第八章 船舶轴系和螺旋桨

船舶轴系和螺旋桨的拆验1 定义：轴系是指从柴油机输出端法兰至螺旋桨为止的传动机构。

2 组成：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：中间轴（intermediate shaft）、推力轴和推力轴承、中间轴承、尾轴（stern shaft）、尾轴承、螺旋桨等。

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 作用：传递主机功率→螺旋桨→将产生的推力→船体→推动船航行。

4 种类：（1）单轴系：轴系布臵在船体的纵剖面上，并且平行于船体的基线，多用于大型海船。

单轴系的长度主要由中间轴数目来定，而中间轴的数目则取决于机舱位臵。

中机舱的中间轴数量多，轴系长。

凡具有两节或两节以上中间轴的轴系称为长轴系；尾机舱的中间轴数量少甚至没有中间轴，轴系较短。

凡具有一节中间轴或无中间轴的轴系称为短轴系。

所以目前造船趋势都是采用尾机舱或近尾机舱的船舶结构。

单轴系的特点是：直接传动、结构简单可靠、传动损失小，便于操纵。

单轴系多用于大型海船、拖轮及内河中小型船舶，如油船、集装箱船及散货船等。

（2）双轴系：两个轴系分别平行对称布臵在船体中纵剖面的两侧，相对船体基线略有倾斜，以保证螺旋桨充分没入水中。

需在船体外架设人字架，将船外部分的尾轴托起。

为了便于拆装将尾轴分为两段制造，中间用联轴器连接。

在船体尾轴管内的轴段仍称为尾轴；悬伸在船外的轴段与螺旋桨连接，并由人字架支承，这段轴称为螺旋桨轴。

双轴系船舶具有高速、机动性好和生命力强的特点。

但双轴系结构复杂、配套设备多，如双轴系为双机双桨；建造和修理工作量大、费用高。

一般多用于客船和军用舰船。

5 轴系理论中心线的确定：轴系理论中心线是船舶设计时所确定的轴系中心线。

轴系和主机安装时轴系理论中心线是重要安装基准，根据轴系理论中心线确定主机的安装位臵和轴系各传动轴和轴承的安装位臵。

所以，轴系理论中心线十分重要，新造船舶在船体建造时确定轴系理论中心线的实际位臵。

轴系和螺旋桨船上的传动系统把动力从主机传到螺旋桨上。

该传动系统由轴、轴承,最后是螺旋桨本身组成。

螺旋桨上的推力通过传动系统被传递到船体。

该系统包括推力轴、一段或多段中间轴和解轴等不同组件。

这些轴由推力块、中间轴承和艇轴管轴承支撑。

在艇轴的任一端装有密封装置,最后是螺旋桨和附带的锥形帽(将军帽)。

推力轴承推力轴承把推力从螺旋桨传到船体上。

它可以是→个独立的装置或是主推进发动机的整体部件,并必须提供前后推力。

独立推力轴承的罩壳是两片式的。

它们之间由紧配螺栓连接。

推力负荷由推力块承受。

这些推力块安装在支座或支架上,外涂白合金。

在一些结构中,轴承块沿推力环的3f4周向分布。

其他设计中采用一整圈推力块。

轴系轴承轴系轴承有两种类型,其最后部的解轴管轴承和所有其他各道中间轴承。

最后部艇轴管轴承有顶部和底部轴瓦,因为它必须承受螺旋桨质量及艇轴前端的一个垂直向上的作用力。

其他轴系轴承,即中间轴承只承受轴重量,因而只有下轴瓦。

娓轴管轴承艇轴管轴承起两个重要的作用。

它支撑着艇轴和螺旋桨的绝大部分重量;同时,它还充当填料压盖,防止海水进入机舱。

早期的装置使用轴承如铁梨木等材料,由海水润滑。

大多数现代设计使用滑油润滑白合金面的艇轴管轴承。

在艇轴管的内侧和外侧都配有特殊的密封件。

润滑系统中的油压高于海水静压力,以确保在密封出问题时,海水不会进入艇轴管中。

螺旋桨螺旋桨带一个桨毅,上面连着几个螺旋叶片,当旋转时,叶片旋人水中并穿水而进,几乎像一个螺栓旋人其螺母,并穿螺母而进一样,从而把主机的转矩转化为一种直接推力,推动着船舶前进口在船上,固定螺距和可变螺距的螺旋桨都有应用。

