螺旋桨液压螺母设计.pdf

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1、第4l卷第3期2012年06月船海工程SHIP＆0CEANENGl州EERINGV01．4lNo．3Jun．2012螺旋桨液压螺母设计季永生(南通中远川崎船舶工程有限公司，江苏南通226005)摘要：分析液压螺旋母不同于普通螺母的设计安装工艺，介绍液压螺母设计计算要点，认为螺旋桨液压螺母技术是螺旋桨快速安装的重要技术，应充分重视其设计参数的选择和安装工艺。关键词：螺旋桨；液压螺母；千斤顶中图分类号：U664．33文献标志码：B文章编号：1671-7953(2012)034"1082-03轴系安装作业中，螺旋桨安装是项重要的工作，需要花费不少工时。用于螺旋桨安装和固定锁紧的螺母通常

2、有两种形式：常规普通螺母和液压螺母，安装示意见图1。两种螺母最明显的区别是液压螺母白带活塞千斤顶，而普通螺母没有，需要借助额外千斤顶进行安装：液压技术的使用能减少作业工时，提高作业效率。压b)液压螺母图1螺旋桨安装和固定锁紧示意1设计条件无键螺旋桨的压人有两个限制条件：①满足最小压人量，保证螺旋桨与螺旋桨轴之间在传递最大转矩时不会相互滑动脱开；②不能超过最大收稿日期：2011—11—01修回日期：2012—02—12第一作者简介：季永生(1979一)，男，学士，助理工程师。研究方向：轮机工程E—mail：jiyongsheng@naeks．120re82压入量(压人的径向膨胀量不

3、能超过螺旋桨桨毂材料弹性极限。1．1系数量的选择当螺旋桨压入量达到最大值时，螺母能够提供足够大的轴向F-：F；≥K×F。(1)式中：F，——螺旋桨桨毂膨胀时的收缩力；K——系数。液压安装时，桨与轴之间充满膨胀油，其湿摩擦系约为0．020，螺旋桨轴的锥部斜率为1／20=0．025，系数K=0．020+0．025=0．045。该系数值可用于膨胀油泵与压人油泵不是同一油泵的情况。如果考虑采用一台高压油泵同时对膨胀和压入油管进行供油，那么需要对系数K进行增大考虑，确保轴向推力能够大于反作用力，需要加入一个系数后，根据各船厂多年的积累经验，系数k=1．25为宜(该数值为假定数值)，这样就有

4、K’0．045×五=0．056。这样系数的选择有两种情况，即一台油泵情况下取0．056；两台油泵情况下取0．045。1．2设计条件确立当螺旋桨压入量最大时，螺旋桨桨毂所产生的平均压缩压强通常能达到P。=70MPa左右，由此可以算出由于压缩力产生的轴向力。Fj≥K×F。jFi≥KxPcxA。=0．045(或0．056)x70xA。FJ=AjxPjjAjXP]i>0．045(或0．056)×70×A。(2)式中：A。——螺旋桨桨毂内面与轴表面接触的面积：螺旋桨液压螺母设计——季永生A．、P；——液压螺母内藏千斤顶的面积和油压。如果液压螺母也采用70MPa的油压，即P；=70MPa，则

5、Ai≥0．045(或0．056)×A，。以此为设计条件，包含了膨胀油泵和压入油泵分开情况和共用一台泵的情况。采用单台泵作业方式能够方便安装，但是要求螺母的液压面积较大，外径尺寸会较大，有时不能满足螺旋桨桨帽安装拆卸的间隙要求。如何选择，要考虑实际情况，对比选择。通常在螺旋桨桨毂决定之后，首选方案为单台泵的方案，如果受安装限制无法实现，再考虑两台泵的方案。2液压螺母尺寸计算2．1径向尺寸通常螺母的设计是在螺旋桨压入计算完成之后，由螺旋桨压入计算结果可以得出桨轴接触面积A。和接触面压只，按照通常计算结果P。约为70MPa，根据设计条件中首选一台泵的方案，可知需要满足A；=0．056A

6、。(单台泵考虑)，液压螺母的工作压力为70MPa。A．=d32-d22=0．056A。(3)式中：也、d3——液压螺母内藏下斤顶的内径和外径(见图2)。图2液压螺母结构尺寸内藏千斤顶在工作时，液压腔内需要承受较大压强，所以液压腔内外壁厚度要有足够的厚度。根据弹性力学环形结构受内外压力时可获得环向应力，结合厂家推荐安全系数1．3，有如下限制条件。内环：湍dd引．s㈩盯o(22+1‘)外环-1J：黼dd孔3(5)P，×(4‘+3‘)同时需要考虑内外环与内藏千斤顶的厚度均匀性，根据厂家推荐有以下条件：堡[堕。51％～52％(6)dd——≈、l％～、，‘锄fh1，一1⋯⋯7。＼。，堕二堕

7、。51％～52％(7)dd————≈、l‘‰～、，％f，l3——2“。⋯‘。7”＼。，在满足以上面积、强度以及厚度均匀要求的前提下，推算液压螺母的径向尺寸。并初步呵得出液压螺母径向的各部分尺寸。液压螺母内径d，是在尾轴轴径D和螺旋桨桨毂长度￡选定之后，推算轴锥部尾端直径d，即d=D—L／20，再由船厂建造标准根据d值选出对应螺纹通径d，。有了d，值，可以推算出其它直径。2．2径向尺寸确认螺旋桨螺母外径计算只是初步探讨，还需要外径进行确认，要满足螺旋桨桨帽的安装和拆卸的需要，参见图