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1、Chapter 2 Marine Propulsion Plant 第二章 船舶推进装置,CHAPTER 2 Marine Propulsion Plant,结束,SEC.1 推进方式(Propulsion Type),SEC.2 传动轴系和设备（Drive Shafting),SEC.3 螺旋桨 (Propeller ),SEC.4 侧推器及其管理 Ship Thruster and Its Maintenance,SEC.5 船舶推进装置的管理 Maintenance of Ship Propulsion Plant,SEC.1 推进方式(Propulsion Type),1 直接传动（D
2、irect-drive) 2 间接传动 (Indirect-drive) 3 Z型传动 (Z Type Drive) 4 电力传动 (Electric Drive) 5 推进方式的选择(Propulsion Type Selection),1 直接传动(Direct-drive),特点： 结构简单，管理方便 传动损失小，传动效率高 螺旋桨转速低，桨效率高 工作可靠，使用寿命长 缺点：尺寸大；定距桨主机需要可逆转，船舶微速受主机最低稳定转速限制 应用：广泛应用在大中型商船,发动机,轴系,推进器,2 间接传动 (Indirect-drive),特点： 主机：不可逆转柴油机额定转速运行 结构相对复杂
3、，传动损失大，效率低 调距桨，轴系布置灵活 有利于多机并车运行和设置轴带发电机 应用在中小型船舶、汽轮机、燃气轮机船舶,3 Z型传动(Z Type Drive),特点： 操纵性能好 可以省掉舵、尾柱和尾轴管等装置 主机可采用体积小的中、高速柴油机 结构相对复杂，传动损失大，效率低 应用在小型船舶（港口作业船舶）,Z型传动悬挂式螺旋桨装置,4 电力传动/推进(Electric Drive),电力传动/推进:主机驱动主发电机向主配电系统供电,主配电系统驱动主电动机,从而实现螺旋桨运转的传动方式,电力传动图,破冰船、拖船、渡船等,电力传动特点,（1）主机-螺旋桨无机械连接，无中间轴和承，机舱布置灵活
4、； （2）主机转速不受螺旋桨转速限制，可选用中、高速机并在恒定转速下工作，使主机处于最佳状态； （3）正倒车具有相同功率和运转性能，并具有良好拖动性能； （4）能量经过两次转换，损失多，传动效率低；装置总的质量、尺寸增大，造价和维修费用较高。,推进方式的选择,低速柴油机,可逆转,不可逆转,减速齿轮箱,调距桨,定距桨,中速柴油机,可逆转,不可逆转,减速齿轮箱,调距桨,定距桨,减速齿轮箱,倒顺车离合器减速齿轮箱,推进方式的选择,定距桨(FPP)-主机可逆转 (靠正反转实现船舶正倒航) 调距桨(CPP)-主机不可逆转 (靠改变螺距实现船舶正倒航),驱动发电机的柴油机是定速不可逆转柴油机,带有正倒车离
5、合装置-主机不可逆转 不带有正倒车离合装置-主机可逆转,推进方式的选择,船舶的大小 船舶的用途 船舶的航区 发动机的形式 传动设备的形式 经济性 安全可靠性 运转管理,推进方式的选择应考虑的因素:,直接传动,间接传动,Controllable Pitch Propeller CPP 调距桨（可变螺距）,Z型传动图2,Z型传动图1,电力传动/推进图,SEC.2 传动轴系和设备 (Shafting and Equipment),一 传动轴系 (Shafting),二 传动设备 (Driving Equipment),一 传动轴系 (Shafting),(一) 组成、作用和工作条件,(二) 传动轴系
