1、第二節 傳動軸系的布置(Arrangements for Driving Shafting）從曲軸動力輸出端法蘭到螺旋槳間的軸及其軸承統稱為傳動軸系，簡稱軸系。一傳動軸系的組成、作用和工作條件1、軸系的組成 1）傳動軸：推力軸、中間軸、尾軸； 2）軸承：推力軸承、中間軸承、尾軸承； 3）軸系附件：潤滑、冷卻、密封設備。 2、作用：將主機曲軸的動力矩傳給螺旋槳，以克服螺旋槳在水中轉動的阻力矩；同時又把螺旋槳產生的推力傳給推力軸承，以克服船舶航行中阻力。 1）扭矩 M=9.55P/n10 (Nm) 式中P軸傳遞的功率,kw； n軸的轉速，rpm。 2）推力 T=1.94PPp/V（KN） 式中PP

2、螺旋槳吸收的功率，kw； V船舶的航速，kn； p螺旋槳的效率。 3工作條件 1）軸承承受很大的扭矩和推力，扭矩產生扭應力，推力產生壓應力（當正航時）； 2）自重產生彎曲應力； 3）附加應力，包括安裝誤差、船體變形、軸系扭振及縱橫振動、螺旋槳不均勻水動力產生； 4）附加彎曲應力：風浪天中螺旋槳上下運動引起的； 5）軸與軸承摩擦造成磨損； 6）尾軸管軸承用海水潤滑時還受到海水腐蝕。 4、對軸系的要求：足夠的剛度和強度；傳動損失少；對船體變形適應性好；工作中不產生扭振，縱橫振；良好的密封、潤滑和冷卻；維護管理方便。二傳動軸系的布置 1、軸線的布置 傳動軸系通常由位于同一直線上的軸聯接起來，這種位于

3、同一直線上的軸中心線稱為軸線。商船軸線的數目一般不超過3根；遠洋貨船往往用1根，一些船速較快、經常進出港口的客船或集裝箱船往往用2根。單槳船的軸線布置在縱中剖面上，雙槳船的軸線常對稱布置在兩舷。由于機艙位置的不同，軸線的長度差別很大，尾部機艙的軸線較短，有的不用中間軸，而使推力軸直接和尾軸相連。船中機艙的中間軸段數目較多，軸線往往很長，這時在機艙和尾尖艙必須圍成水密的走廊，以使軸系與貨艙隔開。此水密走廊稱為軸隧或地軸弄。 軸隧用水密門與機艙相通，水密門的開關應能兩面操作并在機艙以外進行遠距離操作。隧頂一般高2M以上，隧寬應能保證人行和檢修。隧道的尾部一般設有逃生洞（孔）、此孔通過鋼梯直通船尾甲

4、板，航行中逃生孔在尾甲板的水密門不應上鎖，以便應急時使用。同時軸隧的尾部常留有較大空間，供存放備用尾軸及其專用工具和附件。 在主機位置和螺旋槳的位置確定后，軸線位置和長度便可決定。軸線首尾兩個端點中，前面一個是主機功率輸出端法蘭中心，后面一個是螺旋槳中心。理想的軸線位置最好與船體的龍骨線（基線）平行，而在多軸線時，軸線還應保持與船縱中剖面相對稱。但是理想的軸線難于實現，通常為保證螺旋槳有一定的沉深，不得不使軸線向尾部傾斜一定的角度，即單軸系：軸線與龍骨線不平行，一般傾斜角=0-5； 而雙軸系船為保證雙槳工作時不造成干擾，允許軸線在水平投影面上離開縱中剖面偏斜一個角度，即雙軸系：除傾斜角外，雙軸

5、線本身也不平行，一般偏斜角=0-3。 當軸線出現傾斜和偏斜時，螺旋槳輸出的推力將受到損失，這一方面是由于螺旋槳推力與船舶運動方向不一致，另一方面軸線傾斜使軸系重量產生方向朝后的軸向分力而抵消了一部分推力。2軸承的位置 中間軸承是用來支承中間軸并給予徑向定位的，每根中間軸多由一個中間軸承支承，少數也有兩個的。中間軸承的位置、數量和間距對軸系工作的可靠性有很大影響，在軸系布置時必須考慮： 1）中間軸承應位于剛性較好位置。因當船體變形時，剛性不良將會造成軸承受到很大的附加負荷，軸承易發熱和迅速磨損，甚至咬死。 2）中間軸承的間距和數量直接影響著軸承對軸線變形的牽制作用。由于船舶總是存在著船體變形和軸

