船舶軸系強(qiáng)度計(jì)算

1、2011船舶軸系計(jì)算3.1 船舶軸系的作用與組成：3.1.1 船舶軸系的作用：船舶軸系的基本任務(wù)是將主機(jī)的功率傳給螺旋槳，同時(shí)又將螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向推力傳給船體，以推動(dòng)船舶運(yùn)動(dòng)。3.1.2 船舶軸系的組成：由于船的任務(wù)和要求不同，使得船體型線和動(dòng)力裝置型式不同，軸系所包括的具體組成部件也不完全一樣。一般情況下，從主機(jī)曲軸法蘭起，到螺旋槳止，主要包括：彈性聯(lián)軸節(jié)、減速齒輪箱、推力軸、推力軸承、中間軸、中間軸承、聯(lián)軸節(jié)、艇軸和艇軸管等，另外還有離合器和隔艙填料函等總稱為軸系。3.2 軸系的布置：當(dāng)機(jī)艙、主機(jī)和螺旋槳的位置已初步?jīng)Q定，并對(duì)軸系的結(jié)構(gòu)有充分的了解和考慮后，首先確定軸系數(shù)目、位置和長(zhǎng)度

2、，初步選定軸承的位置和間距等，然后再選用或設(shè)計(jì)軸系部件，進(jìn)行軸系強(qiáng)度計(jì)算和振動(dòng)驗(yàn)算，最后繪制軸系布置及安裝總圖，完成軸系的設(shè)計(jì)工作。3.2.1 軸線的數(shù)目：從主機(jī)法蘭輸出端到螺旋槳中心之間的軸系，往往是由好幾段位于同一直線上的軸相互連接起來(lái)的，這種位于同一直線上的軸系稱為軸線。軸線的數(shù)目主要取決于船舶的類型、航行性能、生命力、主機(jī)型式及特征、動(dòng)力裝置的經(jīng)濟(jì)性、工作的可靠性等。本船采用雙機(jī)雙槳的推進(jìn)裝置。一般單軸系的軸線，常將其布置在船舶的縱腫剖面上，雙軸系的船舶，軸線對(duì)稱布置在兩舷。而三軸系的船舶往往其中一根軸線在船舶的縱腫剖面上，其余兩軸線對(duì)稱的布置在兩舷。3.2.2 軸線的位置與長(zhǎng)度：軸線

3、是一根直線，它的位置和長(zhǎng)度決定于兩個(gè)端點(diǎn)的位置，一個(gè)端點(diǎn)是螺旋槳中心，另一個(gè)是主機(jī)的輸出軸法蘭中心。連接這兩個(gè)中心的長(zhǎng)度即為軸線長(zhǎng)度，軸線總長(zhǎng)度確定后，再根據(jù)船舶的實(shí)際情況、船廠加工能力以及船舶尾部結(jié)構(gòu)和軸承的間距等確定軸段數(shù)目和長(zhǎng)度。理想的軸線位置最好是布置成與船體基線水平，而在多軸線時(shí)，軸線又必須保持對(duì)稱，并和縱腫剖面平行。但是這樣理想的軸線往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檩S線的位置必須服從主機(jī)與螺旋槳的布置。如下圖，在主機(jī)位置較高而船舶吃水比較淺時(shí)，為保證螺旋槳浸入水下一定距離，有時(shí)不得不使軸線向尾部?jī)A斜一定角度a,有些雙槳推進(jìn)裝置的船舶軸系，為了使螺旋槳葉的邊緣離開(kāi)船的外板一定的距離，允許軸線在水平

