船舶轴系的工作原理
轮机导论-第4讲-船舶轴系与动力传递方式-船舶推进装置
2．轴线位置的确定
理想的轴线位置最好是与船体基线（龙骨线）平行，而在多轴 线时，二舷轴线最好是和纵舯剖面平行。但是这样理想的轴线布置 往往是很难实现的。因为轴系的首尾位置必须依从于主机的布置和 螺旋桨的安装，所以有时轴线和基线成倾斜角 α 或与纵剖面成偏斜 角β，如下图所示。 一般α限制在0°~5°之间，而β角限制在0°~3°之间。但是对 于快艇动力装置来说，倾斜角α可达12°~16°，但超过16°是很少 的，因为这样会大大减少推力而降低航速，并使主机润滑情况恶化。
螺旋桨通过轴系传递将主机的带动旋转下所产生的有 效推力由推力轴传给推力轴承10，再由推力轴承座传给船 体，达到推动船舶前进或后退的目的。对中间支承轴承 7 来说只承受中间轴颈的径向负荷，而不承受轴向力，而尾 轴、中间轴及推力轴在传递主机的扭转力矩给于螺旋桨同 时，均承受轴向负荷。
1）传动轴； 2）支承件； 3）密封件
（一）直接传动
2、主要缺点 1）直接传动形式只能采用转速较低的发动机，如低 速柴油机等，这类主机重量和尺寸指标都很高，对排水量 较小，而功率较大的船舶是不利的。
2 ）由于主机和螺旋桨是直接联接的，主机的工作直
接受螺旋桨特性影响，对工况多变的船舶而言，当在部分 负荷下运转时，推进装置的经济性有所下降。 3）主机一般须能直接回行，这样主机的结构多了一 套直接回行机构，使结构复杂化。
表2-6 常用推进装置形式
（一）直接传动
直接传动是主机直接通过轴系把功率传给推进器的传
动形式。如表2-6中1，2。
主机
螺旋桨 轴系
（一）直接传动
1、主要优点 1）传动效率高 除轴系的传动功率损失外，没有其他 功率损失，从而提高了整个推进装置的传动效率。 2）经济性较好 在直接传动的推进装置中，主机多数 是大型低速柴油机，这类主机耗油率很低，并能燃用廉价 的重油；部分采用中速柴油机，其耗油率也接近低速柴油 机，并且解决了燃用重油的问题。这样就大大改善了推进 装置的经济性。 3）由于轴系转速低，螺旋桨的效率较高。 4）装置简单，工作可靠，寿命长，管理维修方便。 5）噪音较低。
船舶轴系浅谈PPT课件
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1.艉螺纹；2.键槽；3.艉锥体；4.后轴颈；5.轴干
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液压螺栓结构图
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尾轴连接方式分为固定式（内抽）和可拆式（外抽）
（1）固定式：尾轴和法兰为一整体，此机构简单，但拆装必须在船内进行，工程量大，很 不方便，在轴系大修时，为吊出尾轴必须移开中间轴承和中间轴。通常两类螺栓连接，一种 上常见的紧配 螺栓，安装时需要干冰冰冻，另一种是液压膨胀螺栓，使用效果好，但是拆 装复杂。
4）良好的密封、润滑和冷却；管理维护方便。
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结构图
螺旋桨
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艉柱 鱼网刀
中间轴法兰 螺栓
中间轴承
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将军帽 大螺母
防绳罩
首尾密封 白钢套
推力轴承
首尾白合金轴承
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船舶主推进系统轴系示意图
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2.1.直接传动，在主机与螺旋桨之间，除了传动轴系之外，别无其他传动功率的设
备，这一传动型式，我们称之谓直接传动。
直接传动的特点：传动效率高，经济性好。
2.2.间接传动，在主机与螺旋桨之间，除了传动轴系之外，还设置了减速齿轮箱和离合器等 装置，我们称为间接传动型式。采用高、中速柴油机作主机时，配合以减速比适宜的减速齿 轮箱，可以降低螺旋桨的转速提高推进效率。该类主机为不可逆式，免去倒车机构，其正倒 车由离合器装置来实现。
