船舶動力裝置課程設(shè)計說明書

1、船舶動力裝置原理與設(shè)計說明書設(shè)計題目：民用船舶推進軸系設(shè)計設(shè)計者：陳瑞爽班 級：輪機1302班華中科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院2015年7月一.設(shè)計目的主機與傳動設(shè)備、軸系和推進器以及附屬系統(tǒng)，構(gòu)成船舶推進裝置。因此，推進裝置是動力裝置的主體，其技術(shù)性能直接代表動力裝置的特點。推進裝置的設(shè)計包括軸系布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度校核以及傳動附件的設(shè)計與選型等，而尾軸管裝置的作用是支承尾軸及螺旋漿軸，不使舷外水漏人船內(nèi)，也不能使尾軸管中的潤滑油外泄，因此，尾軸管在推進系統(tǒng)設(shè)計中意義重大。本設(shè)計是根據(jù)指導(dǎo)老師給出的條件，對船舶動力裝置進行設(shè)計，既是對課程更深入的理解，也是對自身專業(yè)能力的鍛煉。二,設(shè)計詳述2.

2、1：布置設(shè)計 本船為單機單槳。主機經(jīng)減速齒輪箱減速后將扭矩通過中間短軸傳給螺旋槳軸和螺旋槳。本計算是按鋼質(zhì)海船入級規(guī)范（2006年）（簡稱海規(guī)）進行。 因此，我們將軸系布置在船舶縱中剖面上，其中，軸的總長為9000mm，軸系布置草圖及相關(guān)尺寸，見圖1。圖1 2.2：軸系計算（一）：已知條件：1主機：型號：8PC2-6 型式：四沖程，直列，不可逆轉(zhuǎn)，渦輪增壓，空冷船用柴油機 缸數(shù)：8 缸徑/行程：400/460mm 最大功率（MCR）：4400kW520rpm 持續(xù)服務(wù)功率：3960kW520rpm 燃油消耗率：186g/kWh+5% 滑油消耗率：1.4g/kWh 起動方式：壓縮空氣 31.2M

3、Pa 生產(chǎn)廠：陜西柴油機廠2齒輪箱：型號300，減速比3：1。3軸：材料35#鋼，抗拉強度530MPa，屈服強度315MPa。4鍵：材料45#鋼，抗拉強度600MPa，屈服強度355MPa。5螺栓：材料35#鋼，抗拉強度530MPa，屈服強度315MPa (二)：軸直徑的確定根據(jù)已知條件和“海規(guī)”，我們可以計算出軸的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算列表見表3.1：表3.1軸直徑計算序號名 稱代號單 位公 式數(shù) 值1軸傳遞的額定功率NekW已知44002主機額定轉(zhuǎn)速nr/min已知5203齒輪箱減速比i已知34軸傳遞Ne時的轉(zhuǎn)速ner/minn/i173.335中間軸系數(shù)K查表1.06螺旋槳軸系數(shù)K查表1.157

4、軸材料抗拉強度MPa已知5308中間軸最小直徑dmm270.649螺旋槳軸直徑dmm345.42考慮到航行余量，軸徑應(yīng)在計算的基礎(chǔ)上增大10%。故最終取 297.70 mm根據(jù)計算結(jié)果，取螺旋槳軸直徑為 379.96 mm，中間軸直徑為 297.70 mm。上表螺旋槳直徑計算中， F為推進裝置型式系數(shù) F=95, 對于渦輪推進裝置、具有滑動型聯(lián)軸節(jié)的柴油機推進裝置和電力推進裝置的中間軸； F=100，對于所有其他型式的柴油機推進裝置和所有螺旋槳軸； 因此，計算時我們?nèi)為100. C不同軸的設(shè)計特性系數(shù) 我們?nèi)為1.26N 軸傳遞的額定功率, kW； n 軸傳遞N的額定轉(zhuǎn)速, r/min；

5、R 軸材料的抗拉強度, MPa2.3：尾軸管裝置的設(shè)計（一）：尾軸承，密封裝置，聯(lián)軸節(jié)的選型根據(jù)之前的計算結(jié)果，我們對尾軸管裝置的核心零件進行選型，如下所示：a艉軸軸承選自武漢東盟船舶配套工程有限公司，規(guī)格如下： 前軸承：材料白合金，內(nèi)徑395mm，全長600mm， 質(zhì)量260Kg。 后軸承：材料白合金，內(nèi)徑400mm，全長1000mm，質(zhì)量445Kg。b油潤滑艉軸密封裝置選自東臺市海鵬船舶配件廠，規(guī)格如下： 艉軸前密封裝置：型號-HPQ，襯套外徑450 mm，最大軸徑425mm，艉襯套長度220mm 艉軸后密封裝置：型號-HPH，襯套外徑450mm，最大軸徑425mm，艉襯套長度245mmc