4、投影上離開(kāi)船舶縱腫剖面偏斜一個(gè)角度P。軸線的傾斜或者偏斜都會(huì)降低螺旋槳的有效推力，為保證螺旋槳的有效推力不致于顯著下降同時(shí)主機(jī)又能安全可靠的工作，一般a角限制在05,P角限制在03之間。軸系的長(zhǎng)度視主機(jī)位置而定，一般船舶主機(jī)布置在船的中部偏艇。本船由于船型小，所以機(jī)艙設(shè)置在船艇部。軸線平行于縱腫剖面，與設(shè)計(jì)水線面的傾角為4。，軸線的長(zhǎng)度為7.9m。圖3.1軸線布置角度I圖3.2軸線布置角度3.2.3 中間軸承的位置及間距：對(duì)于機(jī)艙布置在腫部的的大型船舶，其軸系長(zhǎng)度長(zhǎng)達(dá)幾十米，甚至上百米。這時(shí)軸系就要用幾段中間軸靠法蘭連接起來(lái)。對(duì)于這樣長(zhǎng)的軸系就必須有較多的中間軸承，每根中間軸均由中間軸承支持，

5、軸承底座靠螺栓與船體相連。當(dāng)軸承位置安排不當(dāng)，在船體變形時(shí)將使軸承負(fù)荷增大好幾倍，造成發(fā)熱和迅速磨損。因此軸承位置和間距的適當(dāng)布置將決定軸系運(yùn)行的可靠與否。至于軸本身重量所產(chǎn)生的彎曲，通常對(duì)軸系的影響不大。(1) .船體變形對(duì)軸承的影響：如下圖，在船體局部變形時(shí)，中間軸承的負(fù)荷顯著增加，甚至?xí)箓鲃?dòng)軸與軸承咬死。為此應(yīng)盡量將軸承放在隔艙壁附近，因?yàn)榇颂幋w剛性較大，變形較小。小船的中間軸承可以直接放在隔艙壁上。為了克服或減少船體局部變形對(duì)軸系工作的影響，一般采取下列措施：.軸承設(shè)置在剛性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)處；(2) .使用自動(dòng)調(diào)整位置的雙列向心球面滾動(dòng)軸承；(3) .在軸瓦單位面積允許的負(fù)荷范圍內(nèi)，縮

6、短軸承的軸瓦長(zhǎng)度；.在主機(jī)與推力軸、推力軸與中間軸之間采用彈性聯(lián)軸器，以保證軸線彎曲時(shí)，軸系仍能正常工作。2.軸承的間距和數(shù)量：軸承間距的大小及數(shù)目對(duì)軸的彎曲變形、柔性和應(yīng)力有很大的影響。理論和實(shí)踐都證明適當(dāng)減少軸承重量，增加間距后軸系的柔性增加，工作更為可靠。適當(dāng)減少支承點(diǎn)，雖然會(huì)增加彎矩和軸承負(fù)荷，但軸系的變形牽制減少。特別是對(duì)于船體結(jié)構(gòu)比較薄弱，載重分布又比較多的船舶，如內(nèi)河船，對(duì)其軸系的要求更高一些，所以軸承間距宜大一些；反之，船體剛性較大的話，其軸系適應(yīng)船體變形的要求較低，軸承的間距可小一些。軸承的跨距可按以下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算：3 .軸徑400&d&650mm軸承跨距可按以下推出的公式

7、估算：假設(shè)在一長(zhǎng)軸系中有三根連在一起的等直徑中間軸，每根軸分別由一個(gè)中間軸承支撐，各軸的跨距與各軸的長(zhǎng)度相等并為L(zhǎng),則各個(gè)中間軸承承受的靜重為71d21L,一般中間軸承的長(zhǎng)度為(0.70.8)d,設(shè)軸瓦的最大許用比壓巳40.59MPa,則可得到下式：2叼LL0.8d2P4式中：d一中間軸直徑，cm；L一兩軸承間距，cm；學(xué)一軸的重度，取0.0769N/Cm3由上式求得中間軸承比壓作為決定軸承跨距的表達(dá)式：L778.5cm4 .對(duì)于一般軸徑的軸承跨距，可參考以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:a.俄羅斯尼古拉也夫推薦的公式：L125dd式中：d一中間軸直徑，cm.b.德國(guó)勞氏船級(jí)社推薦公式：L0145而式中：d一

