船舶设计说明书

（一） 已知条件 1.主机
型号：6ESDZ 76/160
型式：二冲程、直列、回流扫气、废气涡轮增压低速柴油机 气缸直径：760毫米 活塞行程：1600毫米 缸数： 6
持续功率：7320马力=7320×735W=5380.2Kw 持续转速：124转/分
1小时功率：8898马力=8898×735W=6540Kw 1小时转速：130转/分 主机飞轮重：1.45吨
2.螺旋桨
直径：5490毫米 重量：11.4吨 （二） 中间轴基本直径（按1989年钢质海船规范）
1. 中间轴材料
35优质碳素钢 2. 中间轴基本直径d
3
)5
.176608(100+=b n N c d σ 式中，N-轴传递的额定功率取N=5380.2Kw n-轴传递的转速，取n=124 r/min
σb -轴材料的抗拉强度，取σb =530MPa c-系数，取c=1 毫米334)5
.176530608
(1242.53801003
=+=d 因为本轮冰区级别为B Ⅱ级进行加强，取增加5%d 。

则中间轴基本直径d ’应为：
d=334+334×5%=351毫米（轴干直径≤230取5-10毫米，≥230取10-30毫
米）
现取d ’=380毫米，轴承处直径d ’=390毫米 （三） 螺旋桨轴径计算
仍按上述中间轴径d 计算公式计算，但系数c 取1.26 故螺旋桨轴的计算基本直径d p 为：
d p =d ’×1.26=351×1.26=443毫米 现取d p =470毫米
（四） 推力轴径计算 对于推力轴径：推力轴在推力环区的直径应按中间轴的计算直径增加10%,其余部分可逐渐减小到中间轴直径
故推力轴直径386m m 351m m 1.1d 1.1d t =⨯==
现取d t =410mm ，其轴承处直径d t =420mm （五）轴承负荷计算
1. 轴承负荷简图的有关数据（γ=0.0769N/cm ³）
（1） 螺旋桨轴：按有关线图查的重量系数ψ=1.16，则螺旋桨轴的单位长度重度：
m /k 5.15100.0769
4
47.016.14
6
-2
2N d q p
=⨯
⨯⨯
==πγπψ
（2）中间轴：L/D=5700/380=15按有关线图查的重量系数ψ=1.09 m kN q /5.9100769
.04
38.009.16
2
=⨯
⨯⨯
=-π （2） 推力轴：L/D=1445/410=3.5按有关线图查的重量系数ψ=2.08 m /k 1.2110
0.0769
4
41.008.24
6
-2
2N d q p
=⨯
⨯⨯
==πγπψ 2. 轴段惯性矩 （1）螺旋桨轴：43-4410×39.20.47×64
64
m d I p ==
=π
π
（2）中间轴：43-4410×02.10.38×6464m d I ==
=
π
π
（3）推力轴：43-4410×39.10.41×64
64m d I t ===π
π
3.轴段负荷简图：
4.各轴段相对刚度：
计算各轴段相对刚度时，忽略铜套影响，取弹性模量E 均相等 相对刚度分别为： 4--310×836.705
.310×39.2===L I k BC
4--310×523.2835
.510×835.5 1.925)-(5.835×1.021.925×39.2=+=CD
k
4--3
10×789.17
.510×02.1===EF
DE k k
4--310×242.255
.410×02.1==FG
k
4--310×537.3045
.310×045.3 1.445×1.141.6×02.1=+=GH
k
5.各支点的分配系数
λBC=1（简支梁） 756.0523
.2836.7836
.7=+=+=
CD BC BC CB k k k λ
244.0523
.2836.7523
.2=+=+=
CD BC CD CD k k k λ
415.0523.2789.1789
.1=+=+=
CD DE DE DE k k k λ
5.0789
.1789.1789
.1=+=+=
DE EF EF EF k k k λ
556.0789
.1242.2242
.2=+=+=
EF FG FG FG k k k λ
612.0242
.27.53.3537
.3=+=+=
FG GH GH GH k k k λ
)(0固定端=HG λ
所以：
5.05.011=-=-=EF ED λλ 444.055
6.011=-=-=FG FE λλ
388.0612.011=-=-=GH GF λλ
6.各跨距端点的固定弯矩
根据材料力学或结构力学的弯矩表中有关公式求得，并将其填入“不平衡弯矩传递分配表”
m
-187.41kN 9.8×1.4×4.112×15.5×21
8.9*4.1*2*21222⋅=--=--=G q M BA m kN q M BC ⋅===02.123.05×15.5×12
1
05.3*12122
m kN M M BC CB ⋅-=-=02.12
m
kN M CD ⋅=++=12.341.925))-(5.835×3-5.835×(4×835
.5 1.925)-(5.835×129.7)5.835×65.835×1.925×8-1.925×(3×)5.8351.925(×125.152
32
22m k 02.27925.13835.54925.1835.5835
.51
127.9925.13835.54835.5925.1125.153422⋅-=⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯-
=N M DC ））（（）（）（
m k 26.267.57.912
1
⋅=⨯⨯=
N M DE m k 26.26⋅-=-=N M M DE ED
m k 26.267.57.912
1
⋅=⨯⨯=
N M EF m k 26.26⋅-=-=N M M EF FE
m k 73.1655.47.912
1
2⋅=⨯⨯=
N M FG m k 73.16⋅-=-=N M M FG GF
m
k 03.10045
.3745.0745.0045.38.945.1445.13045.34045.3445.1124.12045.36045.36.186.13045.36.1127.92
2
32
22⋅=⨯-⨯⨯+⨯-⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯=N M GH ）（）（）
（）（）（m
k 504.26045.3745
