船舶动力装置技术管理 第二章a.ppt

Chapter 2,船舶推进装置 Marine Propulsion Installation,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,The transmission mode of ship propulsion installation,船舶推进装置的传动方式,直接传动,间接传动,Z型传动,电力传动,其他传动方式,吊舱式推进器,直接传动,一、直接传动 主机发出功率直接通过轴系传递给螺旋桨。 优点： 1）结构简单，维护管理方便，不易出现故障 2）经济性好，传动损失少，传动效率高 3）工作可靠，寿命长 缺点： 1）动力装置重量、尺寸大 2）主机必需可反转 3）非设计工况经济性差 4）船舶微速航行航速受到主机最低稳定转速的限制 应用范围： 远洋和沿海货轮、油轮,间接传动,主机和螺旋桨之间，依靠轴系以及离合器、减速器等 中间环节传动 优点： 1）主机不需换向，且转速不受螺旋桨要求低转速的限制 2）主机结构简单，工作可靠，管理方便，机动性好 3）轴系布置自由 4）利于多机并车运行，也利于设置轴带发电机 缺点： 1）轴系结构复杂 2）传动效率低 应用范围： 冰区航行船舶 内河航行船舶,Z型传动,又称悬挂式螺旋桨装置，其结构原理图如图1 显著特点：螺旋桨可绕垂直轴座360o回转。 优点： 1）操纵性好 2）可以不设舵、尾柱和尾轴管等结构 3）不需要单独的减速齿轮装置、不需要主机换向机构、延长柴油机使用寿命 4）修理桨，不需进坞 应用范围： 小型船舶，如港作船。,图1 Z型传动装置结构原理图,1-主机 2-联轴器 3-离合器 4-带有万向联轴节的传动轴 5-滑动轴承 6-弹性联轴节 7-滚动轴承 8-上水平轴 9-上部螺旋锥齿轮 10-涡轮涡杆装置 11-齿式联轴器 12-垂直轴 13-螺旋桨 14-下部螺旋锥齿轮 15-下水平轴 16-旋转套筒17-支架,电力传动,优点： 1）机桨之间无机械联系 2）主机转速不受螺旋桨转速的限制 3）船舶机动性好 4）主电动机对外界负荷变化适应性好 缺点： 1）历经两次能量转换，传动效率低 2）动力装置重量、尺寸大，造价高 应用： 破冰船、拖船、渡船等,主机发电机,主配电板,主电动机,螺旋桨,吊仓式推进器,吊仓式推进器的结构与Z型传动装置类似，但工作原理不同，属于电力传动范畴 优点： 由于电动机直接受到周围海水的冷却，冷却效果好，尺寸紧凑，效率高，操纵方便，功率范围较大，单台吊仓式推进器的功率范围为5000-25000千瓦，四台推进器总功率可达100000千瓦以上 使用范围： 近年来在超大型豪华旅游船和大型客滚船上应用逐渐增多,吊仓式推进结构图示,吊仓式推进装置实例,其它传动方式,如调距桨装置、喷水推进器传动装置 推进装置设计方案参下图：,低速柴油机,可反转,不可反转,定距桨,调距桨,减速齿轮箱,中速柴油机,可反转,不可反转,定距桨,调距桨,减速齿轮箱,减速齿轮箱,倒顺车离合器减速齿轮箱,选择传动方式需要考虑的因素,船舶的大小 船舶的用途 船舶的航区 发动机的形式和发展 传动设备的形式和发展 经济性 安全可靠性 运转管理,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,Transmission shafting,传动轴系,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系的布置,传动轴系的结构,传动轴系,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系的布置,传动轴系的结构,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系 从曲轴动力输出端法兰到螺旋桨之间的轴及轴承。,图2 大型低速柴油机直接传动轴系组成简图,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,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系的布置,传动轴系的结构,轴线的布置,轴线 轴线即传动轴系中心线 通常情况下， 轴线=3根 远洋货船：1根 快速船、客船、集装箱船：2根 无轴隧：尾机舱 有轴隧：中机舱 轴隧高度：2米左右 轴隧设：水密门、逃生口 水密门要求：关闭时间90秒；船横倾15 度时，两侧、远距离可操作；有指示、报警。,轴线的布置,基准点 首端：主机输出法兰中心或减速齿轮法兰中心 尾端：桨中心 理想轴线 应与船体的龙骨线平行 倾斜角 轴线向尾部偏斜的角度。见图3 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4 一般， =3,图3 轴系的倾斜角,图4 轴系的偏斜角,轴承的布置,轴承的布置,图5 中间轴承位置,传动轴系,传动轴系的组成、作用和工作条件,传动轴系的布置,传动轴系的结构,中间轴、推力轴中间轴承和推力轴承,要求： A.