船舶传动轴结构
第11节 轴系
水润滑式尾轴工作轴颈用热套法包覆铜套，以防 腐蚀，非工作轴颈包玻璃钢或橡胶保护层
图例：水润滑式尾轴
尾轴铜套整体铸造，大型海船由于尾轴长，铜套 也较长；过长制造和安装都困难，一般不超过600～ 1000mm，否则要分段制造
分段套合则要 注意搭口处水密 性，不允许渗漏； 如果海水自接缝 处渗入，将会造 成尾轴锈蚀，引 起断轴的危险
在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准 靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线
（二）确定轴系理论中心线的方法
根据已确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线
1.拉线法 在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两
端。在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁面内上相应位置开孔， 以使钢丝线穿过。根据首、尾基准点的三维位置调节 钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点，固定后的钢丝 线即代表轴系理论中心线
（2）偏心镗削的方法不奏效时，则需移动主机位置， 改变主机曲轴的中心线，使之与尾轴中心对准
（3）当移动主机位置在高度上变化较大，使主机垫 块厚度增大超过允许值时，就同时移动主机和偏心镗 削，同时改变两端的中心线
若δ总和 总符合规定而中间某处δ和 超 差时，在 不影响正常运转的情况下，继续使用
五、船轴的检修
（1）设置临时支承。一般在距法兰端面（0.18～0.22）L
（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设
临时支承 （2）拆去法兰连接螺栓
图例：临时支撑的位置
（3）测量并计算出各对法兰的偏中值
（4）与标准比较
表9-6
2.轴系两端轴同轴度偏差的检查 主机曲轴和尾轴分别位于轴系的两端，故又将曲
轴和尾轴称为端轴
图例：直尺－塞尺法
船舶推进轴系设计要点解析
第19卷 第11期 中 国 水 运 Vol.19 No.11 2019年 11月 China Water Transport November 2019收稿日期：2019-07-29作者简介：虞 凯，舟山兴舸船舶设计有限公司。
船舶推进轴系设计要点解析虞 凯，李永顺（舟山兴舸船舶设计有限公司，浙江 舟山 316000）摘 要：本文主要介绍船舶轴系设计的步骤和要点，按实际要求并根据船舶类型、营运水域合理设计轴系。
关键词：轴系；设计；条件；要求；计算中图分类号：U662 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）11-0078-03船舶推进轴系作为独立的系统，结构外形较为简单，但作用十分重大，其设计的合不合理直接影响到船舶的安全性能和运行成本。
船舶轴系主要由传动轴（推力轴、中间轴、螺旋桨轴等）传动设备（主机、联轴器、齿轮箱等）、支撑部件（推力轴承、中间轴承、尾管轴承等）、尾密封装置以及其它附件等组成。
轴系的基本作用：主要是连接主机和螺旋桨，并将主机产生的功率通过轴传递给螺旋桨，螺旋桨旋转后产生轴向推力通过轴系传给推力轴承，再由推力轴承传递于船体。
因此，螺旋桨能否正常高效的运转，主要取决于轴系工作的稳定性。
在设计前期轴系材质、强度、结构等需综合合理的考虑，以便船舶性能达到最佳状态。
一、轴系布置设计流程根据船舶类型、用途、吨位、航速；再按船舶主机的功率、转速以及相匹配离合器的传递能力。
确定轴线及轴段的配置；再以轴的长度来决定中间轴承位置、数量和间距等，绘制轴系布置图；在确定完主机和齿轮箱后，根据《规范》计算确定螺旋桨轴、中间轴基本轴径。
