第二章 船舶推进装置ppt课件

.,Chapter2,船舶推进装置MarinePropulsionInstallation,.,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,.,Thetransmissionmodeofshippropulsioninstallation,.,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1Z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,.,Transmissionshafting,.,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520mmB.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,.,Transmissionequipment,.,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22RCF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37K1、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38H/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,.,Variablepitchpropeller,.,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,.,图47调距桨的效率包络线,.,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,要求：将桨叶锁紧在正常运行螺距位置,.,船舶推进装置,第一节船舶推进装置的传动方