6、的布置,(三) 轴系的结构,1.传动轴系组成：从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨间的轴及其轴承统称为传动轴系，简称轴系。图1 组成： 传动轴（推力轴、中间轴、尾轴） 轴承（推力轴承、中间轴承、尾轴承） 传递设备（联轴器、减速器、离合器） 附件（润滑、冷却、密封设备）,一 传动轴系 (Shafting),(一) 组成、作用和工作条件,2.轴系作用： (1)将柴油机曲轴的动力矩 传给螺旋桨; (2)把螺旋桨产生的推力通 过推力轴承传递给船体。,一 传动轴系 (Shafting),3.轴系的工作条件 1)承受扭应力和压应力/拉应力; 2)承受弯曲应力(自重，桨重，附件作用); 3)承受附加应力(安装误差、
7、船体变形、轴系振动、螺旋桨不均匀水作用力); 4)受附加弯曲应力(船舶纵摇桨上下惯性运动) 5)摩擦和腐蚀作用.,对轴系的要求： 1）足够的强度和刚度 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）工作中不发生共振，并且易于维护管理,一 传动轴系 (Shafting),1-柴油机 2-推力轴承 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,轴隧(地轴弄) 水密门可在内/外/远距离开关 轴遂内设有逃生通道,(二) 传动轴系的布置,轴线：轴系的中心线
8、轴数目：商船3根 远洋船1根 客船/集装箱船 2根 轴线的布置应考虑的因素: (1)轴数目 (2)机舱的位置 (3)维护管理和救生 (4)便于储存备件、专用工具、附件等,1 轴线的布置,(二) 传动轴系的布置,理想的轴线:应与船体的龙骨线平行 轴线布置:与龙骨线保持一个角度(倾斜角) 倾斜角-轴线向尾部偏斜的角度。见图 一般，=5 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 一般，=3,1 轴线的布置,轴线的计算曲线,(二) 传动轴系的布置,中间轴承位置:应位于船体刚性加强的部位(隔舱壁附近) 一般来说,一根中间轴设置一个轴承. 间距L的估算经验公式: L-轴承间距mm d:中间轴
9、轴径mm 布置中间轴承时，应使轴承中心到连接法兰端面距离等于0.2L。 检查轴承垂直方向和水平方向上的对中性，使符合设计轴线要求。 小型船舶可采用直线轴线 大型船舶常采用曲线轴线（以适应较重螺旋桨）,2 轴承的布置,中间轴、推力轴及其轴承 Intermediate Shaft ,Thrust Shaft and Bearings,(三) 轴系的结构 Shafting Structure,2 尾轴 (Tail/Stern shaft),3 尾轴管装置 (Stern Tube),1 中间轴、推力轴及其轴承,(1)中间轴和推力轴(Intermediate shaft),1-连接法兰 2-轴干 3-甩
10、油环 4-轴颈 5-推力环,轴颈直径比轴干直径大5-20mm 不同直径断面圆角过渡 法兰连接螺栓紧配螺栓数大于50%(中小型船不小于4只） 推力环侧面应互相平行且应垂直于轴线,1 中间轴、推力轴及其轴承,(2)中间轴承(Intermediate Bearing),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 附加径向负荷(轴系变形等) 最后一道中间轴承设上下瓦，其它只设下瓦。 商船上多采用滑动式中间轴承，滑环式中间轴承结构见图 固定油盘式中间轴承结构与滑环式类似，只是滑环改为油盘固定在轴上, 油盘随轴旋转。 优点：在任何转速下都能得到可靠的润滑。 大型船舶上应用固定油
11、盘式中间轴承较多。,(2)中间轴承(Intermediate Bearing),1-连接螺栓 2-观察孔盖板 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,1 中间轴、推力轴及其轴承,(3)推力轴承(Thrust Bearing),构造: 推力轴、推力环、正倒车推力块和推力盘(调节圈),作用：A. 将螺旋桨的推力/拉力传给船体 B. 传动轴系轴向定位,大型低速二冲程柴油机的曲轴的输出端设置推力环,将螺旋桨的推力通
