船舶轴系与轴系布置设计
船舶动力装置课程设计轴系计算说明书
华中科技大学船舶与海洋工程学院轮机工程专业民用船舶动力装置课程设计轴系计算说明书一、轴系计算(一)、概述本船为内河船，设单机单桨。
主机经减速齿轮箱减速后将扭矩通过中间短轴传给螺旋桨轴和螺旋桨。
考虑到长江水质较差，泥沙较多，若采用水润滑，则污物可能进入艉轴装置造成堵塞，故润滑方式采用油润滑。
本计算按《CCS钢质内河船舶建造规范》（2009年）（简称《钢内规》）进行。
(二)、已知条件(三)、轴直径的确定根据《钢内规》8.2.2进行计算，计算列表4.1如下：表4.1轴直径计算根据计算结果，取螺旋桨轴直径为 350 mm，中间轴直径为 280 mm。
二、强度校核1.尾轴强度验算轴设计过程中艉轴承、密封装置、联轴节的选型如下：a．艉轴轴承选自东台市有铭船舶配件厂，规格如下：b．油润滑艉轴密封装置选自东台市有铭船舶配件厂，规格如下：c．联轴节采用船厂自制。
尾轴危险段面的确定根据图4-1计算如下：图4-1尾轴管结构简图（1）相关尺寸确定已知L=880mm，L b=440mm，R=350mma螺旋桨轴尾部锥长l=（1.6~3.3）R=2.2*R=780mm，z对于白合金轴承，支撑点到后端面的距离u=0.5L=0.5*880=440mm。
而后密封装置的长度为215mm，再加上适当间距约为60mm，则：螺旋桨轴尾部锥面中心至后轴承中心距离a为：a=780/2+440+215+60=1105mm螺旋桨轴尾部锥面后端面至后轴承中心距离b为：b=1105+780/2=1495mm由布置总图得后轴承的后端面距前轴承中心约为4739mm，则：前后轴承支撑点距离l为：l=4739-440=4299mm因为后轴承后端面距齿轮箱有约7130mm，考虑到齿轮箱的周和联轴节等，法兰端面到前轴承支撑点距离为：d=7130-4299-440-769=2391mm因为联轴节长845mm ，则法兰重心到前轴承支撑点距离为： c=2391-845=1546mm（2）双支承轴承负荷计算： a ．后轴承压力= 15873.21 N式中：g —9.81N/kg 1—前后轴承支撑点距离，4.299ma---螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m b —桨毂后端面到后轴承支撑点距离，1.495m c —法兰重心到前轴承支撑点距离，1.546md —法兰端面到前轴承支撑点距离，2.391m G 0—法兰重量，1180kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kgq c —轴本身重量产生的均布负荷 ，q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/mb ．前轴承总压力⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++=l a Q l 2b q l c)(l G l 2d l q g B 2c 02c）（B R = 4596.65 N 式中：g —9.81N/kg 1—前后轴承支撑点距离，4.299ma---螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m b —桨毂后端面到后轴承支撑点距离，1.495m c —法兰重心到前轴承支撑点距离，1.546md —法兰端面到前轴承支撑点距离，2.391m G 0—法兰重量，1180kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kgq c —轴本身重量产生的均布负荷 ，q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m1．