈。另外当中间轴穿过水密隔舱壁时， 也需要在设置隔舱填料函的部位设置轴颈。
? 轴颈处要适当地加粗，以供轴颈磨损后修理时光车之用。一般轴颈比轴干大5～ 20mm左右(按不同轴径选用)。轴颈与轴干的过渡处须采用斜锥或圆弧过渡，以 免应力集中，其连接法兰一般靠近支承位置布置。
⒊轴颈
? 轴颈是直接与尾轴承相接触的部位，为了便于安装 以及轴颈在磨损后更换轴套时留有光车的裕量，以 延长使用寿命，其直径应比轴干略大，一般按其轴 径大小的不同，约增大 5～30mm。另外，为了便于 安装，往往将前后的轴颈直径制成略有差值 (约2～ 10mm) 。
? 轴颈的长度一般略大于其轴承长度 50～100mm左 右，以保证在轴系安装或调整中轴发生轴向位移时， 仍能与轴承有较好地接触。
㈢推力轴（图例）
? 在船舶轴系中，推力轴的一 端与发动机或齿轮箱连接， 一端与中间轴或尾轴连接。 长度通常较短，只要能与推 力轴承匹配就足够了。推力 轴两端的结构有整锻法兰和 可拆联轴节两种，除用滚动 式推力轴承的推力轴外，一 般使用滑动式推力轴承的推 力轴均为整锻法兰型式，并 设有推力环。在推力环的两 侧有推力块与其配合，用来 承受和传递螺旋桨的推力。
厚度
极限 厚度
厚 0.03d+7.5 度
0.75t
0.02d+5 0.015d+3.5
轴套卸荷槽
? ⑷为减轻轴套红套于轴上后的应力集中现象， 常在轴套的两端开卸荷槽，如图2—28所示。
? ⑸轴套经常是制成一个整体，但当轴套过长 时，也可以分段焊接。对非焊接的接缝应采 用搭接缝。对搭接缝可用焊锡填补，这时搭 口应车成燕尾槽形，也可采用机械滚压法予 以滚压接平。分段连接起来的轴套，其接缝 处必须保持水密。如图2—29所示。
㈡中间轴（图例）
? 中间轴一般设在尾轴与推力轴之间，也有的在柴油机的飞轮输出端设置一根短 轴及轴承，用以分担飞轮的重量，调整曲轴的拐档差，使之满足规范的要求。 中间轴还常被用来安装轴系制动器、轴带发电机及转速发讯装置等附件。
? 根据轴端连接方式的不同，中间轴分为带整锻法兰的中间轴和两端为锥体的中 间轴两种型式。前者为目前大、中型船舶上所广泛采用。其特点是：重量尺寸 小，安装方便，但需要有锻制整锻法兰的锻压设备进行加工，不过法兰也可以 采用焊接连接的型式，可将轴端墩粗进行焊接，或采用v型接缝焊接。如图2－ 34所示。后者一般用于采用滚动式中间轴承的轴。
⒌螺旋桨轴的首部
? 螺旋桨轴的首部是为了安装联轴节之用，其结构型 式有两种：一种安装可拆联轴节，结构与螺旋桨轴 的尾部锥体结构相似；另一种是整锻法兰，结构图 2—18的b图所示。其结构和尺寸可按相关船舶标准 有关数据选定。
轴的防护
? 螺旋桨与轴在海水中形成一对电极，存在一定的电位差，会 使尾轴遭到强烈的电化腐蚀。另外水润滑螺旋桨轴的轴干部 分常裸露于海水中，海水对钢轴也会产生化学腐蚀，所以对 螺旋桨轴必须采取保护措施。一般船舶常常采用的是阴极保 护法和覆盖保护法。
120～ 180
0.14～ 0.20
180～ 260
0.20～ 0.26
260～ 360
0.26～ 0.32
360～ 500
0.32～ 0.40
500～ 700
0.40～ 0.50
轴套表面的圆度和圆柱度
? ⑵轴套表面的圆度和圆柱度的要求见下表。加工时 通常采取在铜套装入艉轴后，同时光车轴颈铜套表 面与艉轴法兰外圆和端面的方法。