第二章船舶轴系组成与设计
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第二章 船舶轴系布置及设计
缺点
• 机构比较复杂，整个装 置制造、安装及维修保养 困难，造价高； • 桨毂尺寸较大，在设计 工 况下效率比定距桨低
可调螺距螺旋桨（调距桨）装置
电力传动推进装置
电力传动是主机驱动主发电机发电，然后网，再由电网供电给电动机驱动螺旋 桨的一种传动型式。主机和螺旋桨间没有机械联系，机、桨可任意距离布置。
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、 尾管、轴支架位置、密封型式等 轴系布置草图
有问题
轴径、轴材料 通过
扭振计算 纵振计算
有问题
轴承间距及负荷 尾轴尾管总图 轴系布置图 各部详图
通过
教中计算 回旋振动计算
轴系种类及设计要点
轴系应保证在船舶横倾15°、横摇22.5°、纵倾 5°、纵摇10°时以及上述几种情况同时发生时能 可靠的运行。 *轴系一般有单轴系和双轴系 单轴系
轴系种类及设计要点
双轴系 – 轴承间距与轴径比l/d较大时，特别要注意回旋 振动； – 注意轴线与基线及纵中心线的夹角，从而考虑 推进分量和主机的允许倾斜度； – 螺旋桨轴大部分在船体外，应注意防腐蚀。
轴系种类及设计要点
调距桨轴系 – 由于轴不仅承受螺旋桨的推力，还要承受调距推进杆(如用 推进杆调距时)的轴向力，所以轴系各部分尺寸均需考虑该 力的作用； – 由于调距桨在系泊时能发挥主机全功率, 系泊推力大,因此， 推力轴承及其他有关轴系部件均需考虑系泊推力的作用； – 配油器位置应尽量靠近尾舱(对使用推拉杆调距时)，推拉杆 最长不应大于20m； – 在相同的功率和转速下, 调距桨比定距桨重,所以对尾管后轴 承的受力应予仔细考虑
1、大、中型货船（散货船、油船、集装箱船）的要求：安 全可靠，运行经济性高。 配置方案：低速机+定距桨 2、中小型货船，特别是中小型集装箱船的要求：除安全可 靠经济性高外，考虑主机高度、船上运装更多的集装箱。 配置方案：中速机+减速箱+定距桨 3、客船（车客渡船、调查船等）的要求：安全性、操纵性、 设置双桨。 配置方案：中速机*2+定距桨 4、政务船（渔政船、海监船）的要求：具有尖峰负荷的功 能。 配置方案：中速机*2+调距桨
轴系
主机布置原则： 主机布置原则：
对称布置：考虑到设备重量的平衡以及布 置和操作的便利。
1、单轴系的轴线一般布置在船舶的纵中剖面上； 2、双轴系的轴线一般对称布置于船舶纵中剖面两 侧，即对称布置在船舶两舷； 3、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。
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。
轴承的数量
螺旋桨轴一般设两道轴承。如果螺旋桨轴过长（如双 轴系船），也可以设三道轴承。对于一些轴线非常短 的单机单桨尾机型船舶，其螺旋桨轴前轴承甚至可以 取消，即只设一道轴承。 每根中间轴一般只设一道中间轴承，因为减少轴承数 量会降低轴系变形牵制和轴承附加负荷，使船体变形 对轴系的影响减弱，对轴系工作有利。一些很短的中 间轴甚至不设中间轴承。如果中间轴过长，也可以设 两道中间轴承。
最优设置
主机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴线 长度。 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。
轴承的设置
船舶轴系布置典型实例
轴线最好布置成与船体基线平行
当主机或齿轮箱的功率输出法兰位置较高，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 (α)。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(β)。 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°；偏角则控制在0°～3°之内。
(完整版)船舶动力装置轴系设计计算
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。
船舶轴系的安装
2.5.2 加工工具
由于镗孔工作经常在船台上进行,无法使用固 定的镗床.因此各船场根据需要设计镗孔专用工具,称 镗排。
图2－26一种典型结构的镗杆 1－进给箱；2－传动机构；3－推力轴承；4－支承轴承；5－轴承支架；6－平面刀架； 7－尾柱轴毂；8－刀架；9－中间轴承；10－尾隔舱壁；11－电动机；12、13－皮带轮
第二节 船舶轴系安装工艺的一般过 程
轴系安装的基本工作内容:轴系位于主机和 螺旋浆之间,担负着把主机的扭矩传给螺旋浆, 同时又把螺旋浆的作用力通过轴系中的推力 轴传给船体，使船舶根据驾使指令航行. 轴系安装任务是完成主机到螺旋浆的整个 轴系中的尾管及尾管轴承,螺旋浆与浆轴的安 装,中间轴及中间轴承,推力轴及推力轴承等部 件的安装任务.同时还涉及到主机的安装过程.