截面E —E 的弯矩/2a 2L q g 2L R 2L a g Q M 2A cA A AB EE ⎪⎭⎫⎝⎛+⋅⋅-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅-=- = —63745.48N ·m式中：g —9.81N/kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kg a —螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m R A —后轴承支反力，15873.21 N L A —后轴承长度，0.88m q c —轴本身重量产生的均布负荷q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m其中d c 为尾轴直径，350mm 2．截面K －K 的弯矩c2B A B KK 2gq )Q -(R a g Q M g ⋅+⋅⋅-=-= —5093.61N ·m式中：g —9.81N/kgQ B —螺旋桨及附件重量，4079.51kg a —螺旋桨中心至后轴承中心距离，1.105m R A —后轴承支反力，15873.21 N q c —轴本身重量产生的均布负荷q c=0.00622c d =0.0062×3502=759.5kg/m其中d c 为尾轴直径，350mmK K E E M M -->，取E E M -=—63745.48N ·m 作为计算弯曲力矩。
轴系安装及主机定位工艺规程
一轴系安装的注意事项：1 在进行轴系吊装前应仔细检查吊运工具，如吊素、眼板、卸扣等应安全可靠。
2 在整个施工过程中要严格遵守有关安全操作规程。
二主要参考图纸资料：1 轴系布置图（M252-104）2 尾管轴承详细图（B01-A060-11922）3 主机安装图（M250-205）4 螺旋桨图（M252-105）5 机舱布置图（M250-107）6 分段划分图7 尾管密封装置工作图三. 机舱后部区域底层分段合拢精度控制要点：为了确保轴系安装的精度要求，在分段制造、合拢中应满足相关文件的精度要求。
(参见精度作业指导书)特别在进行机舱后部区域低层分段合拢时，要对相关各段的位置精度进行严格控制。
四轴系安装前——照光采用工具及布置图图1FIG. 1光靶“3”的材料为5mm钢板，高度约4米左右，外圆直径约为1米五轴系中心线确定的条件：1 机舱前壁以后，主甲板以下主船体成型。
2 舵机平台以下焊接完。
3 轴系区域内主要辅机机座装焊完成，除主机以外的一般设备就位。
4 船体垫墩、支柱受力均匀、稳定牢固，不允许随意移动。
5 照光所用的仪器及测量工具应校验合格。
六轴系中心线的确定轴系中心线的确定应根据季节温度变化来进行，夏天一般在晚上8-9点进行,冬天一般在下午5点左右进行, 或在阴天进行，在轴系中心线的确定过程中，船上不应有能够导致船体变形的工作在进行。
1 船体尾部理论轴中心面的确定。
①以坞底平面上船体中心线的延伸点为基准，调整激光经纬仪“1”的轴线直至与船中心线重合。
②将激光经纬仪“1”射出的光点延伸到船坞尾部光靶“3”上，根据机舱区域舱底龙骨平整度数据平均值为基线高度并在垂直方向向上平移轴系高度+船体板厚，则此点为轴系轴线上一点。
以此点作为基点并打好样冲点，同时将激光经纬仪旋转180°将光点投射到尾柱平面上，并打好样冲，这样就可初步确定轴系尾部理论垂线。
2 机舱内轴系中心线的确定在机舱与尾管前平面适当位置设立一激光经纬仪“2”，将光点延伸到船体外部的光靶“3”，使之与光靶“3”上的样冲点重合。
船舶轴系安装
吊 钩； 吊 环； 尾 轴； 木 墩； 螺旋桨；
卡箍
下降，插入锥孔内，然后再吊起尾轴。此时为防止螺旋桨与尾轴一起被吊起，应用大锤敲击
螺旋桨，使之与锥体易于脱开。
根据螺旋桨锥孔沾油情况刮磨锥孔，可用风砂轮刮磨，使锥孔与锥体贴合基本均匀，然
后可用刮刀进一步按技术要求刮磨。当刮配至贴合面积达到 左右时，将尾轴上的假键换
行刮配。通常只刮削锥孔而不刮削锥体（但对于大直径低速运转的尾轴，也可适当刮削其锥
体），所以一般在螺旋桨锥孔上留有刮削余量。
螺旋桨锥孔 与尾轴锥体刮配 后， 应保证其接合面在全长上均匀贴合，在销键装配后检查
时，贴合面积要求达到总接触面积的 以上，并用涂色检查，要求在
面积内不
少于
点。为不使尾轴小端负荷集中，螺旋桨锥孔与尾轴配合的大端，其接触情况应较
法兰如用圆柱形连接螺栓时，
其紧配螺栓数目应不少于连接螺栓
总数的 ， 但 至 少 为 只，并要
求松紧螺栓间隔排列。紧配螺栓与
