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1、Chapter 2,船舶推進裝置 Marine Propulsion Installation,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,The transmission mode of ship propulsion installation,船舶推進裝置的傳動方式,直接傳動,間接傳

2、動,Z型傳動,電力傳動,其他傳動方式,吊艙式推進器,直接傳動,一、直接傳動 主機發(fā)出功率直接通過軸系傳遞給螺旋槳。 優(yōu)點： 1）結構簡單，維護管理方便，不易出現(xiàn)故障 2）經(jīng)濟性好，傳動損失少，傳動效率高 3）工作可靠，壽命長 缺點： 1）動力裝置重量、尺寸大 2）主機必需可反轉 3）非設計工況經(jīng)濟性差 4）船舶微速航行航速受到主機最低穩(wěn)定轉速的限制 應用范圍： 遠洋和沿海貨輪、油輪,間接傳動,主機和螺旋槳之間，依靠軸系以及離合器、減速器等 中間環(huán)節(jié)傳動 優(yōu)點： 1）主機不需換向，且轉速不受螺旋槳要求低轉速的限制 2）主機結構簡單，工作可靠，

3、管理方便，機動性好 3）軸系布置自由 4）利于多機并車運行，也利于設置軸帶發(fā)電機 缺點： 1）軸系結構復雜 2）傳動效率低 應用范圍： 冰區(qū)航行船舶 內河航行船舶,Z型傳動,又稱懸掛式螺旋槳裝置，其結構原理圖如圖1 顯著特點：螺旋槳可繞垂直軸座360o回轉。 優(yōu)點： 1）操縱性好 2）可以不設舵、尾柱和尾軸管等結構 3）不需要單獨的減速齒輪裝置、不需要主機換向機構、延長柴油機使用壽命 4）修理槳，不需進塢 應用范圍： 小型船舶，如港作船。,圖1 Z型傳動裝置結構原理圖,1-主機 2-聯(lián)軸器 3-離合器 4-帶有萬向聯(lián)軸節(jié)的傳動軸

4、5-滑動軸承 6-彈性聯(lián)軸節(jié) 7-滾動軸承 8-上水平軸 9-上部螺旋錐齒輪 10-渦輪渦桿裝置 11-齒式聯(lián)軸器 12-垂直軸 13-螺旋槳 14-下部螺旋錐齒輪 15-下水平軸 16-旋轉套筒17-支架,電力傳動,優(yōu)點： 1）機槳之間無機械聯(lián)系 2）主機轉速不受螺旋槳轉速的限制 3）船舶機動性好 4）主電動機對外界負荷變化適應性好 缺點： 1）歷經(jīng)兩次能量轉換，傳動效率低 2）動力裝置重量、尺寸大，造價高 應用： 破冰船、拖船、渡船等,主機發(fā)電機,主配電板,主電動機,螺旋槳,,,,吊倉式推進器,吊倉式推進器的結構與Z型傳動裝置類似，但工作原理不同，

5、屬于電力傳動范疇 優(yōu)點： 由于電動機直接受到周圍海水的冷卻，冷卻效果好，尺寸緊湊，效率高，操縱方便，功率范圍較大，單臺吊倉式推進器的功率范圍為5000-25000千瓦，四臺推進器總功率可達100000千瓦以上 使用范圍： 近年來在超大型豪華旅游船和大型客滾船上應用逐漸增多,吊倉式推進結構圖示,吊倉式推進裝置實例,其它傳動方式,如調距槳裝置、噴水推進器傳動裝置 推進裝置設計方案參下圖：,低速柴油機,,,可反轉,不可反轉,,定距槳,,調距槳,,,減速齒輪箱,,,中速柴油機,,,可反轉,不可反轉,,定距槳,調距槳,,,,,減速齒輪箱,,,減速齒輪箱,,,倒順車離合器減速齒輪箱,,,選擇傳動方