不柱度 0.02 椭圆度 0.01
0.02 0.01 0.015
0.03 0.02 0.02
0.03 0.02 0.02
螺栓
不柱度 0.015
椭圆度 0.01
0.01
0.15
0.15
2.3.2 尾轴的装配 一 尾轴红套
采用水润滑的尾轴,工作条件恶劣,且
与海水接触,因此需要有轴颈表面的铜包覆 层,主要起防腐作用,兼有改善轴与尾管轴承 之间的摩擦作用力。
第三节 轴系主要零部件的内场装配
2.3.1 轴的配对
船舶轴系是由尾轴,中间轴,推力轴等分别加 工,然后通过螺栓组合而成。 轴系配对是指各轴段置于同一直线上,保证其 同轴度要求,然后铰镗法兰上的螺栓孔,并配置相应的 螺栓,固紧等一系列工作的总称。 轴系的配对工作可以在平台上或长台车床上 进行,如下图2－3所示。
为了进行轴系安装工程,机电车间要进行内 场(车间内)加工装配和外场(一般在船台)加工 和安装. 内场(车间内)主要完成轴系零件的加工装配 外场(一般在船台)主要完成船体加工和安装,
6-轴系
二、 轴系元件的选型与设计
2.1 传动轴的设计
2.1.1 结构设计与轴径估算 1. 轴结构设计
由于工作环境不同，尾轴、中间轴和推力轴的 结构略有不同。 尾轴：其表面有防止海水腐蚀的结构如：包覆玻璃钢， 轴承部位的轴干上镶有青铜轴套，防腐层与轴套的 连接处有可靠的密封连接，舰艇尾轴通常有2~3个轴 承，镶套的轴套多达2～4个，为了便于安装轴套， 轴径设计成阶梯形。尾轴的长度9～20米不等，因船 而异。尾轴过长一般分为两段：螺旋桨轴和尾轴， 中间用防腐的液压联轴节连接。
3
Nb n [ ]
Nb －轴传递的最大功率（kW）；
n －最大功率时的转速（rpm）；
A －系数，对于涡轮机、电力推进舰船A＝49； 对于轴系中设有液力或电磁离合器的柴油机推进的舰船或缸数不少于12 的柴油机推进的高速艇A＝54； 对于其他柴油机推进A＝60
[τ]=轴材料的系数，按以下公式计算：
－－其他型式的推进装置，附加扭矩为最大功率扭矩的20％
5）弯曲应力 （1）重力弯矩
艉拖架轴承支点处的重力弯矩MG0，是由螺旋桨和该支点后轴段及螺旋桨固 定螺母等的悬臂重量引起的。
轴系上其余各点的重力弯矩MGi应根据轴系校中分析计算选取各种使用状态 下的最大弯矩值。在初步设计时没有轴系校中结果的情况下，可以根据直线 校中按连续梁求取各支点的重力弯矩。
（2）推力轴的直径dt
推力轴在推力环处的直径应比中间轴直径增加12％， 而其余部分的直径可以减少的与中间轴直径相等。
（3）尾轴的直径dw
不与海水接触的尾轴直径应比中间轴直径计算值增加 12％，与海水接触的则应增加21％ 。
（4）螺旋桨轴的直径dL dL＝1.13dz+K2Dp dL：螺旋桨轴的直径 Dp：螺旋桨的直径 K2：系数，轴不与海水接触时取0.007;与海水接触时取0.01 （5）空心轴直径修正 当m>0.4 时， 1 '
第2节 船舶轴系的组成课件
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:
➢尾轴承的数目和间距
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:
➢设计的大体思路: 在布置时首先要充分了解船舶总体、线形、肋距、结构等方 面的有关图纸，认真考虑轴系装卸运输路线、顺序、起重设 备与工具。高度重视调距桨的轴系，双轴线桨轴较长的轴系 布置、辅助设备的配合与安装工艺等。
第一章船舶轴系及传动装置设计
附近) 轴承间距过小—附加负荷越大 轴承间距过大—①安装困难，②轴的挠度过大，造成轴承 负荷不均匀，③轴的固有频率降低，容易造成在轴系的工 作转速范围内出现临界转速