螺栓孔的配合加工精度应按规定要
求，其不柱度方向应为顺锥（顺着
安装的方向），螺栓只准进口端
小，螺栓孔只准进口端大。
螺栓在装配后，应有拧紧余量
，其值为
，如图 所
示。螺栓头或螺母的支撑面与法兰
部分所代替。单轴系的轴系中线常布置在船 舶的中线面上，并与船体基线成水平。双轴 系的轴系中线一般对称地布置在两舷，且向 船尾与基线有一定的纵向倾斜角度，而某些 快艇或小艇其轴系中线则有较大的倾斜角。
图
轴系简图
主 机； 推力轴 推力轴承； 中间轴 隔
舱 壁 填 料 函； 中间轴承； 尾 轴； 尾轴 毂 ；
对于大型螺旋桨采用液压套合安装时，则螺旋桨锥孔与尾轴锥孔无需刮配，只需按技术
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。
船舶轴系设计与计算
3.3.3.3 规定的螺 旋桨轴长 度以前的 螺旋桨轴 或尾管轴 到尾尖舱 舱壁部分
旋桨轴
的直径
1.0 1.0 ① ②⑤
1.10 ②⑤
1.10 ③⑤
1.20 ④⑤
1.10
1.10
1.20
1.26
1.15
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基本直径 计算 d = FC3 Ne ( 560 )
ne σ b +160
• 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。
• 推荐公式： l ≤ 125 d
• 最小跨距：
l ≤ 142 d
lmin
≥
24.93
d
2 z
aj
=
840EI 5l 3
N
/ mm
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• 螺旋桨轴、轴承及尾管装置设计 – 确定尾轴承间距（见课本P38） – 确定螺旋桨轴结构 – 设计尾管装置 – 螺旋桨轴静强度校核(见附录1) – 画螺旋桨轴简图 – 画尾管装置总图
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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
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• 轴系设计计算
设计流程
1）基本轴径的计算
螺旋桨轴直径 (仅供 参考 ）
参考《民用船舶动力装置》（张乐天）P40 表2-3-1
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• 轴系设计计算
1）基本轴径的计算 中间轴轴颈直径
设计流程
船舶轴系和舵系安装过程受力分析与安全控制
船舶轴系和舵系安装过程受力分析与安全控制摘要：轴、舵系安装是船舶工业设计和制造的重要组成部分,直接关系到整个船舶设计和建造的质量和效果。
定位是轴安装中不可缺少的一部分,影响轴安装的效果。
因此,有必要加强对轴、舵系安装设计工作的研究,明确轴、舵系的安装要求、安装方法和安装点,以保证轴、舵系安装的准确性和质量,提高船舶机械设备制造的整体水平。
基于此，本文章对船舶轴系和舵系安装过程受力分析与安全控制进行探讨，以供参考。
关键词：船舶轴系；舵系；安装过程；受力分析；安全控制引言船舶轴、舵在设计和建造过程中，其安装状态直接影响船舶的安全和可靠性，而在安装前，需要经过机械的精加工处理和检验，因此需要进行强有力的精度控制。
船舶轴系的基本任务是将主机的功率传给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力传给船体，以推动船舶运动。
船舶舵系的基本任务是将舵机的扭矩传给舵叶，同时又将舵叶摆动产生的水流偏移推力传给船体，以推动船舶转向。
一、船舶轴系设计研究概述船舶轴系装置是船舶动力中的主要组成部分。
轴系的工作优劣，将直接影响船舶的推进特性和正常航行，并对船舶主机的正常运转有着直接的影响。
所以，轴系的设计、加工制造、安装及调试均需有较严格的技术要求，并且应符合有关船舶技术标准和船舶规范。