且轴的主要尺寸和轴的冷却方式初步确定的前提下，即可进行轴系的强度校核。
然后进行轴系部件结构设计及选型；最后绘制轴系布置图、艉轴尾管总图、螺旋桨轴图、中间轴图、可拆联轴器及有关部件图纸。
船舶轴系必需进行扭振计算，且轴径大于250mm 时需要合理校中计算。
二、轴系设计考虑的条件船体线型、主机参数、齿轮箱参数、螺旋桨参数、船体结构、主机位置、螺旋桨位置、尾轴尾管、尾柱／轴承支架位置、润滑和密封型式等。
船舶动力系统技术的发动机与传动系统
船舶动力系统技术的发动机与传动系统随着航运业的发展和技术的不断进步，船舶动力系统的技术变得越来越成熟、完善，成为了船舶运行中的难解难题之一。
在整个船舶动力系统中，发动机和传动系统是其中最重要的两个组成部分。
本文将深入探讨船舶动力系统技术的发动机与传动系统，对其进行详细的分析和解读。
发动机的类型和特点发动机是船舶动力系统中最重要的部分之一，是整个系统的心脏。
在船舶中，常用的发动机系统包括柴油、汽油和气体涡轮发动机等。
这些不同类型的发动机有着自身的特点和应用场景。
其中，柴油机是最常用的发动机之一，具有以下特点：1. 高效能：柴油机的热效率高，能够从每加仑燃料中获得更多的能量。
2. 经济实用：柴油机具有低油耗、长寿命等特点，从整体成本上看更为经济实用。
3. 稳定可靠：柴油机结构简单，功率大，寿命长，因此稳定可靠。
而汽油发动机则主要应用在小型的船舶和高速船舶上。
汽油发动机具有以下优点：1. 重量轻：汽油发动机可以做得比较小巧，所以在小型船只上应用较为普遍。
2. 噪声轻：汽油发动机振动小，噪声相对较小。
3. 高性能：汽油发动机的功率比柴油发动机高，适合在高速船上应用。
除此之外，还有一种比较新的发动机类型——气体涡轮发动机。
它主要应用于LNG船舶，具有以下主要特点：1. 节能环保：气体涡轮发动机的燃料为天然气，不含硫、杂质等污染物，是一种非常环保的发动机。
2. 高效能：气体涡轮发动机的效率高，相对于柴油发动机，燃油消耗少，发电效率高。
3. 可靠性高：气体涡轮发动机具有非常高的可靠性，即使在恶劣环境下，也能够正常工作。
船舶传动系统的结构和特点发动机是船舶动力系统的心脏，传动系统则是整个系统的骨架。
它负责将发动机的动力传输到船体上，使船舶能够行驶。
传动系统的主要结构包括传动轴、减速器、推进器等。
下面，我们来逐一介绍这些组成部分。
传动轴：传动轴是将发动机的动力传输到船体上的重要部分。
在传动轴上，还可以安装一些辅助设备，如自动变速器、离合器等。
船舶动力系统教学课件 5-2 船舶推进轴系和传动设备
轴线的数目、长度、位置及布置
轴线：也称轴系理论中心，主机（推进 机组）输出法兰中心和螺旋桨中心的连 线
轴线的数目：取决于船舶类型、航行能 力、生命力、主机形势及数量、经济性、 可靠性等因素
一般民用船舶<=3
大型货船、油船：单轴线 客船、拖船、集装箱船：两根轴线 航速高、操纵灵活、机动性好、工作可靠， 吃水受限
工作可靠、寿命长：符合规范，有足够刚度、强度 尽可能采用标准化结构：安装维护容易，缩短修
船周期，提高可靠性
传动损失小：正确选择轴承数目、型式、布置位置、
润滑方式
良好抗震性能：在运营转速范围内不产生扭转共振、
横振共振，即设计阶段进行临界转速计算
对船体变形敏感性小：船体变形会引起 轴承位置变化，导致附加应力和负荷， 设计考虑
轴的额定转速 轴材料抗拉强度的下限值, N/mm2校核
以中间轴为例 1. 计算剪应力（主机扭矩引起） 2. 计算弯曲应力（中间轴自重产生） 3. 计算压缩应力（螺旋桨推理产生） 4. 计算弯曲应力（安装误差引起） 5. 合成应力 6. 计算安全系数，考察是否超过规定
军用舰船：三轴/四轴 提高生命力、航速、机动性
轴线是直线，其长度和位置取决于两个 端点（前：主机输出法兰，后：螺旋桨 桨毂中心）