.0045.33.28.945.16.13045.346.1045.3045
.31124.126.13045.34045.36.1127.93422⋅-=--⨯⨯⨯-⨯-⨯⨯-⨯⨯-⨯-⨯⨯⨯-
=N M HG ）（））（（）（）（
7.各点不平衡弯矩分配表
H 1.0000.7560.2440.5850.4150.5000.5000.4440.5560.3880.6120.000-187.410
12.020-12.02034.120-27.02026.260-26.26026.260-26.26016.730
-16.73010.030-26.504
固定弯矩175.390-22.1000.7600.0009.530
6.700平衡弯矩175.390
-16.708
-5.392
0.445
0.3150.0000.000 4.231 5.299
2.600
4.100
第一次分配↙↘
↙↘
↙↘↙↘
↙↘
↘
-8.35487.6950.222-2.6960.0000.158 2.1160.000 1.300 2.649 2.050
第一次传递8.354-87.917 2.696-2.273-1.300-2.649平衡弯矩8.354
-66.465-21.452
1.577 1.119
-1.137-1.137
-0.577
-0.723
-1.028-1.621
第二次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-33.233 4.1770.789-10.726-0.5680.559-0.289-0.568-0.514-0.361-0.811
第二次传递33.233-4.96611.294-0.271 1.0820.361平衡弯矩33.233
-3.754-1.212
6.607 4.687-0.135-0.135
0.481
0.602
0.140
0.221
第三次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-1.87716.616 3.304-0.606-0.068 2.3440.240-0.0680.0700.3010.111
第三次传递1.877-19.9200.674-2.584-0.002-0.301平衡弯矩1.877
-15.059-4.860
0.3940.280-1.292-1.292
-0.001
-0.001
-0.117-0.184
第四次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-7.5300.9380.197-2.430-0.6460.140-0.001-0.646-0.058-0.001-0.092
第四次传递7.530-1.135 3.076-0.1390.7040.001平衡弯矩7.530
-0.858-0.277
1.800 1.277-0.070-0.070
0.313
0.392
0.000
0.000
第五次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.429 3.7650.900-0.139-0.0350.6380.156-0.0350.0000.1960.000
第五次传递0.429-4.6650.173-0.7950.035-0.196平衡弯矩0.429
-3.526-1.138
0.1010.072-0.397-0.397
0.015
0.019
-0.076-0.120
第六次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-1.7630.2150.051-0.569-0.1990.0360.008-0.199-0.0380.010-0.060
第六次传递1.763-0.2650.768-0.0440.237-0.010平衡弯矩1.763
-0.201-0.065
0.4490.319-0.022-0.022
0.105
0.132
-0.004-0.006
第七次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.1000.8820.225-0.032-0.0110.1590.053-0.011-0.0020.066-0.003
第七次传递0.100-1.1060.043-0.2120.013-0.066平衡弯矩0.100
-0.836-0.270
0.0250.018-0.106-0.106
0.006
0.007
-0.026-0.040
第八次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.4180.0500.013-0.135-0.0530.0090.003-0.053-0.0130.004-0.020
第八次传递0.418-0.0630.188-0.0120.066-0.004平衡弯矩0.418
-0.047-0.015
0.1100.078-0.006-0.006
0.029
0.037
-0.001-0.002
第九次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0240.2090.055-0.008-0.0030.0390.015-0.003-0.0010.018-0.001
第九次传递0.024-0.2640.011-0.0540.004-0.018平衡弯矩0.024
-0.200-0.064
0.0060.004-0.027-0.027
0.002
0.002
-0.007-0.011
第十次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.1000.0120.003-0.032-0.0130.0020.001-0.013-0.0040.001-0.006
第十次传递0.100-0.0150.046-0.0030.017-0.001平衡弯矩0.100
-0.011-0.004
0.0270.019-0.002-0.002
0.008
0.009
0.000
-0.001
第十一次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0060.0500.013-0.002-0.0010.0090.004-0.0010.0000.0050.000
第十一次传递0.006-0.0630.003-0.0130.001-0.005平衡弯矩0.006
