船舶螺旋槳軸及其密封支承裝置設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-03 01:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 又對軸承負荷分配影響較大。 經(jīng)統(tǒng)計：散貨船多用的大側(cè)斜螺旋槳。本船采用的大側(cè)斜螺旋槳直徑D=5米，重為8噸，其重要特征是振動，噪聲小。軸選用:45鋼回火 毛坯直徑＞300～500mm，硬度:162～217 抗拉強度:=560屈服點:=280 彎曲疲勞極限:=225，扭轉(zhuǎn)疲勞極限:=130 許用靜應(yīng)力：224N，需用疲勞應(yīng)力：156～173N 安全系數(shù):k= 軸徑的估算 按有關(guān)規(guī)范確定傳動軸基本軸徑傳動軸的基本軸徑必須嚴格按有關(guān)規(guī)范確定。規(guī)范提出的軸徑計算公式是考慮了軸的正常負荷以及上述航行中可能遇到的種種外來因素，并分析總結(jié)了國內(nèi)外軸系發(fā)生故障的原因后提出的經(jīng)驗公式，具有合適的安全系數(shù)，只要不發(fā)生強烈的扭轉(zhuǎn)振動和橫向振動，按它計算的軸段，一般不會發(fā)生斷軸等強度事故。由于螺旋槳軸、推力軸、中間軸受力情況各有差異，故按規(guī)范計算的軸徑是不同的。尾軸最小直徑的計算=A 式中：D—尾軸最小直徑，mmN—軸傳遞的最大功率，kWN —最大功率時的轉(zhuǎn)速，rpmA —系數(shù)，對柴油機推進的船，A=60—軸材料的系數(shù)，按下式計算：式中：—材料屈服強度MPa計算得：=中間軸的直徑由尾軸直徑估算：D=D==（mm）計算工況一般按規(guī)定主機最大功率時工況進行計算計算部位軸系上最靠近螺旋槳的軸承支承點處和軸系上所有變截面處（包括法蘭圓角，鍵槽等處）均應(yīng)作應(yīng)力分析和強度校核計算。根據(jù)應(yīng)力分析，選擇幾個應(yīng)力較大的“危險截面”進行校核。應(yīng)力計算和合成應(yīng)分別計算平均應(yīng)力和交變應(yīng)力，平均應(yīng)力是平均應(yīng)力引起的平均扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和推力引起的壓縮應(yīng)力的和應(yīng)力，交變扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和變矩（包括推理偏心引起的彎矩）引起的彎矩應(yīng)力的和應(yīng)力。各交變應(yīng)力必須單獨乘以相應(yīng)的應(yīng)力集中系數(shù)。平均設(shè)計扭矩平均設(shè)計扭矩應(yīng)按照最大功率時的扭矩再加一個附加扭矩進行計算。這一附加扭矩是船轉(zhuǎn)向時迫使（螺旋槳）降速而產(chǎn)生的附加扭矩隨推進裝置的形式不同而不同。——帶齒輪箱的柴油機推進裝置，附加扭矩為最大功率扭矩的10%——柴油機—電力（交流）推進裝置，附加扭矩為最大值公率扭矩的10%——其他形式的推進裝置，附加扭矩為最大功率扭矩20%彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力應(yīng)根據(jù)重力彎矩，校中安裝附加彎矩和偏心彎矩形成的復(fù)合彎矩進行計算。i重力彎矩艉托架軸承支點處的重力彎矩是由螺旋槳和該支點后軸段及螺旋槳固定螺母等的懸臂重量所引起的。軸系上其余各點的重力彎矩應(yīng)根據(jù)軸系校中分析計算選各種使用狀態(tài)下的最大彎矩值。初步設(shè)計時，在沒有軸系校中分析計算資料的情況下，可根據(jù)直線對中，按連續(xù)兩求取個支點的重力矩值ii校中安裝附加彎矩舷內(nèi)軸系要考慮校中安裝附加彎矩，重力彎矩所得彎矩應(yīng)力加上一個附加彎矩應(yīng)力。