8、中間軸直徑，cm.3.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)：4 傳動(dòng)軸的組成：傳動(dòng)軸主要由螺旋槳軸、艇軸、推力軸和中間軸四部分組成。這些軸段的數(shù)目和配置主要決定于船型和動(dòng)力裝置類型。4 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)：1.螺旋槳與艇軸：一般船舶的艇軸即指螺旋槳軸，只有當(dāng)艇軸伸出船體過(guò)長(zhǎng)并由兩段組成，則裝槳的那段軸稱為螺旋槳軸，在它前面的那段通過(guò)艇軸管的軸稱為艇軸。如下圖為螺旋槳軸的幾種結(jié)構(gòu)。裝有軸套或直接與艇軸承接觸處稱為軸頸，軸頸之間的中間部分稱為軸干。螺旋槳軸的尾部制成錐形；供裝螺旋槳用；螺旋槳軸的前端有時(shí)也制成錐形，供裝可拆聯(lián)軸節(jié)用；有時(shí)則與法蘭制成一體，雖然強(qiáng)度有所提高，但必須由船里向外安裝。II-R口|-4-B圖3.3螺旋

9、槳軸的型式1 .螺旋槳軸的尾部結(jié)構(gòu)：此處供安裝螺旋槳用，并承受以下負(fù)荷：其錐形部分用來(lái)承載正車推力，尾部固定螺母用來(lái)承載倒車推力，主機(jī)的扭矩則靠鍵槽中的鍵傳遞給螺旋槳。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分。2 .軸干和軸頸的結(jié)構(gòu)：軸干的長(zhǎng)度與與船尾的線形與結(jié)構(gòu)有關(guān)，其直徑由計(jì)算求的，往往取整數(shù)值作為軸干的直徑。軸頸比軸干約大530mm以便在更換軸套時(shí)留有光車裕量，軸頸的長(zhǎng)度略長(zhǎng)于其軸承的長(zhǎng)度。為避免應(yīng)力集中在軸干和軸頸的連接處采用圓弧過(guò)渡。有時(shí)為了減輕重量，在保證足夠剛度和強(qiáng)度的條件下，也可將艇軸做成中空的。3 .軸套的結(jié)構(gòu)：軸套是套在艇軸軸頸上的金屬圓筒，主要用來(lái)防止軸頸的榛傷和腐蝕。軸套經(jīng)常制

10、成一個(gè)整體，但當(dāng)軸套過(guò)長(zhǎng)時(shí)，由于加工制造困難可采用分段結(jié)構(gòu)，對(duì)其接縫處用電焊填充，焊條的材料應(yīng)與軸套的材料基本相同，完成焊接后應(yīng)做油壓試驗(yàn)。為防止腐蝕，軸頸、軸套的兩端應(yīng)有良好的水密性。上圖為軸套與玻璃鋼包覆層的連接情況，此處將軸套外圓面車成倒向鋸齒形，使得二者黏結(jié)更加緊密。軸套一般采用熱套法裝配于軸上，并且軸套和軸頸之間留有適當(dāng)?shù)倪^(guò)盈量。由于軸套裝配于軸上后其應(yīng)力的分布是不均勻的，如上圖在其兩端的應(yīng)力會(huì)急劇的增大，這樣會(huì)嚴(yán)重影響軸的強(qiáng)度。因此一般在軸套兩端部開(kāi)有減壓槽，以降低該處的應(yīng)力集中現(xiàn)象。4 .軸的防腐和防機(jī)械損傷：螺旋槳和軸套一般都是用青銅材料制成，而艇軸材料一般由碳鋼制成，這兩者在