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
对于一般轴径，轴承跨距可参考以下公式估算： 俄罗斯尼古拉也夫推荐公式
旋桨的不均匀水动力作用等产生附加应力 风浪天，螺旋桨上下运动的惯性力，使尾轴产生额外的周期变化的弯
曲应力和力矩 轴系在工作中，轴颈与轴承发生摩擦，当用海水做尾轴承润滑剂时，
尾轴管和轴颈还要受到腐蚀作用
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
➢传动轴系的组成、作用和工作条件:
➢轴系的设计要求：
传递设备—主要有联轴器、减速器、离合器等 轴系附件—主要是润滑、冷却、密封设备等
第一章船舶轴系及传动装置设计
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:
➢尾轴承的数目和间距
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:
➢设计的大体思路: 在布置时首先要充分了解船舶总体、线形、肋距、结构等方 面的有关图纸，认真考虑轴系装卸运输路线、顺序、起重设 备与工具。高度重视调距桨的轴系，双轴线桨轴较长的轴系 布置、辅助设备的配合与安装工艺等。
第一章船舶轴系及传动装置设计
附近) 轴承间距过小—附加负荷越大 轴承间距过大—①安装困难，②轴的挠度过大，造成轴承 负荷不均匀，③轴的固有频率降低，容易造成在轴系的工 作转速范围内出现临界转速
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
对于一般轴径，轴承跨距可参考以下公式估算： 俄罗斯尼古拉也夫推荐公式
旋桨的不均匀水动力作用等产生附加应力 风浪天，螺旋桨上下运动的惯性力，使尾轴产生额外的周期变化的弯
曲应力和力矩 轴系在工作中，轴颈与轴承发生摩擦，当用海水做尾轴承润滑剂时，
尾轴管和轴颈还要受到腐蚀作用
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
➢传动轴系的组成、作用和工作条件:
➢轴系的设计要求：
传递设备—主要有联轴器、减速器、离合器等 轴系附件—主要是润滑、冷却、密封设备等
第一章船舶轴系及传动装置设计
第二章 船舶轴系的组成和设计
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当轴线出现倾角a和偏角 时 当轴线出现倾角 和偏角b时，将使螺旋桨 和偏角 的推力受到损失，其有效推力： 的推力受到损失，其有效推力： T效=T桨cosa cosb 式中： 螺旋桨的推力； 式中： T桨—螺旋桨的推力； 螺旋桨的推力 T效—螺旋桨的有效推力。 螺旋桨的有效推力。 螺旋桨的有效推力 为了保证足够的螺旋桨有效推力， 为了保证足够的螺旋桨有效推力，必须对倾 角 a和偏角 加以控制，一般将倾角控制在0~5°， 和偏角b加以控制，一般将倾角控制在 ° 和偏角 加以控制 偏角控制在0~3°。 偏角控制在 °
船舶与海洋工程专业
船舶动力装置
授课人： 授课人：李德堂
第二章、 第二章、船舶轴系的组成和设计
基本内容
1、轴系的任务、组成与设计要求 、轴系的任务、 2、轴系的布置设计 、 3、传动轴的规范计算及强度校核 、 4、传动轴的结构设计 、 5、中间轴承与推力轴承 、 6、尾轴管装置 、
