船舶动力装置技术管理 第二章a.ppt
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1、 Chapter 2船舶推进装置Marine Propulsion Installation 船舶推进装置第一节 船舶推进装置的传动方式第二节 传动轴系第三节 动力传递设备第四节 螺旋桨第五节 可调螺距螺旋桨第六节 侧推器及其管理 第七节 船舶推进装置的管理 船舶推进装置第一节 船舶推进装置的传动方式第二节 传动轴系第三节 动力传递设备 第四节 螺旋桨 第五节 可调螺距螺旋桨 第六节 侧推器及其管理 第七节 船舶推进装置的管理 The transmission mode of ship propulsion installation船舶推进装置的传动方式直接传动 间接传动Z型传动电力传动其他传
2、动方式吊舱式推进器直接传动l 一、直接传动 主机发出功率直接通过轴系传递给螺旋桨。l 优点:1)结构简单,维护管理方便,不易出现故障 2)经济性好,传动损失少,传动效率高 3)工作可靠,寿命长l 缺点:1)动力装置重量、尺寸大 2)主机必需可反转 3)非设计工况经济性差 4)船舶微速航行航速受到主机最低稳定转速的限制l 应用范围:远洋和沿海货轮、油轮主机间接传动l 主机和螺旋桨之间,依靠轴系以及离合器、减速器等 中间环节传动l 优点:1)主机不需换向,且转速不受螺旋桨要求低转速的限制 2)主机结构简单,工作可靠,管理方便,机动性好 3)轴系布置自由 4)利于多机并车运行,也利于设置轴带发电机l
3、 缺点:1)轴系结构复杂 2)传动效率低l 应用范围:冰区航行船舶 内河航行船舶Z型传动l 又称悬挂式螺旋桨装置,其结构原理图如图1l 显著特点:螺旋桨可绕垂直轴座360o回转。l 优点:1)操纵性好 2)可以不设舵、尾柱和尾轴管等结构 3)不需要单独的减速齿轮装置、不需要主机换向机构、延长柴油机使用寿命 4)修理桨,不需进坞l 应用范围:小型船舶,如港作船。图1 Z型传动装置结构原理图1-主机 2-联轴器 3-离合器 4-带有万向联轴节的传动轴 5-滑动轴承6-弹性联轴节 7-滚动轴承 8-上水平轴 9-上部螺旋锥齿轮 10-涡轮涡杆装置 11-齿式联轴器 12-垂直轴 13-螺旋桨 14-
4、下部螺旋锥齿轮 15-下水平轴 16-旋转套筒17-支架电力传动l 优点:1)机桨之间无机械联系 2)主机转速不受螺旋桨转速的限制 3)船舶机动性好 4)主电动机对外界负荷变化适应性好l 缺点:1)历经两次能量转换,传动效率低 2)动力装置重量、尺寸大,造价高l 应用:破冰船、拖船、渡船等主机发电机 主配电板 主电动机 螺旋桨吊仓式推进器l 吊仓式推进器的结构与Z型传动装置类似,但工作原理不同,属于电力传动范畴l 优点:由于电动机直接受到周围海水的冷却,冷却效果好,尺寸紧凑,效率高,操纵方便,功率范围较大,单台吊仓式推进器的功率范围为5000-25000千瓦,四台推进器总功率可达100000千
5、瓦以上 l 使用范围:近年来在超大型豪华旅游船和大型客滚船上应用逐渐增多 吊仓式推进结构图示吊仓式推进装置实例其它传动方式l 如调距桨装置、喷水推进器传动装置l 推进装置设计方案参下图:低速柴油机可反转不可反转定距桨调距桨减速齿轮箱中速柴油机可反转不可反转定距桨调距桨减速齿轮箱减速齿轮箱倒顺车离合器减速齿轮箱选择传动方式需要考虑的因素l 船舶的大小l 船舶的用途l 船舶的航区l 发动机的形式和发展l 传动设备的形式和发展l 经济性l 安全可靠性l 运转管理船舶推进装置第一节 船舶推进装置的传动方式第二节 传动轴系第三节 动力传递设备 第四节 螺旋桨第五节 可调螺距螺旋桨 第六节 侧推器及其管理