6、聯(lián)軸節(jié)選自寧波龍旋傳動機械有限公司，規(guī)格如下： 內(nèi)徑390mm，全長300mm，質(zhì)量330kg（二）：尾軸管裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計： 我們設(shè)計尾軸管裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2圖中，尾軸的總長度為5420mm，兩尾軸軸承中心線之間的距離為2340mm，連接螺旋槳的軸端錐度k為1:15，錐長lz為1092mm，小端直徑dxz為317.2mm，大端直徑dtz為390mm，螺紋直徑dw為283mm，螺紋長度lw為283mm，其他具體尺寸圖2已有具體的標(biāo)注。其中，其錐長，小端直徑，螺紋直徑，螺紋長度的計算公式如下：錐長：lz =（1.63.8）dtz 我們?nèi)∠禂?shù)為2.8小端直徑：dxz = dtz klz螺紋直徑

7、：dw=（0.750.90）dtz 我們?nèi)∠禂?shù)為0.75 螺紋長度：lw= dw三,強度校核 3.1：尾軸危險段面的確定根據(jù)圖3計算如下：l圖3 圖中，a=1211mm, b=1757mm, l=2340mm, c=930mm, d=1030mm, La=1000mm, Lb=600mm（1）確定相關(guān)尺寸 由尾軸零件圖草圖，L= 1000mm，L= 600mm，及螺旋槳軸直徑Dt=390mm 螺旋槳軸尾部錐長l=（1.63.3）R=2.8*Dt=1092mm（2）雙支承軸承負(fù)荷計算：a后軸承壓力=54725.5 N式中： g9.81N/kg1前后軸承支撐點距離m a-螺旋槳中心至后軸承中心距離

8、mb槳轂后端面到后軸承支撐點距離mc法蘭重心到前軸承支撐點距離md法蘭端面到前軸承支撐點距離mG0法蘭重量，330kg QB螺旋槳及附件重量，2200kg qc軸本身重量產(chǎn)生的均布負(fù)荷 b前軸承總壓力 =13320.3 N 1截面EE的彎矩 = -19507.6Nm式中 QB螺旋槳及附件重量， a螺旋槳中心至后軸承中心距離m Ra后軸承支反力，N La后軸承長度，m qc軸本身重量產(chǎn)生的均布負(fù)荷 2截面KK的彎矩=54546.1 NmMk-k ME-E ，取Mk-k作為計算彎曲力矩。3.尾軸強度計算如下表2:表2尾軸強度計算序號名 稱代號單位公 式數(shù)值1尾軸截面EE直徑dcm已知條件0.392

9、主機最大功率pekW已知條件44003主要最大轉(zhuǎn)速ner/min已知條件5204齒輪箱減速比I已知條件35齒輪箱效率已知條件0.966尾軸扭矩TtN.m232726.27由扭矩引起的扭應(yīng)力cMPa19.988螺旋槳推力FN4992689由推力引起的壓應(yīng)力YMPa10.7210尾軸最大彎曲力矩Mk-kNm根據(jù)MK-K和ME-E計算54546.111由彎曲力矩引起的彎曲應(yīng)力WMPa9.36612合成應(yīng)力cMPa40.0113軸材料屈服強度SMPa已知條件（35號鋼）31514所求安全系數(shù)Sc7.87315許用安全系數(shù)SC鋼性直接傳動的軸4計算結(jié)果所求安全系數(shù)大于許用安全系數(shù)ScSC。故尾軸強度復(fù)合

10、要求。4. 尾軸承負(fù)荷計算(雙支承軸承)計算如下表3：表3尾軸承負(fù)荷計算序號名 稱代號單位公 式數(shù)值1前后軸承中心距離l1m由尾軸尾管總圖2.342螺旋槳重心到后軸承中心距離am由尾軸尾管總圖1.2113槳轂后端面到后軸承中心bm由尾軸尾管總圖1.7574法蘭端面到前軸承中心距離dm由尾軸尾管總圖1.035法蘭重心到前軸承中心距離cm由尾軸尾管總圖0.936尾軸之重度qckg/m已知條件695.87螺旋槳及附件重量QBkg已知條件22008聯(lián)軸節(jié)重量G0kg已知條件3309后軸承之總壓力RAN由軸承壓力計算54725.510前軸承之總壓力RBN同上13320.311后軸頸直徑DAmm由尾軸尾管

11、總圖40012前軸頸直徑DBmm由尾軸尾管總圖39513后軸承長度Lamm由尾軸尾管總圖100014前軸承長度Lbmm由尾軸尾管總圖60015后軸承單位面積所受壓力PAMpa0.136816前軸承單位面積所受壓力PBMpa0.056217軸承許用單位面積壓力PMpa對高分子軸承0.49計算結(jié)果所求軸承單位面積所受壓力均小于高分子軸承單位面積許用壓力，本船采用高分子軸承，故安全。至此軸系校核全部完成。3.2:設(shè)計匯總 根據(jù)以上校核結(jié)果可知，軸系的設(shè)計符合安全要求，因此我們可以繪制出其最終的圖紙，該圖紙以DWG格式附錄，還請老師查閱。四,設(shè)計總結(jié)本次課程設(shè)計，在設(shè)計過程中，出現(xiàn)過很多的困難和設(shè)計的失誤，但借助于老師上課的講授，課本及課件PPT的研讀，學(xué)生最終解決了每個問題和困難。