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二、螺旋桨轴和尾轴 （1）轴干和轴颈 ） （2）椎体与螺纹部分 ） 锥度K、椎体尺寸、尾螺纹部分的尺寸、 锥度 、椎体尺寸、尾螺纹部分的尺寸、 键的主要尺寸。 键的主要尺寸。 （3）轴套 ） （4）轴干的保护层 ） （5）螺旋桨和螺旋桨联轴器联接形式 ） 常见的联接形式主要有三种：机械联接、 常见的联接形式主要有三种：机械联接、 液压无键联接、环氧树脂粘接。 液压无键联接、环氧树脂粘接。
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三、轴系的工作条件及设计要求 轴系工作条件十分恶劣，设计时除满足布置上的要求外， 轴系工作条件十分恶劣，设计时除满足布置上的要求外，尚 有以下设计要求： 有以下设计要求： 1、有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用寿命； 、有足够的强度和刚度，工作可靠并有较长的使用寿命； 2、有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上，力求简 、有利于制造和安装，在满足工作需要的基础上， 使制造与安装方便并便于日常的维护保养； 化，使制造与安装方便并便于日常的维护保养； 3、传动损失小、合理选择轴承种类、数目及润滑方法； 、传动损失小、合理选择轴承种类、数目及润滑方法； 4、对船体变形的适应性好，力求避免在正常航行状态下因船 、对船体变形的适应性好， 体变形引起轴承超负荷。 体变形引起轴承超负荷。 5、保证在规定的运行转速范围内不发生扭转、横向和耦合共 、保证在规定的运行转速范围内不发生扭转、 振； 6、避免海水对尾轴的腐蚀，尾管装置具有良好的密封性能； 、避免海水对尾轴的腐蚀，尾管装置具有良好的密封性能； 7、尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量。 、尽可能减小轴的长度和减轻轴的重量。
典型商船的轴系布置与结构设计
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。
第二章 船舶轴系
§2―1 推进装置形式及特点
推进装置是动力装置的主体。各种不同类型的主发动机， 不同型式的推进器和传动方式可以组成多种型式的推进装置， 以适应各种类型船舶需要。
发动机与传动设备的组合可分为五大类：
1、柴油机推进装置——低速柴油机直接传动式； 中、高速柴油机齿轮减速式； 中、高速柴油机电传动式。 2、汽轮机推进装置——汽轮机齿轮减速式； 汽轮机电传动式。 3、燃气轮机推进装置——燃气轮机齿轮减速式； 燃气轮机电传动式。
§2—3 船船轴系的主要部件
1、螺旋桨轴、中间轴、推力轴及其轴承
（1）螺旋桨轴位于轴系最后端，其后端装有螺旋桨， 前端穿过尾轴管轴承与中间轴相连接。
（2）中间轴置于推力轴与螺旋桨抽之间。由中间轴 承支承。 （3）船舶轴系中都设置有推力轴，除了主机自带推力 轴承或齿轮箱附设推力轴承外，船舶轴系中都应设置推力 轴承。推力轴承的结构有滑动式和滚动式两种。 （4）推力轴承的结构有滑动式和滚动式两种。
2．齿轮传动推进装置 大直径低转 速螺旋桨能有效 地提高推进效率。 为了提高推进效 率、对中、高速 主机加装齿轮减 速箱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 推进装置配 置了齿轮减速箱 后，不仅可以单 机单桨，而且还 可以多机并车驱 动一个螺旋桨。 这样便提高了推 进装置的功率使 用范围。
3．可调螺距螺旋桨推进装置 调距桨可 以调节，改变 桨叶· 在水中 的攻角，从而 变动螺旋桨的 性能参数，使 螺旋桨在较好 的效率下工作， 并能充分利用 主机功率。 调距桨推 进装置能适应 工况多变的需 要。