11、海水中就形成一對(duì)電極，存在一定的電位差，這會(huì)使艇軸遭到強(qiáng)烈的電化學(xué)腐蝕。另外，海水對(duì)軸也會(huì)發(fā)生直接的腐蝕作用，導(dǎo)致軸的疲勞破壞。為防止艇軸遭到這種破壞，必須采取可靠的防腐和防機(jī)械損壞的措施。軸的防腐措施，一般采用“陰極保護(hù)法”和與海水隔離的措施。前者是把鋅快焊到被腐蝕的構(gòu)件上或用螺栓緊固，后者是在軸上包上一層玻璃鋼或者環(huán)氧樹(shù)脂，以達(dá)到隔離海水的目的。2.推力軸和中間軸：(4) .推力軸：一股推力軸上均設(shè)有整體式法蘭，中間還有一個(gè)大的推力環(huán)，借其兩側(cè)的的端面，把螺旋槳傳來(lái)的推力傳送到推力軸承的墊塊上去，再由推力軸承傳遞給船體，推動(dòng)船舶的運(yùn)動(dòng)。推力軸的長(zhǎng)度一般比中間軸短，推力環(huán)一般布置在推力軸的中

12、部，這是為了安裝時(shí)便于測(cè)量推力軸承兩側(cè)的間隙和易于安裝的緣故。由于推力軸要承受較大的推力，因此推力軸的直徑一般比中間軸要大。(5) .中間軸：中間軸一般布置在推力在推力軸與艇軸之間，在傳動(dòng)軸中起著連接各主要軸段的橋梁作用。中間軸有如下三種形式：a.圖1軸的兩端為整鍛法蘭式，且軸為中空結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有重量輕、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，但是加工復(fù)雜；b.圖2軸的兩端為錐形體，在其上面設(shè)有鍵槽，兩側(cè)還設(shè)有螺紋，用以安裝可拆聯(lián)軸節(jié)，從而與其它軸相連接;c.圖3軸的兩端部經(jīng)過(guò)精加工供采用可拆的液壓連接法蘭之用。中間軸上有時(shí)還可安裝其它設(shè)備，如軸帶發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速器、剎車離合器等。3.3.3傳動(dòng)軸的材料：船舶軸系中的

13、傳動(dòng)軸（包括中間軸、Jt力軸、艇軸）的材料均采用鍛鋼件。民用船舶的軸系一般采用30、35、40、45幾種鋼號(hào)鍛制，其中比較普遍的是選用35號(hào)鋼；對(duì)于軍用船舶來(lái)說(shuō)，對(duì)軸系的要求更高，所以也可采用合金鋼。但是合金鋼的價(jià)格昂貴，而且對(duì)各種形式的凹槽、表面?zhèn)?、軸徑的突變比較敏感，應(yīng)力系數(shù)高，要求精密加工，所以一般不采用。本船軸系選用優(yōu)質(zhì)35號(hào)鍛鋼。3.4傳動(dòng)軸的基本軸徑計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)：主機(jī)型號(hào)：TBD234V8持續(xù)功率：296kw額定轉(zhuǎn)速：1800r/min齒輪箱型號(hào)：HC300減速比：2.23:1軸材料：優(yōu)質(zhì)35號(hào)鍛鋼軸材料的抗拉強(qiáng)度：550N/mm2軸徑的計(jì)算:.根據(jù)內(nèi)河鋼船建造規(guī)范的要求，

14、中間軸、推力軸、螺旋槳軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值：,coi/INe570d=98K3-LmmnneU+157J式中：Ne一軸傳遞的額定功率，kw；ne一軸傳遞Ne時(shí)的轉(zhuǎn)速，ne=1800=808r/min；2.23K一系數(shù)，根據(jù)規(guī)范選??；蹉一軸材料的抗拉強(qiáng)度。對(duì)于開(kāi)有鍵槽的螺旋槳軸，K取1.26,代入數(shù)據(jù)得：296570d=981.263：=82.3mm808550157實(shí)際取螺旋槳軸的直徑為90mm螺旋槳軸前軸承處軸頸的直徑為95mm螺旋槳軸后軸承處軸頸的直徑為100mm.軸干與軸頸的過(guò)渡：為避免應(yīng)力集中，螺旋槳軸在從軸頸到軸干處應(yīng)以錐度或大圓角過(guò)渡。螺旋槳軸的錐體部分與圓拄部分的相連