轴线布置的原则
对称布置：设备质量的平衡、布置和操作 的便利
单轴系：纵舯剖面 双轴系 三轴系：
尽可能与船体基线平行：推进效率高
But，主机输出法兰位置较高，船舶吃水浅， 为保证螺旋桨的浸没深度倾斜角α
125 dzh lm 200 dzh
lm : 最大允许轴承跨距c，m dzh：中间轴直径， cm
实际设计中，采用较大的跨距受到多 方限制
轴系临界转速限制：轴系跨度大临界 转速下降，当临界转速进入主机转速区 内，会造成共振破坏
第五章 船舶推进装置
第五章船舶推进装置第一节船舶推进装置的传动方式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率方式不同可分为以下几种。
一、直接传动直接传动是主机动力直接通过轴系传给螺旋桨的传动方式。
在这种传动方式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理方便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，一般不会出现大问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率高。
主机多为耗油率低的大型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较高。
（3）工作可靠，寿命长。
因此普遍应用于大、中功率的民用船上。
其缺点是：整个动力装置的重量尺寸大，要求主机有可反转性能，非设计工况下运转时经济性差，船舶微速航行速度受到主机最低稳定转速的限制。
二、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动力传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的一种传动方式。
根据中间传动设备的不同，又可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速比，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置比较自由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同心布置也可以不同心布置，以改善螺旋桨的工作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不用换向，使主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性提高。
（4）有利于多机并车运行及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动方式多用于中小型船舶以及以大功率中速柴油机、汽轮机和燃气轮机为主机的大型船舶。
近年来由于动力装置节能的需要，提高螺旋桨的推进效率越来越被人们重视，而采用大直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利用直接传动方式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速一般也不低于90r/min。
第15讲 尾轴.
三、尾轴
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。
三、尾轴
三、尾轴
螺旋桨轴大体分为两种，其主要区别 在于首部结构的不同，可拆式法兰的螺旋桨 轴，和整体式法兰的螺旋桨轴。可拆式法兰 的尾轴可在船外进行拆装，整体式法兰的螺 旋桨轴必须在船内进行拆装。整体式法兰要 求顶锻。如船厂无顶锻设备，也可采用焊接 结构。
1、锥体部分的主要尺寸