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1.尾轴的检修
2.艉轴管装置的检修
3.中间轴和推力轴及其轴承的检修
第八章 船舶轴系和螺旋桨
第八章船舶轴系和螺旋桨【学习目标】掌握船舶轴系的功用、基本组成、日常维护管理；掌握螺旋桨的基本组成和各部分名称；了解船舶轴系扭振及危害。
在船舶推进装置中，从齿轮箱（或主机）输出法兰到螺旋桨，其间以传动轴为主体的用于传递扭矩的装置称为轴系，螺旋桨通过轴系与齿轮箱（或主机）连接。
第一节轴系一、轴系的功用轴系的功用是将船舶柴油机输出的功率传递给螺旌桨，使螺旋桨旋转，以推进船舶航行。
轴系是齿轮箱（或主机）和螺旋桨之间的连接和传动机构，将柴油机输出功率传递给螺旌桨，以克服螺旌桨在水中转动的所消耗的功率，同时，又将螺旋桨在水中旋转产生的轴向推力通过推力轴承传递给船体，以克服船舶航行的阻力。
二、轴系的基本组成轴系包括传动轴（推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴）、轴承（推力轴承、中间轴承、艉轴承）、轴系附件（润滑、冷却、艉轴密封装置）等，如图8-1所示。
轴系是由多支承的传动轴所构成。
从机舱到船尾往往有一段距离，其传动轴往往较长，传动轴通常分为几段，并用联轴器将各轴段联接组合而成。
每段轴又按其所承担的任务分为推力轴、中间轴、艉轴或螺旋桨轴等，这些轴段依靠相应的轴承支撑。
传动轴的总长度、轴段数目及其附件的配置等，与船的大小、船型、船体线型、机舱位置、动力装置形式等因素有关。
对于轴线不长的小型船舶，为了缩短轴系，也可只用一根螺旋桨轴直接将螺旋桨与齿轮箱的输出法兰相连。
图8-1 轴系1、传动轴传动轴包括推力轴、中间轴和艉轴。
推力轴前端用法兰与齿轮箱（或主机）的输出法兰相连，后端的法兰则与中间轴法兰相连。
推力轴和推力轴承是一对组合部件。
中间轴用来连接推力轴和艉轴。
2、轴承轴承包括推力轴承、中间轴承和艉轴轴承。
推力轴承用于承受螺旋桨通过推力轴传递的推力，并通过它将推力传给船体。
中间轴承用于承受中间轴的径向负荷和重量。
艉轴轴承用于承受艉轴轴的径向负荷和重量。
3、轴系附件轴系附件包括隔舱填料函、艉管、油封、润滑管路和冷却管路。
隔舱填料函用于保持轴系穿过水密隔舱处的水密。
船舶动力系统教学课件 5-2 船舶推进轴系和传动设备
轴线的数目、长度、位置及布置
轴线：也称轴系理论中心，主机（推进 机组）输出法兰中心和螺旋桨中心的连 线
轴线的数目：取决于船舶类型、航行能 力、生命力、主机形势及数量、经济性、 可靠性等因素
一般民用船舶<=3
大型货船、油船：单轴线 客船、拖船、集装箱船：两根轴线 航速高、操纵灵活、机动性好、工作可靠， 吃水受限
工作可靠、寿命长：符合规范，有足够刚度、强度 尽可能采用标准化结构：安装维护容易，缩短修
船周期，提高可靠性
传动损失小：正确选择轴承数目、型式、布置位置、
润滑方式
良好抗震性能：在运营转速范围内不产生扭转共振、
横振共振，即设计阶段进行临界转速计算
对船体变形敏感性小：船体变形会引起 轴承位置变化，导致附加应力和负荷， 设计考虑
轴的额定转速 轴材料抗拉强度的下限值, N/mm2校核
以中间轴为例 1. 计算剪应力（主机扭矩引起） 2. 计算弯曲应力（中间轴自重产生） 3. 计算压缩应力（螺旋桨推理产生） 4. 计算弯曲应力（安装误差引起） 5. 合成应力 6. 计算安全系数，考察是否超过规定
军用舰船：三轴/四轴 提高生命力、航速、机动性
轴线是直线，其长度和位置取决于两个 端点（前：主机输出法兰，后：螺旋桨 桨毂中心）
轴线布置的原则
对称布置：设备质量的平衡、布置和操作 的便利
单轴系：纵舯剖面 双轴系 三轴系：
尽可能与船体基线平行：推进效率高
But，主机输出法兰位置较高，船舶吃水浅， 为保证螺旋桨的浸没深度倾斜角α
125 dzh lm 200 dzh
lm : 最大允许轴承跨距c，m dzh：中间轴直径， cm
实际设计中，采用较大的跨距受到多 方限制
轴系临界转速限制：轴系跨度大临界 转速下降，当临界转速进入主机转速区 内，会造成共振破坏
浅谈船舶轴系的安装与校中