6、式需要考慮的因素,船舶的大小 船舶的用途 船舶的航區(qū) 發(fā)動機的形式和發(fā)展 傳動設備的形式和發(fā)展 經(jīng)濟性 安全可靠性 運轉管理,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,Transmission shafting,傳動軸系,傳動軸系的組成、作用和工作條件,傳動軸系的布置,傳動軸系的結構,傳動軸系,傳動軸系的組成、作用和工作條件,傳動軸系的布置,傳動軸系的結構,傳動軸系的組成、作用和工作條件,傳動軸系 從曲軸動力輸出端法蘭到螺旋槳之間的軸及軸承。,

7、圖2 大型低速柴油機直接傳動軸系組成簡圖,1-柴油機 2-推力軸承 3-短軸 4、7、9、12-中間軸承 5、8、10-中間軸 6-隔艙填料箱 11-尾軸 13-螺旋槳 14-尾軸管 15-窗口 16-軸隧 17-水密門 18-機艙,傳動軸系的組成、作用和工作條件,,傳動軸系的組成、作用和工作條件,,,傳動軸系,傳動軸系的組成、作用和工作條件,傳動軸系的布置,傳動軸系的結構,軸線的布置,,軸線 軸線即傳動軸系中心線 通常情況下， 軸線<=3根 遠洋貨船：1根 快速船、客船、集裝箱船：2根 無軸隧：尾機艙 有軸隧：中機艙 軸隧高度：2米左右 軸隧設：水密門、逃生口 水密門要求：關

8、閉時間<90秒；船橫傾15 度時，兩側、遠距離可操作；有指示、報警。,軸線的布置,,基準點 首端：主機輸出法蘭中心或減速齒輪法蘭中心 尾端：槳中心 理想軸線 應與船體的龍骨線平行 傾斜角 軸線向尾部偏斜的角度。見圖3 一般， <= 5 偏斜角 軸線在水平投影面上偏離船舶縱中垂面的角度。見圖4 一般， <=3,圖3 軸系的傾斜角,圖4 軸系的偏斜角,軸承的布置,軸承的布置,圖5 中間軸承位置,傳動軸系,傳動軸系的組成、作用和工作條件,傳動軸系的布置,傳動軸系的結構,中間軸、推力軸中間軸承和推力軸承,要求： A.軸頸直徑比軸干直徑大520mm B.不同直徑斷面圓角過渡 C.法

9、蘭連接螺栓緊配螺栓數(shù)大于50% （中小型船不小于4支） D.推力環(huán)側面應互相平行且應垂直于軸線,圖6 中間軸和推力軸的結構圖,1-連接法蘭 2-軸干 3-甩油環(huán) 4-軸頸 5-推力環(huán),中間軸、推力軸中間軸承和推力軸承,中間軸承 作用： 減少軸系撓度和承受中間軸重量 承受軸系變形等所造成的附加徑向負荷 通常只設下瓦 滑環(huán)式：結構見圖7 缺點：低轉速下，易潤滑不良 固定油盤式：結構與滑環(huán)式中間軸承類似，只是滑環(huán)固定 在軸上。 優(yōu)點：低轉速下運轉，潤滑可靠 在大型船舶上應用較多,圖7 滑環(huán)式中間軸承的結構圖,1-連接螺栓 2-觀察孔蓋板 3-螺栓 4-軸承蓋 5

10、-油環(huán) 6-軸瓦 7-軸承座 8-底板 9-填料壓蓋 10-填料 11-擋油圈 12-刮油板 13-吊環(huán) 14-油位表 15-旋塞 A-支撐 B-儲存池 C-海水進口D-冷卻水腔 E-海水出口 F-凸肩,中間軸、推力軸中間軸承和推力軸承,推力軸承 結構見圖8 作用： 1）傳遞推力或拉力 2）為傳動軸系軸向定位 3）直接傳動時，為曲軸定位,圖8 滑動式推力軸承的結構簡圖,1-推力環(huán) 2、5-調節(jié)圈 3、4-推力塊 6、7-壓板,推力塊安裝注意事項,推力軸承間隙f1和壓板處間隙I應檢查符合說明書的規(guī)定； 保證當推力環(huán)與正倒車推力塊之間各為f1/2時，靠近推力軸承的最后一個曲柄