6、承位置的安裝誤差，致使各軸承的實際中心線不在一條直線上，所以軸系在運轉中，軸頸與軸承的接觸處會產生附加軸承負荷，軸承的間距越小，它對軸線變形的牽制作用越大，附加負荷也就越大。因此為提高軸系對船體變形的適應性和增加軸系的柔性，軸承間距大一點好。 但是，軸承的間距也不能過大，否則過大的間距將使軸系的制造安裝困難，軸的柔度過大將造成軸承負荷不均勻，還易使軸系產生回轉和橫向振動，而且這些振動的固有頻率是隨軸承跨距的增大而降低，容易造成在軸系的工作轉速范圍內出現臨界轉速。軸承的間距和中間軸直徑有關，一般可由下列經驗公式估算： 395.3d L 632.4 d 軸承的間距確定以后,布置軸承時應使軸承中心到

7、連接法蘭端面的距離等于0.2L（0.18-0.22L處。第三節 傳動軸系的結構Construction of Driving Shafting一、中間軸、推力軸、中間軸承和推力軸承1中間軸和推力軸 1）結構組成 由兩端法蘭、軸干、軸頸（推力環、甩油環）組成，軸頸比軸干大約5-20mm，磨損后有光車裕度，過渡處采用大圓角過渡。 2）材料：優質碳鋼 3）分類：按法蘭與軸的聯接方式分為整鍛法蘭式、焊接法蘭式、兩端為錐體的連接螺紋式（裝可拆卸聯軸器）。 4）法蘭聯接螺栓：圓柱形螺栓（加工容易）、錐形螺栓（加工不容易，用得少，受力條件好，不容易松動，對中性好）。 5）連接螺栓受力：上緊時預緊力產生的拉應

8、力、傳遞扭矩時產生的剪應力；倒車時拉應力增大，附加拉力（安裝不正、扭轉振動、船體變形），是易損件，需有備件。 船規要求：連接螺栓中應有50%以上為緊配螺栓，對于小型船舶則至少4只，并要求緊配螺栓和其它螺栓相間排列。2、中間軸承 1）作用：為減少軸系撓度而設置的支撐點，承受中間軸的重量以及軸系變形和各種形式的運動造成的附加徑向負荷。 2）分類： （1）按軸承形式分為：滑動式與滾動式（常用雙列向心滾子軸承，用于小型船）； （2）按潤滑方式分為：單油環式（小型船）、雙油環式與油盤式（用于中大型船舶）。油環式通常無上軸瓦，過去雙油環滑動式中間軸承為多見；油盤式中間軸承一般有上瓦，油盤緊固在軸上，裝在后

9、部，目前則多采用固定油盤式中間軸承。 3）結構組成：下軸瓦上澆有巴氏合金，軸承座內部在軸瓦座下空間有潤滑油池，油池底板與軸承座底板組成冷卻水空間。軸承蓋有凸肩下壓軸瓦以防軸瓦轉動，油環套在軸上，共有兩個，靠摩擦作用將油帶到軸的上部。軸承蓋在裝有擋油片，將油環上的油刮下均勻分布在軸頸上，由軸頸帶入軸瓦，再經軸瓦兩端流出落入油池。擋油環的高低是可調的，對油環起徑向止動（限位）和軸向定位作用。 為防止滑油經軸承端部漏出，在軸頸的兩端裝有擋油圈，為兩半式結構，用螺栓緊固在軸頸上，隨軸一起轉動，靠離心力作用將流到軸頸兩端的油甩離軸頸，避免流向兩端的軸封。軸承蓋上部有觀察蓋板，用于檢查油環和軸頸的工作面。

10、 4）材料：軸承座、蓋一般為鑄鐵；軸瓦是鑄鋼或有色金屬澆上巴氏合金；油環、擋油環、填料壓蓋一般為黃銅。 5）軸承間隙：按說明書規定檢查與調整。或者取： 經驗公式：=0.001d+0.10 lim=2.5 調整是靠軸承座與蓋間的墊片來實現的。 6）常見故障：軸承發熱（冷卻水腔堵塞或船體變形、間隙不正、吃水差過大等）。3推力軸承 1）作用：將螺旋槳產生的推（拉）力通過尾軸、中間軸和推力軸作用到推力軸承上，并通過推力軸承傳給船體，即傳遞推拉力；同時為軸系軸向定位；在曲軸和推力軸直接連接時也給曲軸軸向定位。 2）結構組成：由推力軸上推力環（盤）、推力環兩端在2/3圓周上均勻布置6-9塊扇形的推力塊及推