4、联合推进装置——柴油机、燃气轮机齿轮减速式； 燃气轮机、汽轮机齿轮减速式。
5、核动力推进装置——汽轮机齿轮减速式； 汽轮机电传动式。
图示为某船柴油机推进装置简图。 但是，在不同用途和要求的船上，其型式又有很大区别， 一般来说，有五种型式。
推进装置是动力装置的主体。各种不同类型的主发动机， 不同型式的推进器和传动方式可以组成多种型式的推进装置， 以适应各种类型船舶需要。
发动机与传动设备的组合可分为五大类：
1、柴油机推进装置——低速柴油机直接传动式； 中、高速柴油机齿轮减速式； 中、高速柴油机电传动式。 2、汽轮机推进装置——汽轮机齿轮减速式； 汽轮机电传动式。 3、燃气轮机推进装置——燃气轮机齿轮减速式； 燃气轮机电传动式。
§2—3 船船轴系的主要部件
1、螺旋桨轴、中间轴、推力轴及其轴承
（1）螺旋桨轴位于轴系最后端，其后端装有螺旋桨， 前端穿过尾轴管轴承与中间轴相连接。
（2）中间轴置于推力轴与螺旋桨抽之间。由中间轴 承支承。 （3）船舶轴系中都设置有推力轴，除了主机自带推力 轴承或齿轮箱附设推力轴承外，船舶轴系中都应设置推力 轴承。推力轴承的结构有滑动式和滚动式两种。 （4）推力轴承的结构有滑动式和滚动式两种。
2．齿轮传动推进装置 大直径低转 速螺旋桨能有效 地提高推进效率。 为了提高推进效 率、对中、高速 主机加装齿轮减 速箱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 推进装置配 置了齿轮减速箱 后，不仅可以单 机单桨，而且还 可以多机并车驱 动一个螺旋桨。 这样便提高了推 进装置的功率使 用范围。
3．可调螺距螺旋桨推进装置 调距桨可 以调节，改变 桨叶· 在水中 的攻角，从而 变动螺旋桨的 性能参数，使 螺旋桨在较好 的效率下工作， 并能充分利用 主机功率。 调距桨推 进装置能适应 工况多变的需 要。
4、联合推进装置——柴油机、燃气轮机齿轮减速式； 燃气轮机、汽轮机齿轮减速式。
5、核动力推进装置——汽轮机齿轮减速式； 汽轮机电传动式。
图示为某船柴油机推进装置简图。 但是，在不同用途和要求的船上，其型式又有很大区别， 一般来说，有五种型式。
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。
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第二章船舶轴系组成与设计
二、轴系的工作条件和要求
1、工作条件：
由于轴系位于水线以下，一部分轴系长期浸泡在水中，工作 条件恶劣，受力复杂；同时还受到船体变形、装载等的 影响。
如果轴系设计布置或安装不当，往往会导致轴系摩擦部位发 热、剧烈的磨损，甚至发生断轴事故。
第二章船舶轴系组成与设计
2、轴系的要求
3)传动损失小。在轴系设计时，要正确选择轴承数目、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。
第二章船舶轴系组成与设计
4)良好的抗振性能。保证轴系在营运转速范围内不产生扭转 共振和横振共振， 进行振动临界转速的计算。
5)对船体变形的敏感性小。因船体变形使轴系各支承产生位 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以减少传动损失 延长轴系寿命。
6)良好的密封性。选择性能良好的密封装置，既要防止海水 对轴系的腐蚀，又要防止滑 油的外漏而污染海洋环境。
7)重量尺寸要小。缩小轴系的重量尺寸，以省出更多空间来
装载货物或作其他用，对提高船舶的运行经济性也看好