为满足现代船舶的要求，保证轴系能在各种航行工况和恶劣环境下可靠工作，轴系应具有：1）足够的小、强度和刚度，对船体变形适应性强； 2）传动损失；3）工作中避免发生横向、纵向和扭转的共振； 4）良好的密封、润滑和冷却；管理维护方便。
由于船的任务和要求不同，使得船体型线和动力装置型式不同，轴系所包括的具体组成部件也不完全一样。
一般情况下，从主机曲轴法兰起，到螺旋桨止，主要包括：弹性联轴节、减速齿轮箱、推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、联轴节、艉轴和艉轴管等，另外还有离合器和隔舱填料函等总称为轴系（参见图1示意图）。
图1船舶主推进系统--轴系示意图1-导流罩 2-液压螺母 3-螺旋桨 4防渔网割刀 5-防渔网环 6-防护罩 7-艉管后密封 8-艉管9-螺旋桨轴10-艉管前密封 11-液压联轴节 12-液压紧配螺栓 13-中间轴承 14-中间轴15-液压紧配螺栓二、船舶舵系设计研究概述船舶舵系装置是船舶航向中的主要组成部分。
轴系
• 轴线及轴段长度的确定
轴线是一根线段， 它的长度与位置决定于两个 轴线是一根线段 ， 端点。前端点为主机（或推进机组） 端点。前端点为主机（或推进机组）的输出法兰 中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。 中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。 在轴线总长度确定之后， 在轴线总长度确定之后，统筹考虑船体尾部线型 和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷情况、 和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷情况、工厂的 加工能力以及轴系在机舱内的装拆要求等因素， 加工能力以及轴系在机舱内的装拆要求等因素， 决定螺旋桨轴、 决定螺旋桨轴、中间轴等传动轴的配置及各轴段 长度。 长度。
• 二、轴线最好布置成与船体基线平行 当推进机组位置较高， 而船舶吃水较浅时， 当推进机组位置较高 ， 而船舶吃水较浅时 ， 为 了保证螺旋桨的浸没深度， 了保证螺旋桨的浸没深度，不得不使轴线向尾部 倾斜一定角度。 倾斜一定角度。轴线与基线的夹角称为倾角。有 些双轴系和多轴系的船舶， 些双轴系和多轴系的船舶，为了保证螺旋桨叶的 边缘离船壳外板有一定的间隙， 边缘离船壳外板有一定的间隙，或出于机桨布置 的需要， 的需要，允许轴线在水平投影面上不与纵舯剖面 平行，向外或向内倾斜，形成夹角，称为偏角。 平行，向外或向内倾斜，形成夹角，称为偏角。 当轴线出现倾角和偏角时， 当轴线出现倾角和偏角时 ， 将使螺旋桨的推力 受到损失，因此必须对倾角和偏角加以控制。 受到损失，因此必须对倾角和偏角加以控制。 一般将倾角控制在0 之内， 一般将倾角控制在 0° ～ 5° 之内 ， 高速快艇轴 线的倾角可放大到12 12° 16° 线的倾角可放大到 12° ～ 16° ； 偏角则控制在 0°～3°之内。 之内。
• 三、主机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴 线长度。 • 四、应考虑主机左、右、前、底与上部空间是否 满足船舶规范，另外还需要考虑拆装与维修要求 以及吊缸的高度是否足够等因素。比如高度方向， 一般应使主机的油底壳不碰到船的双层底或肋骨， 并使它们之间留有向隙，还应留出油底壳放油所 需的操作高度。
关于船舶轴系设计的若干问题
圜Ｉ 强 Ｉ ｉ ｊ
Ｄｅｓｉ ＆ Ｄｅｖ ｏｐｍ ｅ ｇｎ ｅｌ ｎｔ
分，如隔离舱 附近 或强肋板处 。对 于小型船舶 可以直接将轴
承 设 置在 隔舱 壁 上 。 单 轴 系 船 舶 ， 尾 管 内设 有 尾 轴 承 。对 于 多 轴 系 船 舶 ，一 般 设 有 尾 轴 架 ， 除 尾 管 内设 有 尾 轴 承 外 ，在 尾 轴 架 内 应 设 置
关于船舶轴 系设 计 的若 干 问题
陈劲 松 ，彭 存 达
（中 国船 级 社 福 州 分社 ， 辽 宁 省交 通 厅 港 航 管 理 局 ）