锥体长度lZ =(1.6～3.3)dTZ 小端直径dXZ=dTZ-KlZ 大端直径dTZ：多取螺旋桨轴直径dj或略 小于dj。
2、螺纹部分的主要尺寸
螺纹直径dW=(0.75～0.90)dTZ 螺纹长度lW=dW 为了避免紧固螺帽松动，习惯上多将尾 螺纹的旋向设计成和螺旋桨的回转方向相反 。
三、尾轴
三、尾轴
螺旋桨轴上装有轴套或者直接与尾轴 承接触的部位称轴颈，轴颈之间的部位称轴 干，螺旋桨轴的尾部制成锥体以供安装螺旋 桨之用，前端则制成锥体以安装可拆式联轴 节或制成整锻法兰的型式与中间轴相连，首 尾两端螺纹部分为安装紧固螺母之用。
三、尾轴
㈠螺旋桨轴的尾部结构 ㈡轴干与轴颈 ㈢轴套 ㈣轴的防护 ㈤螺旋桨轴的首部
3、键槽部分的主要尺寸
键长lj=(0.9～0.98)lZ 键宽bj：双键时 ，bj=(0.17～0.17)dTZ 单键时，bj=(0.2～0.3)dTZ 键高hj=(0.5～0.6)bj 在设置双键时，二者成120°或180°角度 。
3、键槽部分的主要尺寸
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。
第五章船舶推进装置
第五章船舶推进装置第五章船舶推进装置第⼀节船舶推进装置的传动⽅式船舶推进装置按传递到螺旋桨功率⽅式不同可分为以下⼏种。
⼀、直接传动直接传动是主机动⼒直接通过轴系传给螺旋桨的传动⽅式。
在这种传动⽅式中，主机和螺旋桨之间除了传动轴系外，没有减速和离合设备，运转中螺旋桨和主机始终具有相同的转向和转速。
它的主要优点是：（1）结构简单，维护管理⽅便。
只要安装时定位正确，平时管理中注意润滑冷却，⼀般不会出现⼤问题。
（2）经济性好，传动损失少，传动效率⾼。
主机多为耗油率低的⼤型低速柴油机。
螺旋桨转速较低，推进效率较⾼。
（3）⼯作可靠，寿命长。
因此普遍应⽤于⼤、中功率的民⽤船上。
其缺点是：整个动⼒装置的重量尺⼨⼤，要求主机有可反转性能，⾮设计⼯况下运转时经济性差，船舶微速航⾏速度受到主机最低稳定转速的限制。
⼆、间接传动间接传动是主机和螺旋桨之间的动⼒传递除经过轴系外，还经过某些特设的中间环节（离合器、减速器等）的⼀种传动⽅式。
根据中间传动设备的不同，⼜可分为只带齿轮减速器；只带滑差离合器和同时具有齿轮减速器和离合器三种。
它的主要优点是：（1）主机转速可以不受螺旋桨要求低转速的限制。
只要适当选择减速⽐，就可使主机的转速适应螺旋桨的转速要求。
（2）轴系布置⽐较⾃由。
主机曲轴和螺旋桨轴可以同⼼布置也可以不同⼼布置，以改善螺旋桨的⼯作条件。
（3）在带有倒顺车离合器的装置中，主机不⽤换向，使主机结构简单，⼯作可靠，管理⽅便，机动性提⾼。
（4）有利于多机并车运⾏及设置轴带发电机。
间接传动的主要缺点是轴系结构复杂，传动效率较低。
这种传动⽅式多⽤于中⼩型船舶以及以⼤功率中速柴油机、汽轮机和燃⽓轮机为主机的⼤型船舶。
近年来由于动⼒装置节能的需要，提⾼螺旋桨的推进效率越来越被⼈们重视，⽽采⽤⼤直径低转速螺旋桨是有效途径。
在70年代初，低速柴油机利⽤直接传动⽅式带动的螺旋桨转速多在100r/min以上，中速机通过减速箱减速⼀般也不低于90r/min。
传动轴的概述
传动轴的概述
传动轴是一种用于传递动力和转矩的机械元件，通常被用于连接两个旋转部件，例如发动机和车辆的驱动轮。
以下是传动轴的一般概述：
1. 结构形式：传动轴通常由金属材料制成，外形呈圆柱形。
它一般由两端的轴头和中间的轴管组成。
2. 功能：传动轴的主要功能是传递动力和扭矩，使得发动机产生的动力能够传递到车辆的驱动轮上，从而推动车辆运动。
3. 类型：根据不同的传动方式，传动轴可以分为直传动轴、万向传动轴和传动联轴器等不同类型。
4. 安装方式：传动轴通常通过安装在各种机械设备中，如车辆的传动系统、工程机械等。
5. 维护：传动轴作为车辆或机械设备的重要零部件，需要定期进行润滑和检修，以确保其正常工作状态。
