直接传动推进装置是最常见的最基本的推进装置。主发动机和螺旋桨之间除了传递功率用的传动轴系之外,没有其他传动设备。在任何工况下,螺旋桨与主机具有相同的转速和转向,由于螺旋桨在较低转速时才有较高的效率,因此,直接传动推进装置一般都采用低速柴油机。这种推进装置特别适用于工况变化较少的航程较大的大型货船、客船、军辅船等。所以,在远洋运输船舶、沿海运输船舶中得到广泛的应用。
船舶传动轴
将主机的功率传递给螺旋桨,同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推力传给船体,以推动船舶运动的船舶传动装置。
- 英文名称
- marine transmission shaft
- 所属学科
- 机械工程
船舶传动轴包括推力轴、中间轴和尾轴(或螺旋桨轴),由优质碳钢或合金钢锻造而成。
推力轴及推力轴承是船舶轴系中的重要部件之一,其作用有两点,一是承受螺旋桨所产生的轴向推力,并传递给船体,使船舶前进或后退;二是保持整个轴系正确的轴向位置。如没有推力轴及轴承,则螺旋桨所产生的推力就要直接推动主机曲轴,使曲轴承受极大的轴向力,导致曲轴发生移动及歪斜,从而引起主机机件的损坏。
推力轴可分为多环式和单环式两种。多环式又称为马蹄式,已经逐渐淘汰。单环式,又称米歇尔式,是船舶常用的结构形式。
推力环与轴锻制成一整体,两端有整锻法兰,一端与主机输出轴法兰相连,另一端与中间轴相连接。
中间轴(图1)的作用是将主机的扭转力矩传给尾轴,并将螺旋桨的推船力由尾轴经中间轴、推力轴传给推力轴承。因轴系安装时的同心度要求严格,因而各中间轴两端法兰加工时与轴的同心度要求较严格,并且在构造上要具有便于安装和拆修时对正的措施(基准点)。各法兰的连接螺栓一律采用铰制孔的精密配合螺栓连接。常见的有两种:①两端为锥体中间轴,用于小型船舶或采用滚动轴承船舶。②整锻法兰中间轴,用于大型船舶。
螺旋桨轴(一般称为尾轴,图2)位于轴系末端,穿过尾轴管伸至船外与螺旋桨连接,首端同最后一节中间轴相连,尾轴是船舶轴系中推动船舶前进的重要部件之一,它承受着螺旋桨的扭矩、推力和重力等的作用,同时还受到海水腐蚀。
尾轴采用水润滑轴承的尾轴前后轴颈上采用铜套包覆,在其他非工作表面上用浸透环氧树脂剂的玻璃布包扎防腐。这种结构在沿海地区船舶中采用得最多。尾轴装在穿过船壳的尾管中,支承在尾管轴承上,它的前端用联轴节(法兰)与中间轴(或推力轴)连接,并依靠锥体上螺母将螺旋桨固紧在尾轴上,紧固螺母的螺纹方向应与船舶前进时的转向相反,以避免螺母松动而发生事故。此外螺母还应有锁紧装置(如止动片、防松螺钉、定位块等)。螺旋桨的锥孔、可拆联轴节与尾轴锥体的配合表面25毫米×25毫米面积内最少要有3~4个色点。
船舶轴系的推力轴、中间轴与螺旋桨轴等都为重要的锻钢部件。民用船舶广泛采用优质碳素钢锻制,其中最普遍选用35号钢;舰艇及少数快速客船为减轻轴系重量,采用合金钢。但合金钢价格高,对各种类型的凹槽、表面伤痕、轴径突变等处较敏感,应力集中系数高,要求精密的机械加工,因此,非必要时尽量避免采用。对于小型海船,为了避免海水的腐蚀,常采用不锈钢轴(用于水润滑的轴系)。采用热轧圆钢制造轴,其直径应不超过200毫米。作为传动轴材料的锻钢件,其化学成分、抗拉能力、耐冲击性能、低倍组织检查和高倍金相分析等必须符合“海规”与“河规”的要求。
条目图册
扩展阅读
- 高鹗,任文江.船舶动力装置设计.上海:上海交通大学出版社,1991.
- 于洪亮,黄连忠.船舶动力装置.大连:大连海事大学出版社,2006.
- 朱树文.船舶动力装置原理与设计.上海:上海交通大学出版社,1985.