摘 要 ：通 过 船舶轴 系 设计 和 实 际检 验 ，分 析 了轴 系设 计 中应注 意 合理 的轴 承 间距 ，严格 按 照规 范确 定 轴 系直径 ，进 行 强度校 核 、测试 以及轴 系校 中计 算 等 问题 。
图１ 轴 系基 本组 成 的简 图
２ ）轴 系 在 运 转 中受 到 异 常 外 力 作 用 （ 部 的 原 因 ） 外 轴 系 经 常 在 内外 因 素 的 综 合 作 用 下 发 生 故 障 。 因此 ，在 船 舶 轴 系 设计 时 ， 必 须 注 意 以下 的 问题 。 １ 合 理 的轴 承 间距
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ｉｈ ｆｔ ｅｐ ａ ｔ ｅｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｅ ｆｍ ａｉ ｅ ｓ ａｔｎ ｔ ｓｐａ ｅ ｎａｙ ｅ ｏ ｒ ｂ ｅ ｓｗｈ ｃ ｔ ａ ｔ ｎ ｌｇ ｔｏ ｈ ｒ ｃ ｉ ｆｄ ｓｇ ｎ ｕ ｖ ｙ ｏ ｒｎ ｈ ｆｉ ｇ， ｐ ｒａ ｌ ｚ ｓｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌ ｍ ｉｈ ｃ ｈｉ ｓ ｏ ｄ ｂ ｉ ｔｅ ｔｏ ｏ ｄｕ ｉ ｇ ｄ ｓｇ ｔｇ ｓ ｃ ｓｔ ｅ ｐ ｏ ｒｄ ｓａ ｅ ｏ ａ ｉ ｇ ，ｎａｙｓｓａ ｅ ｔｏ ｈｅ ｓ ａ ｔ ｈ ｕｌ ｅ ｐａｄ ａｔ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒｎ ｅ ｉ ｎ ｓａ ｅ，ｕ ｈ ａ ｈ ｒ ｐｅ ｉｔｎｃ ｆｂｅ ｒｎ ｓａ ｌ ｉ ｎｄ ｔ ｓ ｆｔ ｈ ｆ ｖ ｂ ａｉ ｎ， ａｃ ｌｔｏ ｆｔ ｅｓ ａ ｉｍ ｅｅ ， ｒ ｎ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅ ｔｅｃ ｉ ｒｔｏ ｃ ｌｕ ａｉ ｎｏ ｈ ｆ ｄ ａ ｔ ｒ ｔｅ ｇ ｈａ ｄａｉ ｍ ｎ ，ｔ ． ｈ ｔ ｓ ｇ
第节船舶轴系的组成
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢轴线的长度与位置
螺旋桨边缘与 舵a
螺旋桨边缘与 尾柱b
0.12 D 0.2 D
螺旋桨边 缘与船壳c
0.14 D
螺旋桨边 缘与龙骨 d
0.04 D
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢尾轴承的数目和间距
尾轴承的数目 螺旋桨轴一般用两道尾轴承支承 尾轴过长时也可用三道尾轴承支承 在轴系布置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
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢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。每根中间轴由一个
中间轴承支承(少数设两个甚至三个) 中间轴承的位置、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 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
➢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，也承担一部分径向负荷。 ➢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 ➢带有减速箱的推进装置，推力轴承往往设在其减速箱中 ➢中速柴油机，因结构上的需要，推力轴承往往单独设置。
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
船舶动力装置轴系设计计算
d 191.88 1.05=201.47mm ，即螺旋桨轴在联轴器法兰处的最小 直径应不小于 201.47mm 。
轴径一般取不小于计算值的整数）
d 100C 3 Peb ( 608 ) neb b 176.5