处。
第二章船舶轴系组成与设计
§2-2 轴系的布置设计
布置设计思路： 通过布置确定轴系长度，决定轴承位置和间距等。 根据规范计算确定基本轴径。 进行轴系的强度校核。 有些大型船舶轴系还要进行必要的振动计算和合理校中计
组成：传动轴（中间轴、螺旋桨轴、推力轴及连接轴与轴 用的联轴器），轴承（中间轴承、推力轴承及尾轴 承），以及其他附件等。
第二章船舶轴系组成与设计
图中为直接传动主机。如用高速不可反转主机，其后面须 设传动设备， 即离合器和齿轮箱。
第二章船舶轴系组成与设计
（1）推力轴：它前端有法兰与主扭曲输出法兰相连接， 其后端的法兰与中 间轴法兰相连。
第二章船舶轴系组成与设计
2、螺旋桨的位置 螺旋桨的位置一般由船体设计人员确定。船体壳板产生振动 的原因之一，是螺旋桨叶尖与船体外板 没有足够的间隙， 致使螺旋桨在运转时水流冲击外板造成 的。
第二章船舶轴系组成与设计
二、轴承的位置、数目和间距
1、轴承位置的确定
轴承破坏原因：
轴承中各支承轴承均与船体刚性连接，所以船体的变形将引
算。 轴系部件进行结构设计及选型，最后绘制轴系布置图、尾
轴尾管总图及有关部件图纸。
第二章船舶轴系组成与设计
第二章船舶轴系组成与设计
一、轴线的数目、长度、位置及布置
轴线：发动机曲轴中心或减速器中心与螺旋桨中心的连线称为 轴线，也称轴系理论中心线。 （一般轴线由多段位于同一直线的轴相互连接而成）
（一）轴线的数目：取决于船舶的类型、航行性能、
（7）制动器：常装 在中间轴联轴器的外缘上，用来使轴 制动。
（8）冷却管路：给尾轴管、中间轴承、推力轴承供给冷 却水。
第二章船舶轴系组成与设计
轴系的多节性
传动轴较长，有的达100m以上。对于这样长 的轴系， 如果只用一整根轴，是困难和不方便的， 且没有必要。为了加工、制造、运输、拆装方便， 常常把传动轴分为许多节，并用数个联轴器将各 节轴段连接起来组合而成。
1)工作可靠且有较长的使用寿命。有足够的强度和刚度，满足 规范要求，保证轴系在各种恶劣的载荷情况下不致发 生 永久变形或断裂，使其在运行中安全可靠，并有较长使用 寿命。
2)尽量采用标准化结构。在满足工作需要的基础上，应尽量采 用标准化结构。这不仅给制造安装带来方便，还能缩短造 船周期、降底制造成本、提高经济 效益，而且对产品的 质量提供了可靠的保证。
第二章 船舶轴系的组成与设计
§2-1 概述 §2-2 轴系的布置设计 §2-3 传动轴的规范计算及强度校核 §2-4 传动轴的结构设计 §2-5 中间轴承与推力轴承 §2-6 尾轴管装置
第二章船舶轴系组成与设计
§2-1 概述
一、船舶轴系的任务、含义与组成
任务：将主机的功率传给螺旋桨，又将螺旋桨所产生的推 力传给船体，以实现推进船舶的使命。
小。
第二章船舶轴系组成与设计
1-左轴承端盖 2-输出轴 3-滚动轴承 4-减速器壳体 5-齿轮 6-隔套 7-右轴承端盖 8-密封圈 9-半联轴器 10-挡圈 11-紧固螺钉
生命力、主机型式和数量、经济性、可靠性。轴线数 目早在总体初步设计阶段已决定。
第二章船舶轴系组成与设计
（二）轴线及轴段长度的确定
轴线的基本长度L =首部端点为主机(或齿轮箱)的功 率输出法兰的中心，尾部端点为螺旋桨的中心。
轴段长度：在轴线总长度确定之后，根据船体尾部线型、 隔舱壁位置、各轴承比压、工厂的加工能力及轴系在机 舱内装拆要求，决定螺旋桨轴及中间轴长度。
起轴承的径向位移，这种位移会使轴承的负荷增加许多
倍甚至十几倍，致使轴承处产生剧烈的磨损、发热，甚
至咬死烧坏。
当传动轴在支承轴承中运转时，船壳因受水压、装载等因素
影响而产生变形，中央的轴承因船壳的变形而产生径向