浅谈船舶轴系的安装与校中作者：赵晓东来源：《中国科技纵横》2020年第04期摘要：船舶轴系是船舶动力装置中重要组成部分之一。
其作用是将主机发出的功率传递给螺旋桨;并将螺旋桨产生的推力通过轴系和推力轴承传递给船体，进而推动船舶前进或后退。
轴系的组成主要包括：推力轴、中间轴、尾轴及各轴承，尾轴管及密封装置等。
海船的轴系重量大，长度长，对轴系的制造、校中与安装有较高的技术要求，本文通过理论知识和船厂的实践并选择实例对轴系安装、校中等进行分析。
关键词：船舶;轴系镗孔;安装;校中0引言船舶轴系是船舶推进装置中的核心組成部分之一。
在船舶建造、修理过程中，轴系的安装、校中极为重要，其质量的好坏将导致船舶推进系统能否正常运行，甚至影响到船舶航行的安全性与可靠性，因此对轴系的安装、校中尤其重要。
1 实船案例概况本文以3676KW拖轮为例，概述了船舶轴系的安装、校中技术等。
该船轴系的布置如下（如图1）：本船采用双机双轴系设计，机舱在船舶中部，发动机与尾轴之间以中间轴连接。
此轴系装置中，尾轴、中间轴及主机曲轴之间用法兰联轴节连成一体。
中间轴有两个滑动轴承支撑，尾轴装于尾轴管中。
尾轴管的前端固定在横舱壁上，尾部固定在船体尾柱孔中。
该船采用新泻ZP全回转式舵桨。
2 轴系的安装与校中在拖轮建造过程中，轴系的安装工作步骤如下：首先是在造船船体中确定其轴系和舵系的中心线位置（俗称轴、舵系拉线），然后进行轴系的镗孔作业，对相关零部件的加工和车间装配，然后是在船台现场对轴系及附件的安装和配对，最后进行轴系校中和装配。
2.1 轴、舵系拉线进行轴、舵系拉线工作的前提是：造船进度已经推进到船体大合拢结束之后，船体在船台上的各支撑良好可靠;在船舶轴、舵系布置区域内，主甲板以下的焊接和矫正工作已结束，船上所有冲击性和振动性的作业施工已停止;船体的各辅助拉攀与支撑也已拆除;所有的舱室及油水柜都已经经焊缝检验及水密实验合格;施工和质检人员熟悉有关轴技术文件和工艺，并准备好各种施工工具和测量工具。
船舶轴系的组成与设计.最全PPT
用何种规范作为船舶设计建造的依据，除了考虑船舶 的性质、航区等因素外，还要征得订货部门的意见。 为国外货主建造船舶，要用世界多数国家认可的劳氏 规范及货主国规范。
船舶建造规范的的性质
1）它是强制性的法规性文件，凡不符合规范要求的船舶， 就认为不合格，不能营运。
（6）润滑系统：用来提供并保证尾轴承中滑油的供应。
（7）制动器：常装 在中间轴联轴器的外缘上，用来 使轴制动。
（8）冷却管路：给尾轴管、中间轴承、推力轴承供给
轴系的多节性
传动轴较长，有的达100m以上。对于 这样长的轴系， 如果只用一整根轴，是困难 和不方便的，且没有必要。为了加工、制造、 运输、拆装方便， 常常把传动轴分为许多节， 并用数个联轴器将各节轴段连接起来组合而成。
• 轴承的轴向位置还与各轴承负荷的均匀程度有关。 特别是在需进行合理校中的轴系中，为取得校中的满意结
果，为使影响系数尽可能小，在布置时应对轴承的轴 向位置作多方案的计算和论证。
为什么直线布置轴系对大型尾部机舱、短轴系的船舶是 不合适的？
由于大型船舶螺旋桨较重，致使尾管尾部轴承的负荷 过大，超过尾管轴承材料许用比压。而尾管首部轴 承的负荷又过小，甚至出现负值，其他各轴承负荷 也会出现严重不均现象。为了使各档轴 承负荷分配 均匀，对轴系常常采用曲线安装方法，即通过各中 间轴承高低位置的升降调节，将轴系布置成光滑曲 线状态。这时轴承和高低位置就要根据计算结果来 确定。
1)工作可靠且有较长的使用寿命。
解： 中间轴和中间轴承的油膜厚度，必须满足以下条件，才能保证 轴承处于良好的液体摩擦状态
2、中间轴承和尾轴管的后轴承支承反力位置有何区别？
第节船舶轴系的组成
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢轴线的长度与位置
螺旋桨边缘与 舵a
螺旋桨边缘与 尾柱b
0.12 D 0.2 D
螺旋桨边 缘与船壳c
0.14 D
螺旋桨边 缘与龙骨 d
0.04 D
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢尾轴承的数目和间距
尾轴承的数目 螺旋桨轴一般用两道尾轴承支承 尾轴过长时也可用三道尾轴承支承 在轴系布置设计时应尽量避免采用三道尾轴承，因为它使船体尾部结