-0.048-0.015
0.0020.001-0.007-0.007
0.000
0.001
-0.002-0.003
第十二次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0240.0030.001-0.008-0.0030.0010.000-0.003-0.0010.000-0.001
第十二次传递0.024-0.0040.011-0.0010.0040.000平衡弯矩0.024
-0.003-0.001
0.0060.0050.000
0.000
0.002
0.002
0.000
0.000
第十三次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0010.0120.0030.0000.0000.0020.0010.0000.0000.0010.000
第十三次传递0.001-0.0150.001-0.0030.000-0.001平衡弯矩0.001
-0.011-0.004
0.0000.000-0.002-0.002
0.000
0.000
0.000
-0.001
第十四次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0060.0010.000-0.002-0.0010.0000.000-0.0010.0000.0000.000
第十四次传递0.006-0.0010.0030.0000.0010.000平衡弯矩0.006
-0.0010.000
0.0020.0010.000
0.000
0.000
0.001
0.000
0.000
第十五次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
0.0000.0030.0010.0000.0000.0010.0000.0000.0000.0000.000
第十五次传递0.000-0.0040.000-0.0010.0000.000平衡弯矩0.000
-0.003-0.001
0.0000.0000.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
第十六次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.0010.0000.0000.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.000第十六次传递
-187.410
187.410
-5.125 5.125
-32.85432.854
-25.364
25.365
-23.247
23.247
-12.362
12.363-25.338
第一次不平衡力矩分配表
F
G
B
C D E
8.各点支反力
0=∑A M
则有：
1241.187225.1521
6.08.94.11B R ⨯=+⨯⨯⨯+⨯⨯）（ 得：N R B k 72.1421=
01=∑C M
则有：125.505.341.18705.305.35.1521
2+⨯=+⨯⨯⨯B R ）（
得：kN R B 40.832=
02=∑B M
则有：41.18705.3125.505.305.35.1521
1+⨯=+⨯⨯⨯C R ）（
得：N R C k 13.361-=
01=∑D M
则有：854
.32835.5126.5925.1835.5925.1835.57.92
1
925.1835.5925.121925.15.152+⨯=+-⨯-⨯⨯+-+⨯⨯⨯C R ）（））（（））（（）（ 得：N R C k 87.322=
02=∑C M
则有：126
.5835.5854.32925.1925.15.152
1
)925.1925.1835.521925.1835.57.91+⨯=+⨯⨯⨯++-⨯⨯-⨯D R ）（（））（（ 得：kN R D 89.341=
01=∑E M
则有：364.257.5854.327.57.57.921
2+⨯=+⨯⨯⨯D R
得：kN R D 96.282=
02=∑D M
则有：854.327.5364.257.57.57.921
1+=+⨯⨯⨯E R
得：N R E k 33.261=
01=∑F M
则有：247.237.5365.257.57.57.921
2+=+⨯⨯⨯E R
得：N R E k 02.282=
02=∑E M
则有：365.257.5247.237.57.57.921
1+=+⨯⨯⨯F R
得：kN R F 62.271=
01=∑G M
则有：362.1255.4247.2355.455.47.921
2+⨯=+⨯⨯⨯F R
得：N R F k 46.242=
02=∑F M
则有：247.2355.4363.1255.455.47.921
1+⨯=+⨯⨯⨯G R
得：N R G k 68.191=
0=∑H M
则有：338.25045.3745.08.945.1363.12445.1445.14.1221
6.1
7.9445.16.1212+=⨯⨯++⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯G R ）（）（
得：N R G k 91.142=
02=∑G M
则有：363
.12045.37.06.18.945.1338.256.1445.12
1445.14.126.17.96.121+⨯=+⨯⨯+++⨯⨯⨯+⨯⨯⨯H R ）（）（）（ 得：N R H k 74.32= 所以：
N R R R B B B k 12.2264.8372.14221=+=+= N R R R C C C k 26.387.3213.3621-=+-=+=
N R R R D D D k 85.6396.2889.3421=+=+= N R R R E E E k 35.5402.2833.2621=+=+= N R R R F F F k 08.5246.2462.2721=+=+= N R R R G G G k 59.3491.1468.1921=+=+=
9.校核
载荷总重量：
N
F k 12.460445.14.126.155.47.57.5925.1835.57.9925.105.325.158.9)45.14.11(=⨯+++++-⨯+++⨯+⨯+=）
）（（）（
总支反力：
N R R R R R R R R H G F E D C B k 47.46074.3259.3408.5235.5485.6326.312.226=+++++-=++++++=