11、中心線應向推力軸承方向偏移一規(guī)定數(shù)值。,推力軸承工作原理,推力環(huán),推力塊,調節(jié)圈,推力軸承,推力軸承的潤滑,主滑油系統(tǒng),推力塊/推力環(huán)之間,推力軸承油池,主機曲軸箱,,,,尾軸,尾軸穿過尾軸管伸出船尾，結構見圖9 扭力傳遞： 錐面結合 鍵連接 鎖緊螺母：螺母反向上緊，正車防松 止動片，倒車防松 尾軸的保護：采用銅套或敷以玻璃鋼,圖9 尾軸的結構圖,A-法蘭 B-D-軸干 C-E-軸頸 F-錐部 G-螺柱,尾軸管裝置的組成,尾軸管,尾軸承,密封裝置,潤滑系統(tǒng),冷卻系統(tǒng),尾軸管,作用： a.將船舶的尾尖艙和尾軸分開 b.內部裝設尾軸承 c.裝設尾軸密封裝置,分類： a.

12、整體式見圖10 多用于單軸系船舶 b.連接式 多用于雙軸系船舶,材質： 鑄鋼、鑄鐵、或球墨鑄鐵,圖10 整體式尾軸管結構簡圖,1-尾柱軸轂 2-尾軸管 3-尾尖艙壁,尾軸承,鐵梨木尾軸承,鐵梨木尾軸承,圖11 鐵梨木軸承結構簡圖,1-順紋板條 2-止動條 3-立紋板條 4-流水槽 5-尾軸管襯套,白合金尾軸承,圖12 白合金尾軸承結構簡圖,1-首密封 2-前軸承 3-尾軸承 4-后軸承 5-尾密封,尾軸密封裝置,要求： 工作可靠 耐磨性好 摩擦耗功少 散熱性好,水潤滑尾軸承密封裝置,圖14 填料函型密封裝置簡圖,1-冷卻水進水管 2-尾軸管 3-填料壓蓋 4-填

13、料箱外殼 5-填料 6-尾軸銅套 7-放水管 8-軸承襯套 9-尾軸,油潤滑尾軸承密封裝置,圖15 辛潑萊克司（改進型）密封裝置,1-耐磨襯套 2-定位夾 3-后壓板 4-支承環(huán) 5-中間環(huán) 6-磨損檢測器 7-后殼體 8-尾軸管 9-橡膠密封圈 10-密封橡膠,,,如圖所示 尾密封：1道橡膠密封圈向前翻，阻止滑油向舷外漏， 2道橡膠密封圈向后翻，阻止舷外水和泥沙進 入尾軸管 首密封：2道橡膠密封圈向后翻，阻止滑油漏向機艙,尾軸承裝置的潤滑和冷卻,圖13 油潤滑尾軸管潤滑系統(tǒng),圖16 首密封潤滑油循環(huán)原理,1-低位循環(huán)油柜 2-循環(huán)器 3-中間支撐環(huán) 4-密封裝置潤滑油腔 5-尾軸,尾

14、軸承的冷卻,經(jīng)潤滑水帶走,白合金,鐵梨木,傳給尾尖艙水,傳給舷外水,首密封設循環(huán)器冷卻,,,,,,,熱量,熱量,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,Transmission equipment,傳動裝置,齒輪傳動裝置,輔助功率齒輪傳動裝置,正倒車減速齒輪傳動裝置,減速齒輪傳動裝置,減速齒輪傳動裝置,圖17 異心齒輪減速器,1-柴油機 2-彈性聯(lián)軸器 3-氣胎制動器 4-減速器 5-推力軸承,圖18 同心齒輪減速器,1-柴油機 2-彈性連軸器 3-減速器