位移，其轴承的附加负荷将显著增加，而两侧轴承因靠
近隔舱壁(船壳刚性相对较好)变形较小，附加负荷也较
肿剖面相平行和对称。
第二章船舶轴系组成与设计
单轴系的安装
第二章船舶轴系组成与设计
双轴系准点位置确定，当主机和螺旋桨位置确定后，轴 线位置就随之而定。
1、主机位置 主机布置高度：使主机(或齿
轮箱)的油底壳不碰到船 的双层底或肋骨，并使它 们间 留有间隙，还应留 出油底壳放油所需的操作 高度。
第二章船舶轴系组成与设计
（三）轴线的位置
单轴系的轴线：常布置在船舶的纵中剖 面上; 双轴系的轴线：对称布置在船舶两舷; 三根轴系：一根布置在船舶的纵中剖面上，其余两根对称布
置在机舱左右两舷。
主机功率有效地转变为螺旋桨推力的措施？ ① 轴线最好布置成与基线平行; ② 双轴系和多轴系的船舶中，最好将轴线布置成与船舶纵
（2）推力轴承：用以承受推进器通过推力轴 传递来的推
轴
力，并通过它将推力传给船体。
系 （3）隔舱填料函：用以保持轴系穿过水密隔舱处的水密
关 键 部 件
（4）中间轴承：主要用来承受中间轴的径向负荷 和重量。
（5）尾管：用来支承尾轴承和螺旋轴，螺旋桨轴的密封 元件也装在管中，用以封水 封油。
（6）润滑系统：用来提供并保证尾轴承中滑油的供应。
二、轴系的工作条件和要求
1、工作条件：
由于轴系位于水线以下，一部分轴系长期浸泡在水中，工作 条件恶劣，受力复杂；同时还受到船体变形、装载等的 影响。
如果轴系设计布置或安装不当，往往会导致轴系摩擦部位发 热、剧烈的磨损，甚至发生断轴事故。
第二章船舶轴系组成与设计
2、轴系的要求
3)传动损失小。在轴系设计时，要正确选择轴承数目、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。
第二章船舶轴系组成与设计
4)良好的抗振性能。保证轴系在营运转速范围内不产生扭转 共振和横振共振， 进行振动临界转速的计算。
5)对船体变形的敏感性小。因船体变形使轴系各支承产生位 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以减少传动损失 延长轴系寿命。
6)良好的密封性。选择性能良好的密封装置，既要防止海水 对轴系的腐蚀，又要防止滑 油的外漏而污染海洋环境。
7)重量尺寸要小。缩小轴系的重量尺寸，以省出更多空间来
装载货物或作其他用，对提高船舶的运行经济性也看好
处。
第二章船舶轴系组成与设计
§2-2 轴系的布置设计
布置设计思路： 通过布置确定轴系长度，决定轴承位置和间距等。 根据规范计算确定基本轴径。 进行轴系的强度校核。 有些大型船舶轴系还要进行必要的振动计算和合理校中计
组成：传动轴（中间轴、螺旋桨轴、推力轴及连接轴与轴 用的联轴器），轴承（中间轴承、推力轴承及尾轴 承），以及其他附件等。
第二章船舶轴系组成与设计
图中为直接传动主机。如用高速不可反转主机，其后面须 设传动设备， 即离合器和齿轮箱。
第二章船舶轴系组成与设计
（1）推力轴：它前端有法兰与主扭曲输出法兰相连接， 其后端的法兰与中 间轴法兰相连。
第二章船舶轴系组成与设计
2、螺旋桨的位置 螺旋桨的位置一般由船体设计人员确定。船体壳板产生振动 的原因之一，是螺旋桨叶尖与船体外板 没有足够的间隙， 致使螺旋桨在运转时水流冲击外板造成 的。
第二章船舶轴系组成与设计
二、轴承的位置、数目和间距
1、轴承位置的确定
轴承破坏原因：
轴承中各支承轴承均与船体刚性连接，所以船体的变形将引
算。 轴系部件进行结构设计及选型，最后绘制轴系布置图、尾
轴尾管总图及有关部件图纸。
第二章船舶轴系组成与设计
第二章船舶轴系组成与设计
一、轴线的数目、长度、位置及布置