可变螺距螺旋桨或者可控螺距螺旋桨是由桨毅及上面安装着的各自独立的叶片所组成。

内部机构能使叶片移动来改变螺距角。

大多数可变螺距螺旋桨带有装在桨毅中的液压伺服器,通过推杆或曲柄销·滑块机构带动桨叶。

液压伺服活塞由液压回路操纵,并由控制阀控制。

大型船舶的调距桨通常在驾驶台采用联合控制。

第八章船舶轴系和螺旋桨【学习目标】掌握船舶轴系的功用、基本组成、日常维护管理；掌握螺旋桨的基本组成和各部分名称；了解船舶轴系扭振及危害。

在船舶推进装置中，从齿轮箱（或主机）输出法兰到螺旋桨，其间以传动轴为主体的用于传递扭矩的装置称为轴系，螺旋桨通过轴系与齿轮箱（或主机）连接。

第一节轴系一、轴系的功用轴系的功用是将船舶柴油机输出的功率传递给螺旌桨，使螺旋桨旋转，以推进船舶航行。

轴系是齿轮箱（或主机）和螺旋桨之间的连接和传动机构，将柴油机输出功率传递给螺旌桨，以克服螺旌桨在水中转动的所消耗的功率，同时，又将螺旋桨在水中旋转产生的轴向推力通过推力轴承传递给船体，以克服船舶航行的阻力。

二、轴系的基本组成轴系包括传动轴（推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴）、轴承（推力轴承、中间轴承、艉轴承）、轴系附件（润滑、冷却、艉轴密封装置）等，如图8-1所示。

轴系是由多支承的传动轴所构成。

从机舱到船尾往往有一段距离，其传动轴往往较长，传动轴通常分为几段，并用联轴器将各轴段联接组合而成。

每段轴又按其所承担的任务分为推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴等，这些轴段依靠相应的轴承支撑。

传动轴的总长度、轴段数目及其附件的配置等，与船的大小、船型、船体线型、机舱位置、动力装置形式等因素有关。

对于轴线不长的小型船舶，为了缩短轴系，也可只用一根螺旋桨轴直接将螺旋桨与齿轮箱的输出法兰相连。

1、传动轴传动轴包括推力轴、中间轴和艉轴。

推力轴前端用法兰与齿轮箱（或主机）的输出法兰相连，后端的法兰则与中间轴法兰相连。

推力轴和推力轴承是一对组合部件。

中间轴用来连接推力轴和艉轴。

2、轴承轴承包括推力轴承、中间轴承和艉轴轴承。

推力轴承用于承受螺旋桨通过推力轴传递的推力，并通过它将推力传给船体。

中间轴承用于承受中间轴的径向负荷和重量。

艉轴轴承用于承受艉轴轴的径向负荷和重量。

3、轴系附件轴系附件包括隔舱填料函、艉管、油封、润滑管路和冷却管路。

隔舱填料函用于保持轴系穿过水密隔舱处的水密。

船舶轴系的安装概论船舶轴系是指从主机或传动装置的输出端到螺旋桨之间的动力传动构件总称。

轴系的构件中有螺旋桨、中间轴、推力轴、隔舱填料函、中间轴承、推力轴承、尾管及尾管艉、艉密封件等等，轴系位于主机和螺旋桨之问。

轴系的主要功能是：将船舶主机发出的功率传给螺旋桨，同时叉将螺旋桨在水中旋转产生的轴向反推力通过轴系中的推力轴承传给船体，使船舶根据驾驶指令而航行。

由于主机是船上最大的动力源，因此可以说船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分。

而轴系安装及校中质量的好坏，对保证轴系及主机正常运转以及对减少船体震动有着重要的影响。

若安装质量不好的轴系，其运转时会造成艉轴管轴承迅速磨损以至烧坏，艉轴管的密封元件也因迅速磨损而造成泄露，致使主机曲轴的臂距差超过允许值，从而破坏齿轮箱的正常啮合和支撑轴承的正常工作并引起振动。

影响轴系安装质量的主要因素有：传动轴制造的精度，轴承安装时的弯曲状态，船体变形，轴端法兰因自重下垂必及轴系的结构设计质量等，并与船体建造工艺、轴系结构、船舶吨位及船厂工装设备等有关，本文根据船舶轴系安装的工艺过程与所采用的轴系校中方法进行阐述。

1·确定轴系理论中线理论轴系中线是安装轴系的基准，轴系中线可通过拉钢丝线法或光学仪器法确定，由于拉钢丝线确定轴系中线存在钢丝自重下垂产生的误差，所以拉钢丝法定中主要用于短轴系，当轴系长度超过15—20m时，就应采用光学准直仪或激光准直仪来确定轴系中线。

2·船台镗孔定位船台镗孔是指对人字架及尾柱上安装尾轴管的孔，首先在车间内进行粗加工，留下的精加工余量待在船体上装配焊接好之后，再用专门的镗孔机在现场就地进行镗孔。

这里定位是按基准光学仪的主光轴进行镗杆的定位，或在所加工孔的端面上划出镗控线和检验圆线，再按镗孔线进行镗杆的定位，之后进行镗孔。

当人字架、尾柱，前毂，中间轴承等部件上的孔的中心线与轴系中线重合的情况下，才可保证装入尾轴管或轴承孔的轴心线与轴系中线重合。

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。