轴颈直径比轴干直径大520mm B.不同直径断面圆角过渡 C.法兰连接螺栓紧配螺栓数大于50% （中小型船不小于4支） D.推力环侧面应互相平行且应垂直于轴线,图6 中间轴和推力轴的结构图,1-连接法兰 2-轴干 3-甩油环 4-轴颈 5-推力环,中间轴、推力轴中间轴承和推力轴承,中间轴承 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 通常只设下瓦 滑环式：结构见图7 缺点：低转速下，易润滑不良 固定油盘式：结构与滑环式中间轴承类似，只是滑环固定 在轴上。 优点：低转速下运转，润滑可靠 在大型船舶上应用较多,图7 滑环式中间轴承的结构图,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,中间轴、推力轴中间轴承和推力轴承,推力轴承 结构见图8 作用： 1）传递推力或拉力 2）为传动轴系轴向定位 3）直接传动时，为曲轴定位,图8 滑动式推力轴承的结构简图,1-推力环 2、5-调节圈 3、4-推力块 6、7-压板,推力块安装注意事项,推力轴承间隙f1和压板处间隙I应检查符合说明书的规定； 保证当推力环与正倒车推力块之间各为f1/2时，靠近推力轴承的最后一个曲柄中心线应向推力轴承方向偏移一规定数值。,推力轴承工作原理,推力环,推力块,调节圈,推力轴承,推力轴承的润滑,主滑油系统,推力块/推力环之间,推力轴承油池,主机曲轴箱,尾轴,尾轴穿过尾轴管伸出船尾，结构见图9 扭力传递： 锥面结合 键连接 锁紧螺母：螺母反向上紧，正车防松 止动片，倒车防松 尾轴的保护：采用铜套或敷以玻璃钢,图9 尾轴的结构图,A-法兰 B-D-轴干 C-E-轴颈 F-锥部 G-螺柱,尾轴管装置的组成,尾轴管,尾轴承,密封装置,润滑系统,冷却系统,尾轴管,作用： a.将船舶的尾尖舱和尾轴分开 b.内部装设尾轴承 c.装设尾轴密封装置,分类： a.整体式见图10 多用于单轴系船舶 b.连接式 多用于双轴系船舶,材质： 铸钢、铸铁、或球墨铸铁,图10 整体式尾轴管结构简图,1-尾柱轴毂 2-尾轴管 3-尾尖舱壁,尾轴承,铁梨木尾轴承,铁梨木尾轴承,图11 铁梨木轴承结构简图,1-顺纹板条 2-止动条 3-立纹板条 4-流水槽 5-尾轴管衬套,白合金尾轴承,图12 白合金尾轴承结构简图,1-首密封 2-前轴承 3-尾轴承 4-后轴承 5-尾密封,尾轴密封装置,要求： 工作可靠 耐磨性好 摩擦耗功少 散热性好,水润滑尾轴承密封装置,图14 填料函型密封装置简图,1-冷却水进水管 2-尾轴管 3-填料压盖 4-填料箱外壳 5-填料 6-尾轴铜套 7-放水管 8-轴承衬套 9-尾轴,油润滑尾轴承密封装置,图15 辛泼莱克司（改进型）密封装置,1-耐磨衬套 2-定位夹 3-后压板 4-支承环 5-中间环 6-磨损检测器 7-后壳体 8-尾轴管 9-橡胶密封圈 10-密封橡胶,如图所示 尾密封：1道橡胶密封圈向前翻，阻止滑油向舷外漏， 2道橡胶密封圈向后翻，阻止舷外水和泥沙进 入尾轴管 首密封：2道橡胶密封圈向后翻，阻止滑油漏向机舱,尾轴承装置的润滑和冷却,图13 油润滑尾轴管润滑系统,图16 首密封润滑油循环原理,1-低位循环油柜 2-循环器 3-中间支撑环 4-密封装置润滑油腔 5-尾轴,尾轴承的冷却,经润滑水带走,白合金,铁梨木,传给尾尖舱水,传给舷外水,首密封设循环器冷却,热量,热量,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,Transmission equipment,传动装置,齿轮传动装置,辅助功率齿轮传动装置,正倒车减速齿轮传动装置,减速齿轮传动装置,减速齿轮传动装置,图17 异心齿轮减速器,1-柴油机 2-弹性联轴器 3-气胎制动器 4-减速器 5-推力轴承,图18 同心齿轮减速器,1-柴油机 2-弹性连轴器 3-减速器 4-推力轴承 A-输入轴 B-输出轴,图19 行星齿轮减速器,1-太阳轮 2-行星齿轮 3-内齿体 4-壳体 5-轴承 6-系杆 7-输出轴 8、9、10-轴承 11-驱动轴,图20 双机并车减速装置示意图,1-柴油机 2-弹性联轴器 3-气胎离合器 4-减速器 5-液力耦合器,倒顺减速齿轮装置,图21 行星齿轮倒顺减速装置原理图,1-正车多片式摩擦离合器 2-倒车制动带 3-离合器外壳 4、7-行星轮 5、8-太阳轮 6-输入轴 9-从动轴 10-减速小齿轮 11-减速大齿轮,辅助功率齿轮传动装置,图22 RCF恒频装置,1-发电机 2-齿圈 3-太阳轮 4-行星轮 5-控制器 6-主机曲轴 7-主机曲轴主轴颈 8-弹性联轴器 9-齿性联轴器 10-功率输出齿轮 11-动力涡轮功率输入齿轮 12-液力耦合器 