轴线：发动机曲轴中心或减速器中心与螺旋桨中心的连线称为 轴线，也称轴系理论中心线。 （一般轴线由多段位于同一直线的轴相互连接而成）
（一）轴线的数目：取决于船舶的类型、航行性能、
（7）制动器：常装 在中间轴联轴器的外缘上，用来使轴 制动。
（8）冷却管路：给尾轴管、中间轴承、推力轴承供给冷 却水。
第二章船舶轴系组成与设计
轴系的多节性
传动轴较长，有的达100m以上。对于这样长 的轴系， 如果只用一整根轴，是困难和不方便的， 且没有必要。为了加工、制造、运输、拆装方便， 常常把传动轴分为许多节，并用数个联轴器将各 节轴段连接起来组合而成。
1)工作可靠且有较长的使用寿命。有足够的强度和刚度，满足 规范要求，保证轴系在各种恶劣的载荷情况下不致发 生 永久变形或断裂，使其在运行中安全可靠，并有较长使用 寿命。
2)尽量采用标准化结构。在满足工作需要的基础上，应尽量采 用标准化结构。这不仅给制造安装带来方便，还能缩短造 船周期、降底制造成本、提高经济 效益，而且对产品的 质量提供了可靠的保证。
第二章 船舶轴系的组成与设计
§2-1 概述 §2-2 轴系的布置设计 §2-3 传动轴的规范计算及强度校核 §2-4 传动轴的结构设计 §2-5 中间轴承与推力轴承 §2-6 尾轴管装置
第二章船舶轴系组成与设计
§2-1 概述
一、船舶轴系的任务、含义与组成
任务：将主机的功率传给螺旋桨，又将螺旋桨所产生的推 力传给船体，以实现推进船舶的使命。
小。
第二章船舶轴系组成与设计
1-左轴承端盖 2-输出轴 3-滚动轴承 4-减速器壳体 5-齿轮 6-隔套 7-右轴承端盖 8-密封圈 9-半联轴器 10-挡圈 11-紧固螺钉
生命力、主机型式和数量、经济性、可靠性。轴线数 目早在总体初步设计阶段已决定。
第二章船舶轴系组成与设计
（二）轴线及轴段长度的确定
轴线的基本长度L =首部端点为主机(或齿轮箱)的功 率输出法兰的中心，尾部端点为螺旋桨的中心。
轴段长度：在轴线总长度确定之后，根据船体尾部线型、 隔舱壁位置、各轴承比压、工厂的加工能力及轴系在机 舱内装拆要求，决定螺旋桨轴及中间轴长度。
起轴承的径向位移，这种位移会使轴承的负荷增加许多
倍甚至十几倍，致使轴承处产生剧烈的磨损、发热，甚
至咬死烧坏。
当传动轴在支承轴承中运转时，船壳因受水压、装载等因素
影响而产生变形，中央的轴承因船壳的变形而产生径向
位移，其轴承的附加负荷将显著增加，而两侧轴承因靠
近隔舱壁(船壳刚性相对较好)变形较小，附加负荷也较
肿剖面相平行和对称。
第二章船舶轴系组成与设计
单轴系的安装
第二章船舶轴系组成与设计
双轴系准点位置确定，当主机和螺旋桨位置确定后，轴 线位置就随之而定。
1、主机位置 主机布置高度：使主机(或齿
轮箱)的油底壳不碰到船 的双层底或肋骨，并使它 们间 留有间隙，还应留 出油底壳放油所需的操作 高度。
第二章船舶轴系组成与设计
（三）轴线的位置
单轴系的轴线：常布置在船舶的纵中剖 面上; 双轴系的轴线：对称布置在船舶两舷; 三根轴系：一根布置在船舶的纵中剖面上，其余两根对称布
置在机舱左右两舷。
主机功率有效地转变为螺旋桨推力的措施？ ① 轴线最好布置成与基线平行; ② 双轴系和多轴系的船舶中，最好将轴线布置成与船舶纵
（2）推力轴承：用以承受推进器通过推力轴 传递来的推
轴
力，并通过它将推力传给船体。
系 （3）隔舱填料函：用以保持轴系穿过水密隔舱处的水密
关 键 部 件
（4）中间轴承：主要用来承受中间轴的径向负荷 和重量。
（5）尾管：用来支承尾轴承和螺旋轴，螺旋桨轴的密封 元件也装在管中，用以封水 封油。
（6）润滑系统：用来提供并保证尾轴承中滑油的供应。