11、力塊背部的調整圈組成。推力塊與推力環上澆有巴氏合金，調整圈用來調整推力軸承的間隙和柴油機曲軸與主軸承之間的軸向相對位置。推力塊用壓板限位，推力塊與壓板之間的間隙應經常檢查。 3）工作原理（推力傳遞過程）：螺旋槳的推力推力環推力塊調整圈軸承座（船體）；推力軸承工作中是在液體動力潤滑條件下，靠軸的回轉所建立的動力油壓來傳遞推力的。 4）工作油：來自主機滑油系統，經噴嘴噴射到推力塊和推力環之間，回油經推力軸承油池溢回主機曲軸箱。 5）規范要求： （1）在安裝推力塊時，調整圈應按如下要求進行調節：當推力環與正、倒車推力塊之間各為1/2裝配間隙時，靠近推力軸承的最后一個曲柄的中心線應向推力軸承方向偏移一

12、個規定的數值，以補償曲軸在運轉中的熱膨脹，盡可能使各曲柄臂與主軸承之間的軸向間隙保持均等。 （2）推力環與推力塊需經研配，要求均勻接觸，接觸面積在75%以上。二、尾軸 尾軸是穿過尾軸管伸出船尾的軸。在但單軸系船上它是軸系中最末一段軸，其首端與最后一個中間軸法蘭相連，尾端安裝螺旋槳，也稱螺旋槳軸。 1、結構組成：法蘭A（或可拆聯軸器時帶錐度前端有螺紋）、軸干B和D、軸頸C（最后一道中間軸承）、軸頸E（尾軸管總成、包括尾軸管本體、尾軸承、首尾密封）、錐形軸F（裝螺旋槳的軸段，有鍵槽）和螺柱G。 2、材料：優質碳鋼 3、法蘭連接螺栓：緊配螺栓 4、水潤滑尾軸管有防腐銅套：用于防止海水腐蝕和減少軸與軸

13、承磨損。分段組成，接縫處搭疊，紅套后滾壓輾平，防止海水漏入配合間隙，使軸遭受腐蝕。尾軸軸干裸露在海水中的部分，一般涂有玻璃鋼保護層。 5、螺旋槳與尾軸聯接方式 1）機械聯接：錐面配合鍵連接，后螺母緊固，螺柱螺紋方向與螺旋槳正轉方向相反，正車時自動鎖緊，倒車時靠螺母外側所設的防松片來防止松動。螺母外邊設導流罩（水密），以減少螺旋槳水動力損失及防止螺紋銹蝕，用螺栓固定在槳轂上。 2）液壓無鍵聯接：螺旋槳裝在軸上，用油泵將壓力油送入使槳轂孔脹開，螺母內部裝液壓千斤頂送入壓力油后推動螺旋槳前移，當達到規定位置后，先放槳轂壓力油，后放千斤頂壓力油，上緊螺母即可。 3）環氧樹脂粘結：用于小型船，拆卸不便。

14、 6、常見故障 1）支承軸頸和密封軸頸處因間隙不合適、軸線不正、潤滑不良等造成擦傷、過度磨損、燒傷和銹蝕； 2）紅套處滑移或過盈不足造成裂紋； 3）錐形軸過度處和鍵槽處因疲勞、振動和撞擊出現裂紋； 4）軸頸和軸干因密封不良而銹蝕。 三、尾軸管裝置 1、組成：由尾軸管本體、尾軸承、密封裝置、潤滑冷卻系統組成。由于尾軸管裝置工作條件差、發生故障后果往往很嚴重、進行修理需要進船塢等特點，從設計、制造到管理各部門對它都特別注意。 2、作用：支承螺旋槳和尾軸的重量（尾軸承）；防止海水漏入船內、滑油漏入機艙或漏出船外（密封裝置）。 3、尾軸管本體：尾軸管將船舶的尾尖艙和尾軸分開。 1）整體式尾軸管： 單軸