(4.1)
1470 608
100C 3
(
)
170.9 530 176.5
=191.88Cmm C=1.0—— 中间轴的直轴部分，
d 191.88 mm ，取 200 mm 作为设计尺寸。 C=1.27—— 对于油润滑的且具有认可型油封装置的， 或装有连续轴套 （或轴 承之间包有适当保护层）的具有键的螺旋桨轴
1 2tg K =
LK
15
（4.5）
我国现有船舶轴系的锥度，以采用 1：15 最多，依据这点，本船轴系锥度亦
采用 1：15。
b、锥长：
LK (1.6 ~ 3.3) D K =2 Dk =2.66 250
（4.6）
=665 mm 式中： Dk —— 尾轴直径， 250mm。
c、小端直径：
d K Dk KLk =250-1 15 665
轴的材料选用 35 号优质钢。
4.2.2 基本轴径计算
前面已经计算出，本船选用轴系的基本轴径：
中间轴
200mm；
螺旋桨轴
250mm；
本船齿轮箱自带推力轴，推力轴不需要设计。
4.2.3 螺旋桨轴
它位于轴系的最后端， 末端装有螺旋桨， 首部则与中间轴相连。 为了满足螺 旋桨从船外向内安装的要求， 螺旋桨轴首端接可拆联轴节。 故螺旋桨轴选用两端 为锥体形式。
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。
船舶轴系布置及设计PPT课件
▪ 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。
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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
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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
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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。
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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、
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• 对船体变形的敏感性小。船体变形会使轴承产生位移而导致 轴系产生附加应力和附加负荷。轴系设计和布置时就要考虑 使这种影响尽可能小一点。
• 良好的密封性，防止海水进入船舱和滑油的外漏。 • 重量尺寸要小。
㈡轴系的组成
• 轴系的组成主要包括传动轴（中间轴、推力轴、 尾轴或螺旋桨轴等），轴承（中间轴承、推力轴 承及尾轴承等）以及轴系附件（刚性联轴节、轴 系制动器、隔舱填料函等）等三个部分。
• 具体到各个船舶，其传动轴的数目、组成、轴承 及轴系附件的配置等可能会有所不同，这与船舶 的大小、船型、船体线型、机舱位置以及动力装 置型式等因素有关。例如有些船舶的轴系中没有 设置独立的推力轴和推力轴承；有些轴线较短的 船，可以不设中间轴，而只用一根螺旋桨轴直接 与主机的输出法兰相连。
• 在轴线总长度确定之后，统筹考虑船体尾 部线型和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷 情况、工厂的加工能力以及轴系在机舱内 的装拆要求等因素，决定螺旋桨轴、中间 轴等传动轴的配置及各轴段长度。
⑴主机位置布置原则如下
• ①对称布置：考虑到设备重量的平衡以及布置和操 作的便利。
• 单轴系的轴线一般布置在船舶的纵中剖面上； • 双轴系的轴线一般对称布置于船舶纵中剖面两侧，
项目：轴系
• 能力目标：掌握轴系布置设计方法；掌握 轴承间距、负荷计算方法。
• 知识目标：掌握轴系的组成、任务以及轴 系布置的设计原理。
㈠轴系的定义和任务