总的来说，传动轴作为机械传动系统中的重要组成部分，起着连接和传递动力的关键作用，广泛应用于汽车、工程机械、航空航天等领域。
船舶轴系
船舶轴系设计2.1轴系的任务船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，承担着将主机发出的功率传递给螺旋桨，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体实现推船航行的目的。
•船舶轴系的结构较为简单，但作用十分重大，维护管理好轴系，对保证船舶的安全航行至关重要。
2.2轴系的组成•船舶轴系是从主机输出端法兰起至艉轴为止，连接主机和螺旋桨。
对于直接传动的推进系统，包括传递功率的传动轴及其轴承等零部件，主要有:推力轴和推力轴承、中间轴和中间轴承、尾轴和尾轴承以及其他附件等；对于间接传动的推进系统，除有上述传动轴和轴承外，还有离合器、弹性联轴器和减速齿轮箱等部件。
3.轴系的种类•单轴系4.5.双轴系轴系工作条件及故障•船舶轴系的主要零件——中间轴、艉轴等虽然结构简单，但尺寸大，重量大，一般轴长无与轴径d之比均超过10，所以是扰性轴，容易产生变形。
轴系位于船体水线以下部位，运转时不仅受到主机传递的扭矩作用、轴系自重引起的弯曲变形，而且还受到螺旋桨产生的阻力矩和推力作用。
此外，还受到轴系校中、安装、船体变形、船舶振动及螺旋桨水动力等引起的附加应力的周期作用。
船舶主机的紧急停车、频繁机动操车，或者在台风、大浪中剧烈摇摆时，上述情况就更加严重，并使轴承负荷加重。
传动轴工作表面与轴承的相对运动还会产生过度磨损，在海水和滑油介质中受到腐蚀。
所以，船舶轴系在运砖中会产生声音异常、振动、轴承温度升高、传动轴磨损加剧、密封装置漏泄等损坏，严重对甚至产生断轴事故。
轮机人员应作好日常的维护修理，使轴系处于良好的技术状态并应掌握船舶轴系的有关理论知识和实际检验方法轴系布置设计流程•首先确定轴线及轴段的配置；•再决定轴承位置和间距等，绘制相关草图；在根据规范计算确定了基本轴径、且轴的主要尺寸初步确定的前提下，即可进行轴系的强度校核。
有些船舶轴系还要进行必要的振动计算和合理校中计算；•然后进行轴系部件结构设计及选型; •最后绘制轴系布置图、艉轴尾管总图及有关部件图纸。
传动轴结构
㈣传动轴的材料
传动轴的材料应具有高强度、可塑、 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。 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 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 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代替。 轴和螺旋桨轴也可用热轧圆钢来代替。 一些裸露在水中的轴还常常选用不锈钢， 一些裸露在水中的轴还常常选用不锈钢，国际上常 用的是316不锈钢（美国AISI标准） Cr18Ni9 用的是316不锈钢（美国AISI标准）。1Cr18Ni9Ti 舰艇及高速船为减轻轴系重量，可采用合金钢 ， 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) 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， 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。 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、 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 》 合规范规定的数据 。 详见 《 轴系锻件技术要求》 CB/T1159-98。 CB/T1159-98。