12、过推力环-推力轴承-机座-船体,推力环 调节圈 推力块 压板,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,Babbitt,Boss,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,Thrust Ring,Thrust shaft,Pads(Segments),Lub. Oil Pipe,Holding stirrup,(3)推力轴承 Thrust Bearing,Thrust Ring 新改进:推力环上加工 环槽-弹性结构,改善受 力条件推力环/块面积 减小,Pads (Segments) Fo
13、r ASTERN,Pads (Segments) For AHEAD,Crankshaft,Flywheel,Bedplate,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,推力轴承的间隙测量,(1)推力块紧密接触时,推力块与止动板的间隙i1 i2,(2)推力环压紧正车推力块时,倒车推力块与推力环间隙f1,保证推力块摆动灵活,保证良好的液体动 压润滑(说明书规定),(3)推力轴承 Thrust Bearing,推力轴承实现液体动压润滑原理,(3) 推力轴承 Thrust Bearing,传统的240度布置推力块,改进后的360度布置推力块 正车推力块12块 倒车8块,912缸的大缸径 MC/
14、ME采用 特点:可减小推力 环的直径;轴承长 度减小;重量减轻 推力环受力均匀,2 尾轴(Tail/Stern shaft),尾轴:穿过尾轴管伸出船尾的轴,尾轴的结构,A-法兰 B-D-轴干 C-E-轴颈 F-锥部 G-螺柱,安装螺母(导流帽) 旋紧方向与螺旋桨 正转转动方向相反;反转时止动片防松,安装螺旋桨,水润滑尾轴承 该段轴颈镶嵌铜套(几段),安装中间轴承 (该轴承有上下瓦),2 尾轴(Tail/Stern shaft),螺旋桨与尾轴的连接：锥面结合 连接方式:键连接/液压无键连接+螺母紧固 螺母反向上紧，正车防松;倒车时止动片防松,2 尾轴(Tail/Stern shaft),3 尾轴
15、管装置(Stern Tube),A 尾轴管,B 尾轴承,C 尾轴密封装置,D 润滑和冷却系统,A 尾轴管 (Stern Tube),作用： a.将船舶的尾尖舱和尾轴分开 b.内部装设尾轴承(前轴承和后轴承) c.装设尾轴密封装置,A 尾轴管(Stern Tube),尾轴管分类： a.整体式 多用于单轴系船舶 b.连接式 多用于双轴系船舶(几段用螺栓连接),尾柱轴毂,整体式尾轴管 铸钢/铸铁/球墨铸铁,尾尖舱壁,过盈配合 外螺纹+大螺 帽固紧,B 尾轴承(Stern Bearing),分类：a.水润滑式尾轴承 b.油润滑式尾轴承,a.水润滑式尾轴承 尾轴承的长度不小于尾轴直径的4倍; 利用海水自
16、然流入尾轴承润滑; 在尾轴管前端装有密封装置; 衬套材料主要有铸铜，轴承材料主要有： 铁梨木尾轴承 层压胶木尾轴承 橡胶尾轴承 合成材料尾轴承,铁梨木尾轴承,铁梨木尾轴承特点： 优点：坚硬、耐腐蚀、耐磨。 缺点：怕泥砂、承载能力低。价格昂贵，干燥时会产生变形和裂纹(保养与保存：涂润滑脂或水浸泡),铁梨木尾轴承结构： 铁梨木板条镶在衬套内，其间安装2-3根青铜止动条。 上瓦：顺纹（木纹与尾轴表面平行） 下瓦：立纹（木纹与尾轴表面垂直） 木板条之间成V形、U形或梯形。,油润滑尾轴承(白合金轴承),油润滑尾轴承: 尾轴承的长度不小于尾轴直径的2倍; 滑油引入尾轴承保证润滑; 在尾轴管首尾端装有密封装置. 材料: 主要有白合金、青铜、铸铁。 白合金（ZchSnSb11-6）：是发展趋势，特别是锡基巴氏合金，浇在铜衬套上。,优点：抗压强度高、耐磨性好、散热快、摩擦损失少。 缺点：结构复杂、管理工作多、制造与修理要