15、處不應(yīng)有凸尖或圓角。根據(jù)規(guī)范的要求，螺旋槳軸尾部錐體部分的錐度在1:10到1:15的范圍內(nèi)，本船螺旋槳軸尾部的錐度選擇1:15。.螺旋槳的軸套厚度：螺旋槳軸的軸套由青銅材料制成，主要防止軸頸的擦傷和腐蝕。根據(jù)內(nèi)河鋼船建造規(guī)范的要求，軸套的厚度6應(yīng)不小于按下式計(jì)算所得之值：、=-6mm32式中：d一螺旋槳軸的直徑，mm對(duì)于非軸承檔處的的軸套厚度可適當(dāng)減少，但不小于0.75S。-90_因此、=6=8.82mm32實(shí)際取螺旋槳軸的軸套厚度為9mm3.5螺旋槳軸可拆聯(lián)軸節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算：可拆聯(lián)軸節(jié)的材料：根據(jù)規(guī)范的要求，可拆聯(lián)軸節(jié)的材料的抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于軸材料，而且可拆聯(lián)軸節(jié)法蘭的厚度應(yīng)不小于軸徑的20

16、%,所以此處選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼作為聯(lián)軸節(jié)的材料，其具體性能參數(shù)為：許用剪應(yīng)力：=60MPa許用擠壓應(yīng)力：；y=100MPa抗拉強(qiáng)度：0b=570MPa屈服強(qiáng)度：J=285MPa設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：設(shè)計(jì)可拆聯(lián)軸節(jié)時(shí)以齒輪箱輸出端法蘭的尺寸為基準(zhǔn)，并參照機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)和船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)等工具書來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其主要尺寸如下圖所示:鏘段1:156011230180262圖3.4可拆聯(lián)軸節(jié)可拆聯(lián)軸節(jié)的強(qiáng)度校核:1.剪切應(yīng)力的校核：由上圖知：可拆聯(lián)軸節(jié)的校核。由材料力學(xué)的知識(shí),AA截面為危險(xiǎn)截面，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的強(qiáng)度軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩為：一ccNe一Mn=9549e,Nmn式中:Ne一主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的持續(xù)功

17、率，kw；一主機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，r/min。代入數(shù)據(jù)得:296Mn=954996=1570.3Nm1800如右圖,空心圓軸的抗扭截面模量為:二D4Wn=1a),a16式中：dD一空心圓軸的外徑,一空心圓軸的外徑,m；R1代入數(shù)據(jù)，得:Wn二0.1463=X16卜腐卜5373610根據(jù)強(qiáng)度要求，強(qiáng)度條件為:max_1570.3max-4.5373610”Wn=3.46MPaL1=60MPa所以聯(lián)軸節(jié)剪應(yīng)力強(qiáng)度符合要求2.擠壓應(yīng)力的校核：本船由于軸系較短，所以只設(shè)一個(gè)艇軸。其首端通過(guò)可拆聯(lián)軸節(jié)與齒輪箱法蘭輸出端相連，尾部直接安裝螺旋槳。聯(lián)軸節(jié)靠八個(gè)螺栓與齒輪箱緊密配合，并將主機(jī)的功傳遞給艇軸和螺旋槳，

