船舶轴系组成以及设计主要任务要点

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。

轴系强度计算在推进装置中，从主机（机组）的输出法兰到推进器之间以传动轴为主的整套设备称为轴系。

轴系的基本任务是：连接主机（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。

当机舱位置确定，主机布置好后，即可考虑轴系设计和布置。

4.1轴系的布置4.1.1 传动轴的组成和基本轴径传动轴一般由螺旋桨轴(尾轴)、中间轴和推力轴，以及将它们相连接的联轴器所组成。

本船因其推力轴承已放置在减速齿轮箱中，所以不设推力轴。

而且本船螺旋桨轴不分段制造，最后本船传动轴组成设计成1根中间轴和1根螺旋桨轴。

轴的基本直径d(mm)应不小于按下式计算的值（考虑到标准化的要求，各轴轴径一般取不小于计算值的整数）d=(4.1)100=100=191.88C mmC=1.0——中间轴的直轴部分，d=mm，取200mm作为设计尺寸。

191.88C=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d=⨯=243.69mm，设计时取250mm。

191.88 1.27C=1.05——尾尖舱隔舱壁前的尾轴或螺旋桨轴的直径可按圆锥减小，但在联轴器法兰处的最小直径应不小于C=1.05计算所得的值。

d=⨯=201.47mm，即螺旋桨轴在联轴器法兰处的最小191.88 1.05直径应不小于201.47mm。

4.1.2 轴系布置的要求传动轴位于水线以下，工作条件比较恶劣，在其运转时，还将受到螺旋桨所产生的阻力矩和推力的作用，使传动轴产生扭转应力和压缩应力；轴系本身重量使其产生的弯曲应力；轴系的安装误差、船体变形、轴系振动以及螺旋桨的水动力等所产生的附加应力等。

上述诸力和力矩，往往还是周期变化的，在某些时候表现更为突出，例如船舶在紧急停车、颠繁倒车或转弯，或是在大风大浪中受到剧烈纵摇或横摇时，使传动轴所受负荷更大，有时甚至使它产生发热或损坏。

典型商船的軸系佈置與結構設計摘要：文中主要介紹了商船軸系結構設計與佈置，安裝時應注意的問題目錄：1 軸系的任務,組成，與設計要求2 軸系的種類3 軸系工作條件及故障4 軸系佈置設計流程5 軸線的確定及數目6軸線及軸線長度的確定7 軸承的設置，間距和位置8 軸承負荷及負荷計算中支點位置的確定9 軸承的比壓許用範圍引言：船舶軸系的佈置與設計在船舶建造過程中是一個非常重要的環節，此設計的任務是使讀者獲得必要的專業入門知識，增加對商船軸系佈置與結構設計的瞭解和興趣。

開拓視野，拓展相關專業知識，以有利於學好本專業的其他課程和將來的工作。

本設計系統的介紹了商船軸系的工作原理，性能特點，典型結構，裝調要修要點等。

全文共分為10章，重點詳細介紹了軸系的佈置與結構設計。

由於本人水準有限，加之時間倉促，文中謬誤和不足之處懇請老師及讀者批評指正，以期日後改正。

1軸系的任務，組成與設計要求：軸系的任務：船舶軸系是船舶動力裝置中的重要組成部分，承擔著將主機發出的功率傳遞給螺旋槳。

在講螺旋槳產生的軸向推力傳遞給船體實現推船航行的目的。

船舶軸系的結構較為簡單。

但作用十分重大，維護管理好軸系，對保證船舶的安全航行至關重要。

軸系的組成：船舶軸系是主機輸出端法蘭起至艉軸為止，連接主機和螺旋槳。

對於直接傳動的推進系統，包括傳遞功率的傳動軸等零部件，主要有：推力軸和推力軸承，中間軸和中間軸承，尾軸承以及其他附件等；對於間接傳動的推進系統，除有上述傳動軸和軸承外，還有離合器，彈性聯軸器和減速齒輪箱等部件。

2軸系的種類單軸系：單軸系軸線佈置於船體的中縱剖面上，並平行於船體基線。

單軸系的長度主要由中間軸數目來定，而中間軸的數目則取決於機艙的位置。

中機艙的中間軸數量多軸系長。

凡具有兩節或兩節以上中間軸的軸系稱為長軸系；尾機艙的中間軸數量少，甚至沒有中間軸，軸系較短。

凡具有一節中間軸或無中間軸的軸系稱為短軸系。

軸系短不僅便於船艙佈置，節省船舶建造費用，而且便於維護管理。

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。

船舶轴系的组成及作用船舶轴系，嘿，这可是船的“心脏”哦，大家可得认真对待！咱们先来聊聊这玩意儿都包含些什么。

想象一下，船的动力源头，像发动机那样的存在，轴系就是把这股动力传递给船螺旋桨的“桥梁”。

它就像是一位默默无闻的英雄，站在幕后，让整艘船能够畅快地在水中穿行。

轴系的构成可不简单，得有轴、联轴器、轴承，还有那些好兄弟的辅助设备，齐心协力，一起让船只顺风顺水。

得说说这些部件的作用。

轴，那可是船舶轴系的主角，没了它，船就像个无头苍蝇，根本不知该往哪儿飞。

联轴器，它就像是一根纽带，把动力源和船螺旋桨紧紧联系在一起，缺了它，船就分崩离析了。

轴承，嘿，这家伙可得说是轴的好伙伴，支撑着轴的旋转，让它能顺滑地转动，不至于“磨磨蹭蹭”。

想想看，要是没有这些小伙伴的合作，船只能有多尴尬，估计都没法开出港口。

船舶轴系的工作环境也是个大挑战。

海水、盐分，真是让人“头疼”的敌人。

可别小看这些，长时间的侵蚀可不是什么好事儿。

所以，船舶设计师可得在材质上多下点功夫，选用那些耐腐蚀、强度高的材料，才能保证船的寿命和性能。

要知道，船的轴系可是需要承受很大的压力，甚至在波涛汹涌的海面上，也要保证它们的稳定性。

真是一场“持久战”啊！船舶轴系还得考虑到安装和维护。

大家想想，谁都不想船在海上抛锚，那可是闹心了。

定期的检查和维护是必不可少的，及时发现问题，才能避免更大的麻烦。

想象一下，如果轴系出了问题，整艘船就会停下来，那可真是“欲哭无泪”，也许连救援都得等上好久。

大家可得认真对待，保持这条“生命线”的畅通，真是万分重要。

船舶轴系的设计也得结合实际使用情况。

不同的船，载重、速度、航行条件都各有不同，轴系的选择也要因船而异。

这就像选鞋子，得合脚才行。

设计师得充分考虑到这些因素，才能确保船舶在各种情况下都能保持稳定性能。

说到底，细节决定成败，尤其在船舶这样复杂的系统中，稍有不慎，就可能导致意想不到的问题。

科技的发展对船舶轴系也产生了很大的影响。