此附加彎矩應(yīng)力一般取20對推力軸一般取15iii偏心彎矩假定尾軸個支點處偏心彎矩相等為定值，舷內(nèi)軸系個支點處的偏心扭矩為零 見表（）軸類別水面艦艇潛艇有尾軸架支承無尾軸架支承單軸多軸螺旋槳軸，尾軸M2M0M中間軸，推力軸0000軸系各支承點的位置尾軸承的位置及間距單軸系船舶，螺旋槳軸一般采用兩道尾軸承支承。對于尾軸管較短的大型船舶，在尾軸中可以只設(shè)置一道后尾軸承，而在尾管前加設(shè)一道中間軸承（相當(dāng)于前尾軸承），以支承螺旋槳軸。多軸系船舶尾軸承數(shù)目視船體尾型不同而異，對具有尾軸架的船舶，除尾軸管中設(shè)置尾軸承外，最末一道軸承設(shè)在尾軸架內(nèi)。中間軸承的位置及間距中間軸承應(yīng)設(shè)置在船體結(jié)構(gòu)剛性較好變形較小的部位，如隔艙壁附近或強肋板處。對于小型船舶可以直接將軸承設(shè)置在隔艙壁上。單軸系船舶，尾管內(nèi)設(shè)有尾軸承。對于多軸系船舶，一般設(shè)有尾軸架，除尾管內(nèi)設(shè)尾軸承外，在尾軸架內(nèi)應(yīng)設(shè)置軸承。故本船設(shè)計為，最靠近螺旋槳的軸承支承點的位置，由軸承后端向前取一倍軸徑或四分之一軸承長度這兩者之中之大值作為支承點，其他軸承均取軸承的中點作為支承點。交變扭轉(zhuǎn)應(yīng)力對柴油機來說，（—軸材料的抗拉強度 ）應(yīng)力集中系數(shù)見圖（）圖（）法蘭盤處扭轉(zhuǎn)應(yīng)力集中系數(shù)法蘭盤處彎曲應(yīng)力集中系數(shù)軸系強度計算中安全系數(shù)見表（）軸類別許用安全系數(shù)水面艦船（破冰船除外）破冰船潛艇單軸多軸螺旋槳軸尾軸中間軸推力軸需用設(shè)計應(yīng)力軸表面彎曲應(yīng)力（計入應(yīng)力集中系數(shù)）應(yīng)不超過41由于實船軸系受力的復(fù)雜性，目前國內(nèi)外主要依靠規(guī)范的經(jīng)驗公式確定的軸徑，還需進行強度校核。強度校核的方法有兩種，一是在初步設(shè)計階段，根據(jù)有關(guān)規(guī)范給定的經(jīng)驗公式對中間軸、螺旋槳軸等進行初步校核；二是在詳細設(shè)計完成后，進行校中計算，確定整個軸系各截面的狀態(tài)參數(shù)(剪力、彎矩、撓度、轉(zhuǎn)角)；同時，通過扭轉(zhuǎn)振動計算，確定軸段的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；然后，利用工程力學(xué)中的強度計算理論進行合成應(yīng)力計算，確定軸系的安全系數(shù)，進行許用判斷，完成軸系校核。值得注意的是，在軸系強度校核中，許用安全系數(shù)一般由經(jīng)驗來確定，選擇時應(yīng)注意以下問題。1)軸的負荷情況。尾軸工作條件較中間軸差，安全系數(shù)應(yīng)取得大一些；對剛性傳動的軸系，由于受到發(fā)動機交變轉(zhuǎn)矩負荷，材料易發(fā)生疲勞，故其安全系數(shù)也應(yīng)取得比柔性傳動的軸系大一些。2)材料性質(zhì)及加工和裝配質(zhì)量。如選用合金鋼，其安全系數(shù)較碳鋼為高，因為前者對各種形式的凹槽、表面?zhèn)酆洼S徑的突變較敏感，應(yīng)力集中系數(shù)較高；若制造與裝配不易達到要求，安全系數(shù)也應(yīng)取大一些。有時，在有些情況下，尚需進行軸系壓桿穩(wěn)定性校核，因為軸系在承受軸向壓力時，可能會喪失穩(wěn)定性而導(dǎo)致彎曲破壞，特別是柔性軸。軸的力學(xué)分析a =1332mmb =c =1915mmT= FL=L=
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