18、所以有必要對(duì)聯(lián)軸節(jié)的法蘭螺孔進(jìn)行強(qiáng)度校核。如圖示，設(shè)聯(lián)軸節(jié)法蘭盤節(jié)圓處的擠壓力為Pjy,則有:Pjy式中：r一聯(lián)軸節(jié)節(jié)圓的半徑，ni代入數(shù)據(jù)：Pjy=1570.3=15703N0.1設(shè)聯(lián)軸節(jié)在節(jié)圓處的擠壓面積為Ajy,則：Ajy=d1FZ式中：d1一螺孔內(nèi)徑，m；f一聯(lián)軸節(jié)法蘭盤厚度，mz一螺孔數(shù)目。所以Ajy=0.020.038=4.810“m2擠壓應(yīng)力:Pjy157031；y3=3.27MPa!yL100MPajyAjy4.810jy3.聯(lián)軸節(jié)法蘭連接螺栓直徑的計(jì)算：根據(jù)規(guī)范的要求，聯(lián)軸節(jié)法蘭連接螺栓應(yīng)為緊配螺栓，其直徑不小于按下式計(jì)算的值：d3%157df=0.65；b,zD二比式中：d

19、一螺旋槳軸的直徑，mmZ一緊配螺栓的數(shù)目，但不少于總數(shù)的50%;D1節(jié)圓直徑，mmrb一軸材料的抗拉強(qiáng)度，N/mm2;仃bb螺栓材料的抗拉強(qiáng)度，N/mm2。螺栓材料選用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，因此仃bb=570MPa由此得:df=0.65903550157：=15.46mm8200570而此處螺栓的直徑為20mm符合規(guī)范的要求。4.聯(lián)軸節(jié)用鍵強(qiáng)度校核：聯(lián)軸節(jié)用鍵安裝到軸上時(shí)，鍵材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于軸材料的抗拉強(qiáng)度，鍵受剪切的有效面積應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值：BL2.6dm式中：B一鍵的寬度，mmL一鍵的有效長(zhǎng)度，mmd一中間軸直徑，mmdm一鍵中部處軸的直徑，mm這里所設(shè)計(jì)的鍵的有效長(zhǎng)度為160mm

20、鍵寬為24mm則有：9032BL=16024=3840=3337.9mm22.684此處鍵的材料用45號(hào)鋼，其抗拉強(qiáng)度大于軸的抗拉強(qiáng)度，符合規(guī)范要求。綜上所述，聯(lián)軸節(jié)及其附件的強(qiáng)度符合要求。3.6螺旋槳軸尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：螺旋槳軸的尾部制成錐形，供安裝螺旋槳所用，并傳遞和承受以下負(fù)荷：錐形部分用來(lái)承受正車推力；倒車推力由鎖緊螺母來(lái)承受；主機(jī)的轉(zhuǎn)矩則靠其鍵槽中的鍵或者液壓安裝螺旋槳過(guò)盈配合錐面的摩擦力傳遞給螺旋槳。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以參照下列經(jīng)驗(yàn)公式：1.錐形部分：d-de.錐度K:K=二一1,K值可取1:101:15之間，一般取1:15。lz.錐長(zhǎng)lz：lz=(1.63.3)d,此處取lz=2.3

21、d=2.3m90=207mm207.小)w直徑d2:d2=d1-K1z=90-=76.2mm15.大端直徑d1:一般取艇軸直徑90mm2.螺紋部分：.螺紋直徑dw:dw=(0.750.90)d1，取dw=0.8d=0.8父90=72mm.螺紋長(zhǎng)度lw：lw=dw=72mm3.鍵的主要尺寸：.鍵寬b:b=(0.20.3)&,取b=0.267d1=24mm.鍵長(zhǎng)：lj=(0.850.98)lz,取lj=0.87lz=180mm.鍵高h(yuǎn)j:可根據(jù)鍵寬、鍵長(zhǎng)查詢機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)的普通平鍵，查得鍵高=14mm圖3.5螺旋槳鍵的尺寸3.7螺旋槳鍵的強(qiáng)度校核：艇軸靠鍵和摩擦力將扭矩傳遞給螺旋槳，而通