180～ 180～ 260
260～ 260～ 500
500～ 500～ 800
＞800
≤0.025 ≤0.035
≤0.045 ≤0.055 ≤0.065 ≤0.075
螺旋桨轴铜轴套的厚度
轴套的厚度可按下表选定: 轴套的厚度可按下表选定: 单位mm 单位mm d是轴承档处基本直径
第二章-船舶推进装置-PPT
船舶推进装置
Marine Propulsion Installation
船舶推进装置
第一节 船舶推进装置的传动方式 第二节 传动轴系 第三节 动力传递设备 第四节 螺旋桨 第五节 可调螺距螺旋桨 第六节 侧推器及其管理 第七节 船舶推进装置的管理
船舶推进装置
第一节 船舶推进装置的传动方式 第二节 传动轴系 第三节 动力传递设备 第四节 螺旋桨 第五节 可调螺距螺旋桨 第六节 侧推器及其管理 第七节 船舶推进装置的管理
无轴隧：尾机舱 有轴隧：中机舱
轴隧高度：2米左右 轴隧设：水密门、逃生口
水密门要求：关闭时间<90秒；船横倾15 度时，两侧、远距离可操作；有指示、报警。
轴线的布置
基准点 首端：主机输出法兰中心或减速齿轮法兰中心 尾端：桨中心
理想轴线 应与船体的龙骨线平行
倾斜角α 轴线向尾部偏斜的角度。见图3 一般， α<= 5°
主机发电机
主配电板
主电动机
螺旋桨
优点： 1）机桨之间无机械联系 2）主机转速不受螺旋桨转速的限制 3）船舶机动性好 4）主电动机对外界负荷变化适应性好
缺点： 1）历经两次能量转换，传动效率低 2）动力装置重量、尺寸大，造价高
应用： 破冰船、拖船、渡船等
吊仓式推进器
吊仓式推进器的结构与Z型传动装置类似，但工作原理不同， 属于电力传动范畴
偏斜角β 轴线在水平投影面上偏离船舶纵中垂面的角度。见
图4 一般， β<=3°
图3 轴系的倾斜角α
图4 轴系的偏斜角β
轴承的布置
要求： 位置应位于船体刚性加强的部位 一段中间轴设一个中间轴承
中间轴承间距L的影响 过小：易产生附加负荷 过大：轴的挠度增加 轴承负荷不均匀 易横向振动 制造、安装困难 易产生共振
船舶推进装置
图6 中间轴和推力轴的结构图
1-连接法兰 2-轴干 3-甩油环 4-轴颈 5-推力环
中间轴、推力轴﹑中间轴承和推力轴承
中间轴承 作用： 减少轴系挠度和承受中间轴重量 承受轴系变形等所造成的附加径向负荷 通常只设下瓦 滑环式：结构见图7 缺点：低转速下，易润滑不良 固定油盘式：结构与滑环式中间轴承类似，只是滑环固定 在轴上。 优点：低转速下运转，润滑可靠 在大型船舶上应用较多
油润滑尾轴承密封装置
首密封：防止润滑油到机舱 尾密封：防止润滑油漏泄到舷外和海水进到滑油中 结构见图15 润滑油循环原理见图16
图15 辛泼莱克司（改进型）密封装置
1-耐磨衬套 2-定位夹 3-后压板 4-支承环 5-中间环 6-磨损检测器 7-后壳体 8-尾轴管 9-橡胶密封圈 10-密封橡胶
图12 白合金尾轴承结构简图
1-首密封 2-前轴承 3-尾轴承 4-后轴承 5-尾密封
尾轴密封装置
要求： 工作可靠 耐磨性好 摩擦耗功少 散热性好
水润滑尾轴承密封装置
仅设首密封装置 作用:防止舷外水流入船内
结构见图14
进水管作用：润滑；冷却；冲走轴承内积存泥沙
图14 填料函型密封装置简图
1-冷却水进水管 2-尾轴管 3-填料压盖 4-填料箱外壳 5-填料 6-尾轴铜套 7-放水管 8-轴承衬套 9-尾轴
吊仓式推进结构图示
吊仓式推进装置实例
其它传动方式
如调距桨装置、喷水推进器传动装置 推进装置设计方案参下图： 可反转 低速柴油机 不可反转 减速齿轮箱 减速齿轮箱 可反转 定距桨 调距桨 定距桨
中速柴油机 不可反转
倒顺车离合器减速齿轮箱
减速齿轮箱
调距桨
选择传动方式需要考虑的因素
船舶轴系和螺旋桨课件
智能监测和维护
采用先进的智能监测和维护技术，对轴系进行实时监测和故障诊断， 及时发现和解决潜在问题，提高轴系的使用寿命和可靠性。