构复杂化，如安装不好，易使各轴承受力不均 对于较短的尾轴也可以只用一道尾轴承
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
➢轴系的布置设计:
➢中间轴承的位置与间距 中间轴承用来支承中间轴并径向定位。每根中间轴由一个
中间轴承支承(少数设两个甚至三个) 中间轴承的位置、数量和间距对轴系工作的可靠性有很大
影响，在轴系布置时必须认真考虑 应尽量使中间轴承布置在船体刚性较强的部位(例如隔舱壁
➢推力轴承的位置 船用推力轴承是船舶动力装置中不可缺少的重要组成部分， 它承受螺旋桨产生的轴向推力，并将其传给船体，使船舶产 生前后运动。 同时，也承担一部分径向负荷。 ➢直接传动的新型低速柴油机主机，推力轴承一般由主机自 带，设在曲轴箱内 ➢带有减速箱的推进装置，推力轴承往往设在其减速箱中 ➢中速柴油机，因结构上的需要，推力轴承往往单独设置。
第一章船舶轴系及传动装置设计
第2节船舶轴系的组成、特点及布置
船舶轴系和螺旋桨
曲轴上°（曲柄销颈处）
螺 旋 桨 图
返回
轴系
见下
轴系示意图
返 回
偏移与曲折
返回
轴系斜角、倾角
返回
螺距比：螺距/螺旋桨直径 螺旋桨的叶形 对称叶形 不对称叶形 桨叶的截面形状－为提高效率
弓背形 机翼形
螺旋桨的转向（正车时，从尾看首）： 左螺旋桨－左转（逆时针） 右螺旋桨－右转（顺时针） 双桨时 内旋－推进效率高，操纵不利 外旋－河船多采用
桨 叶 形 状
螺旋桨螺距的检验
测量螺旋桨半径R
测量局部螺距h′=360°(LO-L1)/α 计算截面螺距――同一半径截面上的算 术 平 均 值 （ hi=1/n(h′+h″+h/″+……) ） 桨叶平均螺距Hi—各半径截面螺距的平 均值
第六章 船舶轴系
组成：曲轴动力输出端－螺旋桨
推力轴－中间轴－尾轴 推力轴承、中间轴承、尾轴管（轴承）
轴系倾角
轴系中心线与船体基面的夹角
轴系斜角
轴系中心线与船体中线面的夹角
推力轴
液体动压润滑（推力块能作一定程度的 偏转） 间隙比主机曲轴的间隙小
中间轴
短轴系
只有一根中间轴或无中间轴
每根一个轴承支承
若两个，在船体变形时－承受过大附加载荷
离法兰端面0.2L（中间轴长度）
偏移：法兰外圆表面的偏差 曲折：法兰平面间对向距离差（开口差）
在转动某一角度后开口差变化－转动轴弯曲变形
测量工具：
直尺、塞尺
总偏移量和总曲折量
都在允许范围内才可以不修理 安排在中间轴各法兰处
螺旋桨
功用
主机带动螺旋桨旋转－螺旋桨受水的反作用力 作用－推动船舶前进 结构
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船舶轴系的工作原理
船舶轴系是指船舶上的主轴、副轴、传动轴、螺旋桨等部件组成的系统，它们共同协作完成推进船舶的任务。
其工作原理如下：
一、主机输出动力
船舶轴系的工作原理的第一步是主机输出动力。
主机是船舶的动力来源，通常由柴油机、涡轮机等发动机组成。
主机的输出动力经过减速器转换成适合螺旋桨的转速和扭矩，然后通过轴系传递到螺旋桨。
二、传递动力的轴系
船舶轴系的工作原理的第二步是传递动力的轴系。
主轴是船舶轴系的核心部件，它负责将主机输出的动力传递到副轴和传动轴上。
主轴通常由高强度钢材制成，具有足够的刚性和强度来承受巨大的扭矩和载荷。
副轴和传动轴是主轴的延伸，它们将动力传递到螺旋桨上。
副轴和传动轴的长度和直径根据船舶的尺寸和功率来设计，通常由高强度合金钢或碳纤维复合材料制成。
三、螺旋桨的工作原理
船舶轴系的工作原理的第三步是螺旋桨的工作原理。
螺旋桨是船舶推进的关键部件，它将主机输出的动力转化为推进力。
螺旋桨的叶片通过旋转产生推进力，推动船舶前进。
螺旋桨的叶片数量、形状和角度根据船舶的尺寸、速度和功率来设计。
四、舵的调节
船舶轴系的工作原理的第四步是舵的调节。
舵是船舶的控制装置，通过调节舵的角度来改变船舶的方向。
舵的角度由舵机控制，舵机接收舵手的指令，将指令转化为舵的角度。
舵的角度影响船舶的转向和稳定性。
总之，船舶轴系是船舶推进的重要组成部分，其工作原理涉及主机、轴系、螺旋桨和舵等多个部件的协作。
只有这些部件协同工作，才能保证船舶安全、高效地前进。