6、第七节 船舶推进装置的管理 Transmission shafting传动轴系传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的布置传动轴系的布置传动轴系的结构传动轴系的结构传动轴系传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的布置传动轴系的结构传动轴系的组成、作用和工作条件l 传动轴系 从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨之间的轴及轴承。组 成 1)传动轴 推力轴、中间轴和尾轴 2)轴承 推力轴承、中间轴承和尾轴承 3)传递设备 联轴器、减速器、离合器等 4)轴系附件 润滑、冷却、密封设备等 如图2图2 大型低速柴油机直接传动轴系组成简图1-柴油机 2-推
7、力轴承 3-短轴 4、7、9、12-中间轴承 5、8、10-中间轴 6-隔舱填料箱 11-尾轴 13-螺旋桨 14-尾轴管15-窗口 16-轴隧 17-水密门 18-机舱传动轴系的组成、作用和工作条件 作 用 1)把柴油机曲轴动力矩传给螺旋桨 扭矩M:P:轴传递的功率(kW)n:轴的转速(r/min)2)把螺旋桨产生的推力传给推力轴承 推力T:Pp:螺旋桨吸收的功率(kW)v:船舶航速(kn)p:螺旋桨的效率传动轴系的组成、作用和工作条件 工作条件 1)承受压应力 2)承受拉应力 3)承受扭应力 4)承受弯曲应力 5)受到附加应力 6)轴承、轴颈受到 摩擦和腐蚀作用要求 1)足够的强度和刚度
8、2)较少传动损失,并具 有良好密封、润滑、冷却 3)对船体变形适应性好 4)抗振 5)易于维护管理传动轴系传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的布置传动轴系的布置传动轴系的结构轴线的布置 n 轴线 轴线即传动轴系中心线 通常情况下,轴线=3根 远洋货船:1根 快速船、客船、集装箱船:2根 无轴隧:尾机舱 有轴隧:中机舱 轴隧高度:2米左右 轴隧设:水密门、逃生口 水密门要求:关闭时间90秒;船横倾15 度时,两侧、远距离可操作;有指示、报警。轴线的布置 n 基准点 首端:主机输出法兰中心或减速齿轮法兰中心 尾端:桨中心n 理想轴线 应与船体的龙骨线平行n 倾斜角 轴线向尾部偏斜的角度。见图3
9、 一般,=5n 偏斜角 轴线在水平投影面上偏离船舶纵中垂面的角度。见图4 一般,=3图3 轴系的倾斜角图4 轴系的偏斜角轴承的布置要求:位置应位于船体刚性加强的部位 一段中间轴设一个中间轴承中间轴承间距L的影响 过小:易产生附加负荷 过大:轴的挠度增加 轴承负荷不均匀 易横向振动 制造、安装困难 易产生共振轴承的布置间距L的经验公式 L-轴承间距mm d:中间轴轴径mm安装要求:中间轴承中心到法兰端面距离:0.2L安装:加临时支撑 见图5轴线布置:小型船:直线 大型船:曲线图5 中间轴承位置传动轴系传动轴系的组成、作用和工作条件传动轴系的布置传动轴系的结构传动轴系的结构中间轴、推力轴中间轴承和