15、系常用，由鑄鋼、鑄鐵、球墨鑄鐵等材料制造，如圖，它是由船內向船尾壓入尾柱軸轂內，靠一定的裝配過盈量固緊；還有的整體式尾軸管的尾部車有外螺紋，用大螺帽固緊。 2）連接式尾軸管：雙軸系多用此結構，它分成幾段加工后由螺栓連成一個整體，常用鋼管、無縫鋼管制造，本體內壁有銅襯套，用埋頭螺釘緊固。 4、尾軸承 尾軸承是尾軸管裝置中最重要的部分，分水潤滑（鐵梨木、樺木層壓板、橡膠）和油潤滑（白合金、滾動軸承）兩大類。海船上應用最廣泛的是鐵梨木軸承和白合金軸承。1）鐵梨木尾軸承 尾軸管本體前端用螺栓固定在尾尖艙壁上，后端用螺母固定在尾柱上，本體內壓入銅套，銅套前后端壓入鐵梨木條，軸向用壓蓋壓緊定位。軸承下部的

16、鐵梨木條為立紋（耐磨耐壓），上部為順紋，鐵梨木條之間開V型流水槽，以利于潤滑冷卻。 鐵梨木條一般長150-300mm、寬60-80mm、厚20-35mm，為防止鐵梨木的干裂與變形，對鐵梨木的養護應特別注意。在加工時應每小時澆水兩次，加工后應同樣進行濕潤養護。在鑲入襯套前應在水中浸泡23周，鑲入后應在襯套內孔澆水保護或用濕木屑塞滿內孔。安裝時需選擇在溫差變化小的時候進行，如陰天或晚上。鐵梨木尾軸承的長度應不小于尾軸直徑的4倍。 2）樺木層壓板尾軸承 一般是切成單板后浸在酚酞樹脂后組成板胚在高溫下壓制成板材。其結構簡單、工作可靠、管理方便、不污染航區，但溫度高于60或泥沙多時會加劇磨損。 3）橡膠

17、尾軸承：有條式（用于中大型船舶）和整體式（用于小型船）兩種，采用硫化法在模具上壓制，壓制時加入金屬銅芯條，以提高剛性和安裝時進行定位。其優點是可吸收橫向振動、工作平穩、無噪聲；對泥沙適應性較好；不污染海區，管理方便。缺點是制造麻煩，對高低溫適應性差，所含硫分對軸有腐蝕作用。 鐵梨木、樺木層壓板間隙經驗公式： = 0.003d + (0.500.75) mm lim=4 鐵梨木取大值；樺木層壓板取小值。 橡膠尾軸承間隙經驗公式： = 0.002d + (0.200.50) mm lim=4 整體式取小值；條式取大值。 4）白合金尾軸承：有首尾密封裝置，軸承由青銅或黃銅、鑄鐵或鑄鋼在內表面澆上白合

18、金，軸承長度為螺旋槳軸軸徑兩倍。軸承襯套內表面沿縱向在水平位置上開兩道布油槽，外表面在軸向與周向開有輸油槽，水平面位置的內外油槽鉆孔相通。滑油由設置在滿載吃水線以上的重力油柜供應，以防海水浸入軸承。 間隙經驗公式： = 0.001d + 0.50 mm lim=4 5）滾動式尾軸承：采用雙列向心球面滾子軸承，尾軸首端采用可拆聯軸器或液壓聯軸器。三、尾軸密封裝置 尾軸和尾軸承之間按規定要留有一定的間隙，尾軸又處于水面以下，工作時需要潤滑和冷卻，因此為了防止舷外水沿尾軸流入船內及潤滑油漏泄，在尾軸管中必須設置密封裝置。密封裝置按所處的位置不同，可分為首密封和尾密封。 對于油潤滑尾軸承，其首密封裝置

19、是用來阻止滑油漏入機艙內，而尾密封裝置既阻止滑油外漏舷外，以免污染海域，又阻止舷外水內漏。對于水潤滑尾軸承，僅設置首密封裝置，用來控制尾軸承的冷卻水量。 對密封裝置的主要要求：工作可靠、耐磨性好、消耗的摩擦功小、散熱性好，此外，還要求密封元件有很好的跟蹤性，使其在尾軸下沉、跳動、軸向竄動及偏心轉動時仍保持較好的密封性能。1、填料函式首密封 應用于水潤滑式尾軸承的首密封裝置。 阻止舷外水大量流入機艙是靠牛油填料，其用壓蓋壓緊在垂直方向上可調節的填料函殼體，當尾軸承磨損而使尾軸下沉時，可調整填料函殼體，確保殼體與軸頸同心。有的填料函處設有牛油杯，填料內設分油杯。為防止泥沙沉積在首密封處和加強冷卻一般設強力循環水系統。2、Simplex型密封裝置 用于白合金尾軸承的首尾密封裝置。 其材料為特種耐油橡膠圈，做首密封時，只有向后翻的兩道密封圈，用于阻止滑油外漏機