所以总重力近似等于总支反力，误差是由小数点引起的 10.轴承负荷：
螺旋桨轴(靠近螺旋桨)采用铁梨木轴承，则其长度：L=4D 另一螺旋桨轴采用白合金轴承，其长度：L=2D 中间轴轴承长度：L=0.74D
推力轴轴两端支撑轴承尺寸：L=D B 点
2m /k 91.25547
.047.0412
.226N p b =⨯⨯=
C 点 2c m /k 38.747
.047.0226
.3N LD R p C -=⨯⨯-== D 点
2m /28.56739
.039.074.085
.63kN p D =⨯⨯=
E 点
2m /88.48239
.039.074.035
.54kN p E =⨯⨯=
F 点
2/71.46239
.039.074.008
.52m kN p F =⨯⨯=
G 点
2/32.30739
.039.074.059
.34m kN p G =⨯⨯=
H 点
2/18.28742
.042.0445
.14.1274.32m kN p H =⨯⨯+=
11.轴承负荷的调整
可以用以下方法调整
（1）调低支承点的最高负荷。

可采用使上述计算中最高负荷的支承D 点的位置降低，或升高最低负荷支承点C 的位置的方法。

先采用升高C 的方法：
①：使C 点上升1mm （即Δ=1×10-3m ），并求出对各支承点所引起的不平衡弯矩：
δl
Ek
M 6= 式中，E=2.058×108 kN/m
2
已知：
44m 10836.7-⨯=BC k 44m 10523.2-⨯=CD k
m l BC 05.3= m l CD 835.5=
所以
m kN M M CB
BC .24.317001.005
.310836.710058.2648-=⨯⨯⨯⨯⨯-==-
m kN M M DC
CD .39.53001.0835
.510523.210058.2648=⨯⨯⨯⨯⨯==-
故各点所引起的不平衡弯矩：
H 1.0000.7560.2440.5850.4150.5000.5000.4440.5560.3880.6120.0000.000
-317.240-317.24053.39053.3900.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.0000.000
固定弯矩317.240263.850-53.3900.000
0.0000.000平衡弯矩317.240
199.471
64.379
-31.233
-22.1570.0000.000
0.000
0.000
0.000
0.000
第一次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
99.735158.620-15.61732.1900.000-11.0780.000
0.0000.0000.0000.000
第一次传递-99.735-143.003-32.19011.078
0.0000.000平衡弯矩-99.735
-108.111-34.893
-18.831-13.359 5.539 5.539
0.000
0.000
0.0000.000
第二次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-54.055-49.868-9.415-17.446 2.770-6.6790.000
2.7700.0000.0000.000
第二次传递54.05559.28314.677 6.679
-2.7700.000平衡弯矩54.055
44.81814.465
8.586 6.091 3.340 3.340
-1.230
-1.540
0.000
0.000
第三次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
22.40927.028 4.2937.233 1.670 3.045-0.615
1.6700.000-0.7700.000
第三次传递-22.409-31.321-8.902-2.431
-1.6700.770平衡弯矩-22.409
-23.678-7.642
-5.208-3.694-1.215-1.215
-0.741
-0.928
0.299
0.471
第四次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-11.839-11.205-2.604-3.821-0.608-1.847-0.371
-0.6080.149-0.4640.236
第四次传递11.83913.808 4.429 2.218
0.4580.464平衡弯矩11.839
10.439 3.369
2.591 1.838 1.109 1.109
0.203
0.255
0.180
0.284
第五次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
5.220 5.920 1.295 1.6850.5540.9190.102
0.5540.0900.1270.142
第五次传递-5.220-7.215-2.239-1.021
-0.645-0.127平衡弯矩-5.220
-5.455-1.760
-1.310-0.929-0.510-0.510
-0.286
-0.358
-0.049
-0.078
第六次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-2.727-2.610-0.655-0.880-0.255-0.465-0.143
-0.255-0.025-0.179-0.039
第六次传递2.727 3.265 1.1350.608
0.2800.179平衡弯矩2.727
2.4680.797
0.6640.4710.3040.304
0.124
0.156
0.070
0.110
第七次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
1.234 1.3640.3320.3980.1520.2360.062
0.1520.0350.0780.055
第七次传递-1.234-1.696-0.550-0.298
-0.187-0.078平衡弯矩-1.234
-1.282-0.414
-0.322-0.228-0.149-0.149
-0.083
-0.104
-0.030