10、推力轴承l 要求:A.轴颈直径比轴干直径大520mm B.不同直径断面圆角过渡 C.法兰连接螺栓紧配螺栓数大于50%(中小型船不小于4支)D.推力环侧面应互相平行且应垂直于轴线图6 中间轴和推力轴的结构图1-连接法兰 2-轴干 3-甩油环 4-轴颈 5-推力环中间轴、推力轴中间轴承和推力轴承l 中间轴承l 作用:减少轴系挠度和承受中间轴重量 承受轴系变形等所造成的附加径向负荷 通常只设下瓦 滑环式:结构见图7 缺点:低转速下,易润滑不良 固定油盘式:结构与滑环式中间轴承类似,只是滑环固定 在轴上。优点:低转速下运转,润滑可靠 在大型船舶上应用较多图7 滑环式中间轴承的结构图1-连接螺栓 2-观
11、察孔盖板 3-螺栓 4-轴承盖 5-油环 6-轴瓦 7-轴承座 8-底板 9-填料压盖 10-填料 11-挡油圈 12-刮油板 13-吊环 14-油位表 15-旋塞 A-支撑 B-储存池 C-海水进口D-冷却水腔 E-海水出口 F-凸肩中间轴、推力轴中间轴承和推力轴承l 推力轴承 结构见图8l 作用:1)传递推力或拉力 2)为传动轴系轴向定位 3)直接传动时,为曲轴定位图8 滑动式推力轴承的结构简图 1-推力环 2、5-调节圈 3、4-推力块 6、7-压板推力块安装注意事项 推力轴承间隙f1和压板处间隙I应检查符合说明书的规定;保证当推力环与正倒车推力块之间各为f1/2时,靠近推力轴承的最后一
12、个曲柄中心线应向推力轴承方向偏移一规定数值。推力轴承工作原理推力环推力块调节圈推力轴承推力轴承的润滑主滑油系统推力块/推力环之间推力轴承油池主机曲轴箱 尾轴 尾轴穿过尾轴管伸出船尾,结构见图9 扭力传递:锥面结合 键连接 锁紧螺母:螺母反向上紧,正车防松 止动片,倒车防松 尾轴的保护:采用铜套或敷以玻璃钢图9 尾轴的结构图A-法兰 B-D-轴干 C-E-轴颈 F-锥部 G-螺柱尾轴管装置的组成尾轴管尾轴承密封装置润滑系统冷却系统尾轴管作用:作用:a.a.将船舶的尾尖舱和尾轴分开 将船舶的尾尖舱和尾轴分开 b.b.内部装设尾轴承 内部装设尾轴承 c.c.装设尾轴密封装置 装设尾轴密封装置分类:分
13、类:a.a.整体式见 整体式见图 图10 10 多用于单轴系船舶 多用于单轴系船舶 b.b.连接式 连接式 多用于双轴系船舶 多用于双轴系船舶材质:材质:铸钢、铸铁、铸钢、铸铁、或球墨铸铁 或球墨铸铁图10 整体式尾轴管结构简图1-尾柱轴毂 2-尾轴管 3-尾尖舱壁尾轴承水润滑式:铁梨木、桦木层压板、橡胶油润滑式:白合金滑动轴承、滚动轴承铁梨木尾轴承 结构见图11 组织细密、质地坚硬、耐磨抗腐蚀性好水温60度时摩擦系数小水胀性大,要求湿保养可用水做润滑剂板条长度:150300毫米 宽度:6080毫米 厚度:2025毫米下半板条:立纹上半板条:顺纹铁梨木尾轴承 优点:结构简单、工作可靠、管理方便
14、、不污染海区 缺点:价格昂贵、承载能力比白合金小 轴承个数:一般设2个 后轴承长度=4倍尾轴直径 前轴承长度=1.5倍尾轴直径 润滑:舷外海水沿板条间轴向流水槽进入,铁梨木浸水泌出粘液对铁梨木-青铜摩擦副润滑图11 铁梨木轴承结构简图1-顺纹板条 2-止动条 3-立纹板条 4-流水槽 5-尾轴管衬套白合金尾轴承 结构见图12 优点:承载能力高、耐磨性好、散热快、摩擦损失少 缺点:结构复杂、管理不便、制造与修理要求严格、易污染海区 轴承个数:2个 后轴承长度=2倍尾轴直径 前轴承长度=0.8尾轴直径 润滑:轴承内表面2道布油槽纵向水平位置,外表面轴向和周向输油槽。靠钻孔内外相通 润滑系统见图13