03
船舶轴系安装与维护
船舶轴系的安装工艺
01
02
03
轴系定位与测量
在安装前，对轴系各部件 进行精确测量和定位，确 保轴系安装的准确性和稳 定性。
05
螺旋桨设计
螺旋桨设计的基本原则
高效推进
螺旋桨设计应追求高效的推进 效果，确保船舶在各种工况下
都能获得良好的推进性能。
稳定性
设计时应考虑螺旋桨的稳定性 ，避免因振动、空泡等原因导 致性能下降或损坏。
耐久性
螺旋桨应具备足够的耐久性， 能够承受长时间的使用和各种 环境因素的影响。
经济性
在满足性能要求的前提下，应 尽量降低螺旋桨的设计成本和
04
螺旋桨介绍
螺旋桨的定义与组成
总结词
螺旋桨是船舶推进系统的重要组成部分，由桨叶、桨毂和支承结构组成。
详细描述
螺旋桨是一种旋转推进器，通过高速旋转产生推力，使船舶前进或后退。它通 常由桨叶、 叶和传动轴的部分，支承结构则是用来固定螺旋桨的。
船舶轴系的应用与发展
总结词
船舶轴系作为船舶动力系统的重要组成部分，其应用 和发展受到广泛关注。
详细描述
随着航运业的发展和技术的不断进步，船舶轴系的应 用和发展也日益受到关注。一方面，为了提高船舶的 稳定性和舒适性，人们不断改进船舶轴系的设计和制 造工艺；另一方面，随着环保意识的提高和新能源的 推广应用，船舶轴系也在向节能、减排、环保的方向 发展。未来，随着科技的进步和应用需求的不断提高 ，船舶轴系将会更加智能化、高效化和环保化。
船舶动力系统与轴传动
随着环保要求的日益严格和能源结构的转变，船舶动力系统面临着减少排放、降 低能耗、提高可靠性等技术挑战，需要不断创新和研发新技术来应对。
PART 02
轴传动原理与结构
轴传动基本概念
轴传动定义
轴传动是指通过联轴器将动力源 （如发动机）的扭矩传递给船舶 推进器（如螺旋桨）的一种传动 方式。
轴传动优势
污。
定期保养
根据设备使用情况和厂家建议，制 定定期保养计划；对轴承、齿轮等 易损件进行定期检查、更换或维修 。
专业维护
委托专业维护团队进行定期全面检 查和维护保养，确保轴传动系统长 期稳定运行。
PART 06
故障诊断与排除方法
常见故障类型及原因分析
动力系统故障
可能由于发动机、涡轮机或电动机等 部件损坏、磨损、过热或润滑不良导 致。
。
强度计算与校核方法
有限元分析法
利用有限元分析软件对 轴传动系统进行强度计
算和应力分析。
经典力学法
基于材料力学和弹性力 学理论，采用经典力学 方法对轴传动系统进行
强度校核。
疲劳强度评估
考虑交变应力和疲劳载 荷对系统的影响，进行
疲劳强度评估。
实验验证
通过实验手段对强度计 算结果进行验证，确保 设计的安全性和可靠性
。
振动噪声控制策略
减振降噪设计
在轴传动系统设计中充分考虑减振降噪措施 ，如采用低噪声轴承、减振器等。
动态平衡技术
对旋转部件进行动平衡处理，降低因不平衡 引起的振动和噪声。
隔振措施
在船舶结构中设置隔振器或隔振垫，减少振 动传递和噪声辐射。
监测与诊断技术
应用振动和噪声监测与诊断技术，及时发现 并处理异常振动和噪声问题。
船舶传动轴计算
目的和意义
随着船舶动力系统的不断发展， 对传动轴的性能要求也越来越 高。
精确的传动轴计算能够确保船 舶的安全运行，提高推进效率， 降低能耗和维护成本。
正确的计算方法对于船舶设计、 建造和运营具有重要意义。
02
船舶传动轴概述
船舶传动轴的定义和作用
定义
船舶传动轴是船舶动力系统中的重要组成部分，用于连接船舶发动机和推进器， 传递扭矩和功率。
03
船舶传动轴的计算方法
传动轴的直径计算
总结词
根据船舶的功率和转速，以及轴的材料和许用应力，计算出轴的最小直径。
详细描述
在确定船舶传动轴的直径时，需要考虑船舶的功率、转速、轴的材料以及许用应 力等因素。通常采用经验公式或有限元分析方法进行计算，以确保轴的强度和刚 度满足要求。
传动轴的转速计算
总结词
详细描述
