船舶轴系强度计算

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1、2011船舶轴系计算3.1船舶轴系的作用与组成：3.1.1船舶轴系的作用：船舶轴系的基本任务是将主机的功率传给螺旋桨，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。3.1.2船舶轴系的组成：由于船的任务和要求不同，使得船体型线和动力装置型式不同，轴系所包括的具体组成部件也不完全一样。一般情况下，从主机曲轴法兰起，到螺旋桨止，主要包括：弹性联轴节、减速齿轮箱、推力轴、推力轴承、中间轴、中间轴承、、联轴节、艉轴和艉轴管等，另外还有离合器和隔舱填料函等总称为轴系。3.2轴系的布置：当机舱、

2、主机和螺旋桨的位置已初步决定，并对轴系的结构有充分的了解和考虑后，首先确定轴系数目、位置和长度，初步选定轴承的位置和间距等，然后再选用或设计轴系部件，进行轴系强度计算和振动验算，最后绘制轴系布置及安装总图，完成轴系的设计工作。3.2.1轴线的数目：从主机法兰输出端到螺旋桨中心之间的轴系，往往是由好几段位于同一直线上的轴相互连接起来的，这种位于同一直线上的轴系称为轴线。轴线的数目主要取决于船舶的类型、航行性能、生命力、主机型式及特征、动力装置的经济性、工作的可靠性等。本船采用双机双桨的推进装置。一

3、般单轴系的轴线，常将其布置在船舶的纵舯剖面上，双轴系的船舶，轴线对称布置在两舷。而三轴系的船舶往往其中一根轴线在船舶的纵舯剖面上，其余两轴线对称的布置在两舷。3.2.2轴线的位置与长度：轴线是一根直线，它的位置和长度决定于两个端点的位置，一个端点是螺旋桨中心，另一个是主机的输出轴法兰中心。连接这两个中心的长度即为轴线长度，轴线总长度确定后，再根据船舶的实际情况、船厂加工能力以及船舶尾部结构和轴承的间距等确定轴段数目和长度。理想的轴线位置最好是布置成与船体基线水平，而在多轴线时，轴线又必须保持对称

4、，并和纵舯剖面平行。但是这样理想的轴线往往很难实现，因为轴线的位置必须服从主机与螺旋桨的布置。如下图，在主机位置较高而船舶吃水比较浅时，为保证螺旋桨浸入水下一定距离，有时不得不使轴线向尾部倾斜一定角度，有些双桨推进装置的船舶轴系，为了使螺旋桨叶的边缘离开船的外板一定的距离，允许轴线在水平投影上离开船舶纵舯剖面偏斜一个角度。轴线的倾斜或者偏斜都会降低螺旋桨的有效推力，为保证螺旋桨的有效推力不致于显著下降同时主机又能安全可靠的工作，一般角限制在0～5°，角限制在0～3°之间。轴系的长度视主机位置而定

5、，一般船舶主机布置在船的中部偏艉。本船由于船型小，所以机舱设置在船艉部。轴线平行于纵舯剖面，与设计水线面的倾角为4°，轴线的长度为7.9m。图3.1轴线布置角度图3.2轴线布置角度3.2.3中间轴承的位置及间距：对于机舱布置在舯部的的大型船舶，其轴系长度长达几十米，甚至上百米。这时轴系就要用几段中间轴靠法兰连接起来。对于这样长的轴系就必须有较多的中间轴承，每根中间轴均由中间轴承支持，轴承底座靠螺栓与船体相连。当轴承位置安排不当，在船体变形时将使轴承负荷增大好几倍，造成发热和迅速磨损。因此轴承位置

6、和间距的适当布置将决定轴系运行的可靠与否。至于轴本身重量所产生的弯曲，通常对轴系的影响不大。1．船体变形对轴承的影响：如下图，在船体局部变形时，中间轴承的负荷显著增加，甚至会使传动轴与轴承咬死。为此应尽量将轴承放在隔舱壁附近，因为此处船体刚性较大，变形较小。小船的中间轴承可以直接放在隔舱壁上。为了克服或减少船体局部变形对轴系工作的影响，一般采取下列措施：(1).轴承设置在刚性较强的结构处；(2).使用自动调整位置的双列向心球面滚动轴承；(3).在轴瓦单位面积允许的负荷范围内，缩短轴承的轴瓦长度；

7、(4).在主机与推力轴、推力轴与中间轴之间采用弹性联轴器，以保证轴线弯曲时，轴系仍能正常工作。2.轴承的间距和数量：轴承间距的大小及数目对轴的弯曲变形、柔性和应力有很大的影响。理论和实践都证明适当减少轴承重量，增加间距后轴系的柔性增加，工作更为可靠。适当减少支承点，虽然会增加弯矩和轴承负荷，但轴系的变形牵制减少。特别是对于船体结构比较薄弱，载重分布又比较多的船舶，如内河船，对其轴系的要求更高一些，所以轴承间距宜大一些；反之，船体刚性较大的话，其轴系适应船体变形的要求较低，轴承的间距可小一些。轴承

8、的跨距可按以下经验公式来计算：(1).轴径400≤d≤650mm的轴承跨距可按以下推出的公式估算：假设在一长轴系中有三根连在一起的等直径中间轴，每根轴分别由一个中间轴承支撑，各轴的跨距与各轴的长度相等并为L,则各个中间轴承承受的静重为，一般中间轴承的长度为(0.7～0.8)d,设轴瓦的最大许用比压[P]≤0.59MPa,则可得到下式：≤0.8[P]式中：d—中间轴直径，cm；L—两轴承间距，cm；—轴的重度，取0.0769N/c由上式求得中间轴承比压作为决定轴承跨距的表达式：L≤778.5cm(