《船舶动力装置原理与设计》
说明书
设计题目：民用船舶推进轴系设计
设计者：陈瑞爽 班级：轮机1302班
华中科技大学船舶与海洋工程学院
2015年7月
一.设计目的
主机与传动设备、轴系和推进器以及附属系统，构成船舶推进装置。因此，推进装置是动力装置的主体，其技术性能直接代表动力装置的特点。推进装置的设计包括轴系布置、结构设计、强度校核以及传动附件的设计与选型等，而尾轴管装置的作用是支承尾轴及螺旋浆轴，不使舷外水漏人船内，也不能使尾轴管中的润滑油外泄，因此，尾轴管在推进系统设计中意义重大。本设计是根据指导老师给出的条件，对船舶动力装置进行设计，既是对课程更深入的理解，也是对自身专业能力的锻炼。
二,设计详述
2.1：布置设计
本船为单机单桨。主机经减速齿轮箱减速后将扭矩通过中间短轴传给螺旋桨轴和螺旋桨。本计算是按《钢质海船入级规范》（2006年）（简称《海规》）进行。 因此，我们将轴系布置在船舶纵中剖面上，其中，轴的总长为9000mm，轴系布置草图及相关尺寸，见图1。
图1
2.2：轴系计算
（一）：已知条件：
1．主机：型号：8PC2-6
型式：四冲程，直列，不可逆转，涡轮增压，空冷船用柴油机 缸数：8
缸径/行程：400/460mm 最大功率（MCR）：4400kW×520rpm 持续服务功率：3960kW×520rpm 燃油消耗率：186g/kW·h+5% 滑油消耗率：1.4g/kW·h
起动方式：压缩空气 3~1.2MPa 生产厂：陕西柴油机厂
2．齿轮箱：型号300，减速比3：1。
3．轴：材料35#钢，抗拉强度530MPa，屈服强度315MPa。 4．键：材料45#钢，抗拉强度600MPa，屈服强度355MPa。 5．螺栓：材料35#钢，抗拉强度530MPa，屈服强度315MPa
(二)：轴直径的确定
根据已知条件和“海规”，我们可以计算出轴的相关数据，计算列表见表3.1：
表3.1轴直径计算
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 轴传递的额定功率 主机额定转速 齿轮箱减速比 轴传递Ne时的转速 中间轴系数 螺旋桨轴系数 轴材料抗拉强度 中间轴最小直径 代号 Ne n i ne K K 单位 kW r/min r/min MPa mm 公式 已知 已知 已知 n/i 查表 查表 已知 数值 4400 520 3 173.33 1.0 1.15 530 270.64 345.42 ?b d N570d?98K3e()ne?b?1579 螺旋桨轴直径 d mm N560d?FC3e()neRm?160 考虑到航行余量，轴径应在计算的基础上增大10%。故最终取297.70 mm 根据计算结果，取螺旋桨轴直径为379.96 mm，中间轴直径为297.70mm。
上表螺旋桨直径计算中， F为推进装置型式系数
F=95, 对于涡轮推进装置、具有滑动型联轴节的柴油机推进装置和电力推进装置的中间轴；
F=100，对于所有其他型式的柴油机推进装置和所有螺旋桨轴； 因此，计算时我们取F为100.
C——不同轴的设计特性系数我们取C为1.26
Ne——轴传递的额定功率, kW；
ne——轴传递N的额定转速, r/min； Rm——轴材料的抗拉强度, MPa
2.3：尾轴管装置的设计
（一）：尾轴承，密封装置，联轴节的选型
根据之前的计算结果，我们对尾轴管装置的核心零件进行选型，如下所示：
a．艉轴轴承选自武汉东盟船舶配套工程有限公司，规格如下：
前轴承：材料—白合金，内径——395mm，全长——600mm，质量——260Kg。 后轴承：材料—白合金，内径——400mm，全长——1000mm，质量——445Kg。 b．油润滑艉轴密封装置选自东台市海鹏船舶配件厂，规格如下：
艉轴前密封装置：型号--HPQ2，衬套外径—450 mm，最大轴径—425mm，艉衬套长度—220mm
艉轴后密封装置：型号--HPH3，衬套外径—450mm，最大轴径—425mm，艉衬套长度—245mm
c．联轴节选自宁波龙旋传动机械有限公司，规格如下： 内径—390mm，全长—300mm，质量—330kg
（二）：尾轴管装置结构设计：
我们设计尾轴管装置的结构如图2所示：
图2
图中，尾轴的总长度为5420mm，两尾轴轴承中心线之间的距离为2340mm，连接螺旋桨的轴端锥度αk为1:15，锥长lz为1092mm，小端直径dxz为317.2mm，大端直径dtz为390mm，螺纹直径dw为283mm，螺纹长度lw为283mm，其他具体尺寸图2已有具体的标注。
其中，其锥长，小端直径，螺纹直径，螺纹长度的计算公式如下： 锥长：lz =（1.6~3.8）dtz 我们取系数为2.8 小端直径：dxz = dtz – αklz
螺纹直径：dw=（0.75~0.90）dtz 我们取系数为0.75 螺纹长度：lw= dw
三,强度校核
3.1：尾轴危险段面的确定根据图3计算如下：
l 图3
图中，a=1211mm, b=1757mm, l=2340mm, c=930mm, d=1030mm, La=1000mm, Lb=600mm
（1）确定相关尺寸
由尾轴零件图草图，La= 1000mm，Lb= 600mm，及螺旋桨轴直径Dt=390mm
?螺旋桨轴尾部锥长l
z=（1.6~3.3）R=2.8*Dt=1092mm
（2）双支承轴承负荷计算：
a．后轴承压力
=54725.5N
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