在计算传动轴的扭转应力时，需要考虑轴上 的扭矩、截面尺寸、轴的材料以及许用应力 等因素。通常采用材料力学公式或有限元分 析方法进行计算，以确保轴的扭转应力在允 许范围内，并保证轴的强度和刚度。
传动轴的振动计算
总结词
根据轴上的动态载荷和支撑条件，以及轴的材料和阻尼特性，计算出传动轴的振动频率 和振幅。
作用
船舶传动轴的作用是将发动机产生的扭矩和功率传递给推进器，以推动船舶前 进。同时，传动轴还可以通过变速和转向装置实现船舶的变速和转向控制。
船舶传动轴的种类和特点
种类
根据不同的分类标准，船舶传动轴有多种类型。按照结构形 式可分为整体式和分段式；按照材料可分为钢、铸铁、铜合 金等。
特点
整体式传动轴结构简单，易于安装和维护；分段式传动轴可 以根据需要灵活配置，适用于大型船舶。钢制传动轴强度高 、耐腐蚀性好；铸铁传动轴成本低、易加工；铜合金传动轴 导热性好、可用于高速转动。
船舶齿轮传动轴的受力均衡与分析
船舶齿轮传动轴的受力均衡与分析船舶齿轮传动是现代船舶中常见的动力传动形式之一，通过将驱动轴上的齿轮与被动轴上的齿轮进行啮合，将动力由发动机传递给船舶的推进装置，实现船舶的前进。
在这个传动过程中，船舶齿轮传动轴承受着各种力的作用，因此，确保船舶齿轮传动轴的受力均衡是保证传动系统稳定运行的重要一环。
本文将对船舶齿轮传动轴的受力均衡与分析进行详细介绍。
在船舶齿轮传动系统中，齿轮传递的动力会产生多种受力，包括扭矩、弯矩、径向力等。
为了保证船舶齿轮传动轴在工作中不产生过大的变形和扭曲，需要进行力学计算和分析，以确保传动轴能够承受力的作用。
其受力均衡与分析需要考虑以下几个方面：1. 受力分析：船舶齿轮传动轴的受力主要来自于齿轮传递的扭矩和径向力。
扭矩是由发动机输出的动力通过齿轮传递到船舶推进装置的力，而径向力则是由齿轮与齿轮之间的啮合作用所产生的力。
在进行受力分析时，需要考虑齿轮的尺寸、材质、啮合角等因素，以确定具体的受力情况。
2. 强度计算：在进行船舶齿轮传动轴的受力均衡与分析时，需要进行强度计算，以确定传动轴所能承受的最大载荷。
强度计算主要考虑传动轴的截面形状、材质及工作环境等因素。
通过应用强度学原理和材料力学知识，可以确定传动轴的最大允许扭矩和最大允许的径向力。
3. 材料选择：因为船舶齿轮传动轴需要承受较大的载荷，所以在材料的选择上需要注意材料的强度和耐磨性。
常见的传动轴材料有碳素钢、合金钢和不锈钢等，根据具体的工作环境和要求选择合适的材料。
4. 结构设计：在船舶齿轮传动轴的受力均衡与分析中，结构设计是一个重要的环节。
合理的结构设计可以减少受力集中，提高传动轴的强度和刚度。
例如，可以采用实心轴或者多边形截面轴等结构形式，以增加传动轴的强度和刚度，提高其承载能力。
除了受力均衡与分析，还需要关注传动轴的运行状况和维护保养。
定期进行传动轴的检查，包括检查轴的表面状况、啮合噪声和轴承温度等，及时发现问题并进行维修和更换。
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
＞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
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。
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dW=(0.75～0.90)dTZ ，螺纹长度lW=dW 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。
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。
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