-0.048
第八次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.641-0.617-0.161-0.207-0.074-0.114-0.041
-0.074-0.015-0.052-0.024
第八次传递0.6410.7780.2810.156
0.0900.052平衡弯矩0.641
0.5880.190
0.1650.1170.0780.078
0.040
0.050
0.020
0.032
第九次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
0.2940.3200.0820.0950.0390.0580.020
0.0390.0100.0250.016
第九次传递-0.294-0.403-0.134-0.078
-0.049-0.025平衡弯矩-0.294
-0.305-0.098
-0.078-0.056-0.039-0.039
-0.022
-0.027
-0.010
-0.015
第十次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.152-0.147-0.039-0.049-0.020-0.028-0.011
-0.020-0.005-0.014-0.008
第十次传递0.1520.1860.0690.039
0.0240.014平衡弯矩0.152
0.1410.045
0.0400.0290.0190.019
0.011
0.014
0.005
0.008
第十一次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
0.0700.0760.0200.0230.0100.0140.005
0.0100.0030.0070.004
第十一次传递-0.070-0.096-0.032-0.020
-0.012-0.007平衡弯矩-0.070
-0.073-0.023
-0.019-0.013-0.010-0.010
-0.005
-0.007
-0.003
-0.004
第十二次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.036-0.035-0.009-0.012-0.005-0.007-0.003
-0.005-0.001-0.003-0.002
第十二次传递0.0360.0450.0170.009
0.0060.003平衡弯矩0.036
0.0340.011
0.0100.0070.0050.005
0.003
0.003
0.001
0.002
第十三次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
0.0170.0180.0050.0050.0020.0030.001
0.0020.0010.0020.001
第十三次传递-0.017-0.023-0.008-0.005
-0.003-0.002平衡弯矩-0.017
-0.017-0.006
-0.005-0.003-0.002-0.002
-0.001
-0.002
-0.001
-0.001
第十四次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.009-0.008-0.002-0.003-0.001-0.002-0.001
-0.0010.000-0.001-0.001
第十四次传递0.0090.0110.0040.002
0.0020.001平衡弯矩0.009
0.0080.003
0.0020.0020.0010.001
0.001
0.001
0.000
0.001
第十五次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
0.0040.0040.0010.0010.0010.0010.000
0.0010.0000.0000.000
第十五次传递-0.004-0.006-0.002-0.001
-0.0010.000平衡弯矩-0.004
-0.004-0.001
-0.001-0.001-0.001-0.001
0.000
0.000
0.000
0.000
第十六次分配↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↙↘
↘
-0.002
-0.002-0.001-0.0010.0000.0000.000
0.0000.0000.0000.000
第十六次传递
0.0000.004-69.33769.33727.652-27.652-7.4747.475 2.247-2.247-0.7610.7620.381-187.410187.410-5.125 5.125-32.85432.854-25.36425.365-23.24723.247-12.36212.363-25.338第一次平衡表-187.410
187.414
-74.46274.462
-5.202 5.202
-32.838
32.840
-21.000
21.000-13.123
13.125
-24.957
平衡总和
第二次不平衡力矩分配表
B
C
D
E
F
G
②：各点的支反力和比压，经计算求得：
轴承支点 B C D E F G H 支反力（kN ） 225.738 36.097 47.519 62.216 49.366 35.621 27.656 比压（kN/m 2） 255.475 81.704 422.192 552.763 438.602 311.684 258.355
上表计算结果表明：C 点上升1毫米后，可使原支点D 的最大比压567.28kN/m 2，降为E 点的最大比压552.763kN/m 2，约比原来的最大比压降低2.6%。

轴承负荷及允许比压
轴承负荷及轴承支反力。

在轴系中，任何轴承不允许出现轴承脱空、上轴承衬承载或过载现象，轴承的最大允许负荷[Rmax]，应不超过下式确定的值：
[R max ]= [p ]·d ·l
式中，d —在轴承衬长度内的轴外径；
l—轴承衬长度；
[p]—轴承衬材料的允许比压。

一般情况下，轴承允许比压应不超过下列数值：
铁梨木艉管轴承 [p]≤294kN/m2
白合金艉管轴承 [p]≤490kN/m2
中间轴承 [p]≤588kN/m2
推力轴承 [p]≤2744kN/m2
所谓轴承的负荷过重即轴承的最大负荷超过了轴承允许比压的数值。