15、4-推力軸承 A-輸入軸 B-輸出軸,圖19 行星齒輪減速器,1-太陽輪 2-行星齒輪 3-內齒體 4-殼體 5-軸承 6-系桿 7-輸出軸 8、9、10-軸承 11-驅動軸,圖20 雙機并車減速裝置示意圖,1-柴油機 2-彈性聯(lián)軸器 3-氣胎離合器 4-減速器 5-液力耦合器,倒順減速齒輪裝置,圖21 行星齒輪倒順減速裝置原理圖,1-正車多片式摩擦離合器 2-倒車制動帶 3-離合器外殼 4、7-行星輪 5、8-太陽輪 6-輸入軸 9-從動軸 10-減速小齒輪 11-減速大齒輪,輔助功率齒輪傳動裝置,圖22 RCF恒頻裝置,1-發(fā)電機 2-齒圈 3-太陽輪 4-行星輪 5-控制器 6-主機曲軸

16、 7-主機曲軸主軸頸 8-彈性聯(lián)軸器 9-齒性聯(lián)軸器 10-功率輸出齒輪 11-動力渦輪功率輸入齒輪 12-液力耦合器 13-行星齒輪減速器 14-動力渦輪 15-多片式摩擦離合器 16-液壓泵 17-液壓馬達 18-控制齒輪,傳動比公式,圖23 傳動齒輪轉速之間的關系,摩擦離合器,摩擦離合器的分類,圖25 盤片式離合器,1-正車多片式摩擦離合器 2-倒車制動帶 3-離合器外殼 4、7-行星輪 5、8-太陽輪 6-輸入軸 9-從動軸 10-減速小齒輪 11-減速大齒輪,圖26 雙面高彈性摩擦離合器結構圖,1、2-主動摩擦錐體 3、4-從動摩擦錐體 5-氣缸 8、9-壓縮空氣管 10-彈性元件

17、11-從動軸,圖27 圓柱式離合器,1-主動軸 2-從動軸 3-橡膠輪胎 4-摩擦片,摩擦離合器的規(guī)范要求,液力耦合器,泵輪,油,渦輪,,,圖28 液力耦合器工作原理,1-原動機 2-離心泵 3-連接管 4-渦輪機 5-螺旋槳 6-循環(huán)油柜 7-轉動外殼,液力耦合器的轉速比、效率和滑差,液力耦合器的工作特點,液力耦合器的基本結構形式,離合器型,調速器型,聯(lián)軸器型,圖29 滑環(huán)式液力偶合器（離合器型）,1-轉動外殼 2-從動軸 3-渦輪 4-泵輪 5-主動軸 6-渦輪 7-泵輪葉片 A-充油閥 B-滑環(huán) C-排油孔 D-連接桿 E-操縱手柄,圖30 轉動杓管式調速型偶合器（調速器型）,1-渦輪

18、2-集油器 3-輸出軸 4-手柄 5-泵輪 6-內殼 7-杓管 8-外殼 9-噴嘴,液力耦合器的聯(lián)軸器型,工作腔中充油量不變，對從動軸及主動軸只起連接作用。,聯(lián)軸器,圖31 液壓聯(lián)軸器（剛性聯(lián)軸器）,圖32 伏爾肯型橡膠聯(lián)軸器,1-主動法蘭 2-橡膠環(huán) 3-壓緊環(huán) 4-從動法蘭,圖33 蓋斯林格高阻尼簧片式聯(lián)軸器,1-花鍵軸 2-側板 3-限位塊壓緊螺栓 4-錐形環(huán) 5-外套圈 6-彈簧片 7-限位塊 8-帶法蘭側板,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,

19、Propeller,螺旋槳的結構和幾何參數(shù),圖34 螺旋面的形成,圖35 作用在葉素上的力,螺旋槳工作原理,螺旋槳工作原理,螺旋槳工作原理,圖36 螺旋槳特性曲線,螺旋槳工作原理,n, vs ,, D 一定,,J 一定,,K1,K2 一定,圖37 K1、K2 和 J 間的關系,影響螺旋槳特性的因素,螺旋槳結構參數(shù)的影響,圖38 H/D對螺旋槳特性的影響,船舶航行工況的影響,圖39 系泊工況螺旋槳的推力和阻力矩情況,航行工況的影響,航行工況的影響,圖40 無推力工況螺旋槳的推力和阻力矩情況,圖41 無阻力矩工況螺旋槳的推力和阻力矩情況,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸

20、系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,Variable pitch propeller,可調螺距螺旋槳（簡稱調距槳）,螺旋槳螺距可以改變的螺旋槳,工作特性見圖42,圖42 調距槳工作特性曲線,調距槳的優(yōu)點,調距槳的優(yōu)點,調距槳的優(yōu)點,調距槳的缺點,調距槳的缺點,圖46 調距槳工作特性曲線,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,調距槳,可轉動槳葉 槳轂 轉葉機構

21、 作用：將往復運動轉變?yōu)榛剞D運動 結構：曲柄滑塊式 曲柄銷槽式 二者均見圖43,圖43 曲柄滑塊式和曲柄銷槽式轉葉機構,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,傳動軸,,中空：內部布置調距桿或進排油通道,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,調距機構,任務：調距、穩(wěn)距及反饋和指示 結構及動作原理：見圖44 穩(wěn)距方式： 動態(tài)穩(wěn)距：動力活塞偏移，反饋到控制閥， 重新調節(jié)。 靜態(tài)穩(wěn)距：利用油液不可壓縮性。,圖44 調距機構,1-伺服油缸 2-動力活塞 3-配油

22、軸套 4-控制閥 5-反饋裝置 6-操縱桿 A-B-C-追隨機構,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,液壓系統(tǒng),任務：提供合適的液壓油 結構：油泵，控制閥，油箱，管件等,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,操縱系統(tǒng),組成：操縱臺，控制和指示系統(tǒng) 控制：a).雙手柄 一手控制n，一手控制H。 b).單手柄（ 也稱作聯(lián)合控制） 一根軸上裝兩個凸輪，其一控制主機， 其二控制螺距。要求：凸輪外形與配合 的關系符合最佳配合程序 見圖45,圖45 單手柄控制

23、方案（聯(lián)合控制方案）,（a）最佳H-n關系 （b）最佳M-n關系,轉速指令,,,主機調速器（設超負荷指示）,調距槳,H指令,,供油量指令,,主機,槳轉速指令,,改變螺距達到要求轉速,應急鎖緊槳葉裝置,調距槳的結構組成和動作原理,操縱系統(tǒng),液壓系統(tǒng),調距機構,傳動軸,調距槳,應急鎖緊槳葉裝置,要求：將槳葉鎖緊在正常運行螺距位置,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,Thrusters and its operation,一側推器的作用和要求

24、,側推器應滿足的要求,二螺旋槳式首側推裝置,螺旋槳式首推裝置可采用定距槳也可采用調距槳。 定距槳式側推器多用液壓馬達帶動。 調距槳不需要驅動它的原動機換向，容易實現(xiàn)遙控，在恒速下靠槳葉角的變化就可改變推力大小，因此由電動機驅動調距槳的側推器型式應用最為廣泛。,三側推器的管理,1 操作時的注意事項 2 日常管理工作 3 塢屋內檢驗,1 操作時的注意事項,2 日常管理工作,3 塢內檢查,船舶推進裝置,第一節(jié) 船舶推進裝置的傳動方式,第二節(jié) 傳動軸系,第三節(jié) 動力傳遞設備,第四節(jié) 螺旋槳,第五節(jié) 可調螺距螺旋槳,第六節(jié) 側推器及其管理,第七節(jié) 船舶推進裝置的管理,Operation of ship propulsion installation,齒輪減速器和摩擦離合器的管理,軸系和螺旋槳的管理,軸系和螺旋槳的管理,第二章思考題,1. 現(xiàn)代海運船舶推進動力主要采用何種傳動方式？ 2. 船舶軸系組成有那些？其技術要求和管理要點是什么？ 3. 船舶有哪些動力傳動裝置? 4. 什么叫做液力耦合器，通過怎樣的原理工作的？ 5. 什么是螺旋槳特性？影響螺旋槳特性的因素有哪些？ 6. 什么是可調螺距螺旋槳？為什么要用可調螺距螺旋槳？它主要由哪幾部分構成？ 7. 船舶為什么安裝側推器？側推器管理內容主要有哪些？ 8. 船舶推進裝置管理的主要內容有哪些？,