• 轴系是指主机的输出端至螺旋桨之间的一 整套设备，其任务是连接主机（推进机组 ）与螺旋桨，将主机发出的功率传递给螺 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。
• 当轴线出现倾角和偏角时，将使螺旋桨的推力受到损失，因 此必须对倾角和偏角加以控制。
• 一般将倾角控制在0°～5°之内，高速快艇轴线的倾角可放 大到12°～16°；偏角则控制机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴 线长度。
• ④应考虑主机左、右、前、底与上部空间是否 满足船舶规范，另外还需要考虑拆装与维修要 求以及吊缸的高度是否足够等因素。比如高度 方向，一般应使主机的油底壳不碰到船的双层 底或肋骨，并使它们之间留有向隙，还应留出 油底壳放油所需的操作高度。
被碰坏； • ④叶梢与尾柱距离d不能太小，否则受叶梢处的高速水流冲
刷，尾柱易被浸蚀； • ⑤桨和舵叶之间也要留有一定间隙； • ⑥螺旋桨和船体外板间距c不应太小，以免造成船体的振动
及不必要的附加阻力。
㈡轴承的设置
• 轴承数目、间距的大小和位置安排，对轴的弯曲 变形、应力和轴承的工作状态均有很大的影响。 若处理不当，会使轴承负荷不均匀，造成发热和 加速磨损，从而影响轴系运转的可靠性。
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、尾轴尾管总图及有 关部件图纸。
㈢对轴系的要求
• 轴系的各传动轴及主要部件必须满足规范要求，有足够的强 度和刚度，以保证轴系安全可靠运行，并有较长的使用寿命 。
• 传动轴和轴系附件尽量采用标准化结构。这不仅给制造、安 装以及维护带来方便，还能缩短修造船周期、降低成本、提 高经济效益，而且对产品的质量提供了可靠的保证。
• 传动损失小。正确选择轴承数目、型式、布置位置和润滑方 式，将传动损失降底到最小限度，以提高推进效率。
项目：轴系布置设计
• 能力目标：掌握轴系布置设计方法；掌握 轴承间距、负荷计算方法。
• 知识目标：掌握轴系布置设计方法；掌握 轴线确定中螺旋桨和主机布置的相关知识 ；掌握轴承间距、负荷计算的相关知识。
前言
• 轴系布置设计内容：轴线确定、轴段配置、轴承的 布置
• 轴系布置设计的前提：船舶总体设计，包括船舶主 尺度、线型、总布置及结构设计完成之后，机舱位 置、主机和螺旋桨选型已初步确定。
，而吃水受到一定限制的客船、拖船、集装箱船及 其他有特殊要求的船舶，多采用两根轴线； • 军船为了提高生命力、航速和机动性，多采用三根
，甚至四根轴线三。峡游船几根轴线 ？
⒉轴线及轴段长度的确定
• 轴线是一根线段，它的长度与位置决定于 两个端点。前端点为主机（或推进机组） 的输出法兰中心，后端点为螺旋桨的桨毂 中心。
㈠轴线的确定
• 主机（或推进机组）输出法兰中心与螺旋 桨中心的连线称为轴线，也称轴系理论中 心线。
何为螺旋桨中心？
⒈轴线的数目
• 轴线的数目取决于船型、航行性能、生命力、主机 型式和数量、经济性、可靠性等因素。轴线的数目 早在总体初步设计阶段已决定。
• 大型货船、油船多采用单轴线； • 对于要求航速高、操纵灵活、机动性好、工作可靠
⑵螺旋桨的布置与定位
• 螺旋桨的布置与定位由船体总体设计决定，其原则是保证螺 旋桨可靠而有效地工作。
• ①螺旋桨应有一定的浸没深度。单桨船的浸没深度e=（ 0.25-0.30）D，双桨船的浸没深度e=（0.4-0.5）D。D为螺 旋桨直径；
• ②螺旋桨不应超出船体中部轮廓之外； • ③叶梢应尽量高于船体基线以避免螺旋桨在浅水区域航行时
即对称布置在船舶两舷；
• 三根轴系的船舶，一根布置在船舶的纵中剖面上， 其余两根对称布置在左右两舷。多轴系的间距由船 舶总体设计确定。
• ②轴线最好布置成与船体基线平行。
• 当推进机组位置较高，而船舶吃水较浅时，为了保证螺旋桨 的浸没深度，不得不使轴线向尾部倾斜一定角度。轴线与基 线的夹角称为倾角。有些双轴系和多轴系的船舶，为了保证 螺旋桨叶的边缘离船壳外板有一定的间隙，或出于机桨布置 的需要，允许轴线在水平投影面上不与纵舯剖面平行，向外 或向内倾斜，形成夹角，称为偏角。