13-行星齿轮减速器 14-动力涡轮 15-多片式摩擦离合器 16-液压泵 17-液压马达 18-控制齿轮,传动比公式,图23 传动齿轮转速之间的关系,摩擦离合器,摩擦离合器的分类,图25 盘片式离合器,1-正车多片式摩擦离合器 2-倒车制动带 3-离合器外壳 4、7-行星轮 5、8-太阳轮 6-输入轴 9-从动轴 10-减速小齿轮 11-减速大齿轮,图26 双面高弹性摩擦离合器结构图,1、2-主动摩擦锥体 3、4-从动摩擦锥体 5-气缸 8、9-压缩空气管 10-弹性元件 11-从动轴,图27 圆柱式离合器,1-主动轴 2-从动轴 3-橡胶轮胎 4-摩擦片,摩擦离合器的规范要求,液力耦合器,泵轮,油,涡轮,图28 液力耦合器工作原理,1-原动机 2-离心泵 3-连接管 4-涡轮机 5-螺旋桨 6-循环油柜 7-转动外壳,液力耦合器的转速比、效率和滑差,液力耦合器的工作特点,液力耦合器的基本结构形式,离合器型,调速器型,联轴器型,图29 滑环式液力偶合器（离合器型）,1-转动外壳 2-从动轴 3-涡轮 4-泵轮 5-主动轴 6-涡轮 7-泵轮叶片 A-充油阀 B-滑环 C-排油孔 D-连接杆 E-操纵手柄,图30 转动杓管式调速型偶合器（调速器型）,1-涡轮 2-集油器 3-输出轴 4-手柄 5-泵轮 6-内壳 7-杓管 8-外壳 9-喷嘴,液力耦合器的联轴器型,工作腔中充油量不变，对从动轴及主动轴只起连接作用。,联轴器,图31 液压联轴器（刚性联轴器）,图32 伏尔肯型橡胶联轴器,1-主动法兰 2-橡胶环 3-压紧环 4-从动法兰,图33 盖斯林格高阻尼簧片式联轴器,1-花键轴 2-侧板 3-限位块压紧螺栓 4-锥形环 5-外套圈 6-弹簧片 7-限位块 8-带法兰侧板,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,Propeller,螺旋桨的结构和几何参数,图34 螺旋面的形成,图35 作用在叶素上的力,螺旋桨工作原理,螺旋桨工作原理,螺旋桨工作原理,图36 螺旋桨特性曲线,螺旋桨工作原理,n, vs , D 一定,J 一定,K1,K2 一定,图37 K1、K2 和 J 间的关系,影响螺旋桨特性的因素,螺旋桨结构参数的影响,图38 H/D对螺旋桨特性的影响,船舶航行工况的影响,图39 系泊工况螺旋桨的推力和阻力矩情况,航行工况的影响,航行工况的影响,图40 无推力工况螺旋桨的推力和阻力矩情况,图41 无阻力矩工况螺旋桨的推力和阻力矩情况,船舶推进装置,第一节 船舶推进装置的传动方式,第二节 传动轴系,第三节 动力传递设备,第四节 螺旋桨,第五节 可调螺距螺旋桨,第六节 侧推器及其管理,第七节 船舶推进装置的管理,Variable pitch propeller,可调螺距螺旋桨（简称调距桨）,螺旋桨螺距可以改变的螺旋桨,工作特性见图42,图42 调距桨工作特性曲线,调距桨的优点,调距桨的优点,调距桨的优点,调距桨的缺点,调距桨的缺点,图46 调距桨工作特性曲线,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,调距桨,可转动桨叶 桨毂 转叶机构 作用：将往复运动转变为回转运动 结构：曲柄滑块式 曲柄销槽式 二者均见图43,图43 曲柄滑块式和曲柄销槽式转叶机构,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,传动轴,中空：内部布置调距杆或进排油通道,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,调距机构,任务：调距、稳距及反馈和指示 结构及动作原理：见图44 稳距方式： 动态稳距：动力活塞偏移，反馈到控制阀， 重新调节。 静态稳距：利用油液不可压缩性。,图44 调距机构,1-伺服油缸 2-动力活塞 3-配油轴套 4-控制阀 5-反馈装置 6-操纵杆 A-B-C-追随机构,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,液压系统,任务：提供合适的液压油 结构：油泵，控制阀，油箱，管件等,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,操纵系统,组成：操纵台，控制和指示系统 控制：a).双手柄 一手控制n，一手控制H。 b).单手柄（ 也称作联合控制） 一根轴上装两个凸轮，其一控制主机， 其二控制螺距。要求：凸轮外形与配合 的关系符合最佳配合程序 见图45,图45 单手柄控制方案（联合控制方案）,（a）最佳H-n关系 （b）最佳M-n关系,转速指令,主机调速器（设超负荷指示）,调距桨,H指令,供油量指令,主机,桨转速指令,改变螺距达到要求转速,应急锁紧桨叶装置,调距桨的结构组成和动作原理,操纵系统,液压系统,调距机构,传动轴,调距桨,应急锁紧桨叶装置,要