22、常相對(duì)于鍵所受到的壓力來(lái)說(shuō)，摩擦力較小。若忽略螺旋槳轂與艇軸裝配時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，則螺旋槳鍵與槳轂及軸槽受到很大的壓應(yīng)力與剪應(yīng)力。因此，必須對(duì)螺旋槳鍵的強(qiáng)度進(jìn)行校核。由于鍵的受剪面積大于受壓面積，所以只需對(duì)鍵所受的壓應(yīng)力進(jìn)行校核。bDk圖3.5螺旋槳鍵的尺寸.鍵的寬度b及鍵槽的深度t可參考機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)艇軸的直徑來(lái)選取。這里查得鍵的各個(gè)參數(shù)為：b=24mm,h=14mm,t=7.0mm,t1=7.2mm,D=83mm,L=180mm.鍵的幾何尺寸計(jì)算：22由圖知：a=D一D-.mm283-,831570.383-7-1.777-1.7718010=44.94Mpa對(duì)于回轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)，仃jy

23、0.6仃s=0.6x285=171Mpa,符合規(guī)范的要求。4.鍵與轂槽的壓應(yīng)力：設(shè)轂槽面上的作用力為p1,則-242=mm2=1.77mm.鍵與軸槽的壓應(yīng)力：設(shè)軸槽面上受到的作用力為Pjy,則：Dt-aPiv-1=T122)Pjy=2TD-ta因此鍵與軸槽面的壓應(yīng)力為:2T色十a(chǎn),D、丁p1十一-ai=T22J2TPi=Dt1-a因此鍵與轂槽的壓應(yīng)力為：2T、t=(Dt1a)(t1a)L21570.3=9(837.2-1.77)(7.21.77)18010=22Mpa對(duì)于銅質(zhì)螺旋槳，叫98.1Mpa,所以符合要求。綜合所述，螺旋槳鍵的強(qiáng)度達(dá)到要求。3.8軸系強(qiáng)度校核：.實(shí)船軸系的受力極其復(fù)雜，

24、主要負(fù)荷有主機(jī)扭矩、螺旋槳推力、軸的重量、螺旋槳的重量，聯(lián)軸節(jié)重量及軸承的反作用力等。它們不僅是靜負(fù)荷，而且還有附加的動(dòng)負(fù)荷的作用。以下是一種近似的強(qiáng)度計(jì)算方法，它主要是計(jì)算出傳動(dòng)軸在靜負(fù)荷條件下的合成應(yīng)力，再引用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)所確定的安全系數(shù)來(lái)考慮動(dòng)載荷的作用。這種方法校核強(qiáng)度，雖然與實(shí)際的情況有一定的誤差，但是計(jì)算的結(jié)果還是比較可靠的，能解決一定的實(shí)際問(wèn)題，所以仍被廣泛采用。.螺旋槳軸因受螺旋槳自身重力的作用及旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)載荷的作用，且與海水接觸，故受力復(fù)雜。因此槳軸工作條件惡劣，往往是軸系工作的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)螺旋槳軸的強(qiáng)度計(jì)算，首先最重要的是確定螺旋槳軸的危險(xiǎn)截面。對(duì)于一般船舶，螺旋槳軸的危險(xiǎn)截面在EE處。但對(duì)于小型船舶，有時(shí)螺旋槳兩個(gè)軸承的間距較大，而槳的重量又比較輕，所以槳軸的的最大彎曲應(yīng)力值就有可能不在截面EE處,而在兩軸承間的某個(gè)截面KK處。因此必須同時(shí)計(jì)算這兩個(gè)截面，通過(guò)比較確定其最危險(xiǎn)，并校核其強(qiáng)度。(1).螺旋槳及螺旋槳軸自重產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：如下圖所示，螺旋槳的受力形式可簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁的形式，這里將艇軸視為等直徑的平滑圓軸，假設(shè)后軸承支點(diǎn)是軸承長(zhǎng)度的中點(diǎn)以簡(jiǎn)化計(jì)算。RRq口IIIrI】IIIJI【】r?11111111111,.，r|rill|L其中：Qb一螺旋槳及其附件所受的重力，Qb=1960N;C一螺旋槳中心至后軸承