15、图12 白合金尾轴承结构简图1-首密封 2-前轴承 3-尾轴承 4-后轴承 5-尾密封尾轴密封装置 要求:工作可靠 耐磨性好 摩擦耗功少 散热性好水润滑尾轴承密封装置 仅设首密封装置 作用:防止舷外水流入船内 结构见图14 进水管作用:润滑;冷却;冲走轴承内积存泥沙图14 填料函型密封装置简图1-冷却水进水管 2-尾轴管 3-填料压盖 4-填料箱外壳 5-填料 6-尾轴铜套 7-放水管 8-轴承衬套 9-尾轴油润滑尾轴承密封装置 首密封:防止润滑油到机舱 尾密封:防止润滑油漏泄到舷外和海水进到滑油中 结构见图15 润滑油循环原理见图16图15 辛泼莱克司(改进型)密封装置1-耐磨衬套 2-定位
16、夹 3-后压板 4-支承环 5-中间环6-磨损检测器 7-后壳体 8-尾轴管 9-橡胶密封圈 10-密封橡胶如图所示 如图所示尾密封:尾密封:1 1道橡胶密封圈向前翻,阻止滑油向舷外漏,道橡胶密封圈向前翻,阻止滑油向舷外漏,2 2道橡胶密封圈向后翻,阻止舷外水和泥沙进 道橡胶密封圈向后翻,阻止舷外水和泥沙进 入尾轴管 入尾轴管首密封:首密封:2 2道橡胶密封圈向后翻,阻止滑油漏向机舱 道橡胶密封圈向后翻,阻止滑油漏向机舱尾轴承装置的润滑和冷却 水润滑尾轴管见尾轴承的冷却 油润滑尾轴管见图13 图16图13 油润滑尾轴管润滑系统图16 首密封润滑油循环原理1-低位循环油柜2-循环器3-中间支撑环
17、4-密封装置润滑油腔5-尾轴尾轴承的冷却经润滑水带走 经润滑水带走白 白合 合金 金铁 铁梨 梨木 木传给尾尖舱水 传给尾尖舱水传给舷外水 传给舷外水首密封设循环器冷却 首密封设循环器冷却热量 热量热量 热量船舶推进装置第一节 船舶推进装置的传动方式 第二节 传动轴系 第三节 动力传递设备第四节 螺旋桨 第五节 可调螺距螺旋桨 第六节 侧推器及其管理 第七节 船舶推进装置的管理 Transmission equipment传动装置 包括:齿轮传动装置 联轴器 离合器 制动器 等等作用:汇集和分配主机功率 变速 主机和螺旋桨离合 正倒车换向 减振、隔振齿轮传动装置 辅助功率齿轮传动装置 正倒车减
18、速齿轮传动装置 减速齿轮传动装置 减速齿轮传动装置 异心齿轮减速器见图17 特点:结构简单、主机重心低,可保证双机双桨船主机间的距离。同心齿轮减速器见图18 特点:所占面积小,但传动效率低,结构复杂,成本高。行星齿轮减速器见图19 特点:尺寸小、能量轻、可传递大功率大扭矩,传动效率高。双机并车减速装置见图20 特点:船舶生命力强,可单机运行,提高装置寿命,节油 尺寸小、重量轻,功率大 结构复杂,负荷不易分配均匀,控制复杂图17 异心齿轮减速器1-柴油机 2-弹性联轴器 3-气胎制动器 4-减速器 5-推力轴承图18 同心齿轮减速器1-柴油机 2-弹性连轴器 3-减速器 4-推力轴承 A-输入轴
19、 B-输出轴图19 行星齿轮减速器1-太阳轮 2-行星齿轮 3-内齿体 4-壳体 5-轴承 6-系杆 7-输出轴 8、9、10-轴承 11-驱动轴图20 双机并车减速装置示意图1-柴油机 2-弹性联轴器 3-气胎离合器4-减速器 5-液力耦合器倒顺减速齿轮装置 特点:换向、离合、减速 参见图21图21 行星齿轮倒顺减速装置原理图1-正车多片式摩擦离合器 2-倒车制动带 3-离合器外壳 4、7-行星轮 5、8-太阳轮 6-输入轴 9-从动轴 10-减速小齿轮 11-减速大齿轮辅助功率齿轮传动装置 RCF-兰克恒频装置见图22图22 RCF恒频装置1-发电机 2-齿圈 3-太阳轮 4-行星轮 5-
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