第二章推进装置设计

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1、第二章推进装置设计第二章推进装置设计 能力目标能力目标：掌握推进装置总体设计的基本原则；掌握图谱法主机选型设计的方法。掌握传动设备的选型方法。 知识目标知识目标：掌握各种传动型式的特点；掌握传动设备的工作原理；掌握轴系校中计算的基本方法第一节第一节 概述概述 推进装置是船舶动力装置的重要组成部分，它包括主机、传动设备、轴系和推进器等。其作用是由主机发出功率，并通过传动设备和轴系将功率传递给推进器，以推进船舶。 推进装置的设计是根据船舶设计任务书的要求，设计出一套经济、可靠、机动性及操纵性好的推进装置。具体的内容一般包括推进装置的型式确定，主机的选型，轴轴系的设计系的设计以及传动设备的计算与选型

2、。 图图2-12-1某船推进装置简图某船推进装置简图1-1-主机；主机；2-2-高弹性离合器；高弹性离合器；3-3-减速齿轮箱；减速齿轮箱；4-4-中间轴；中间轴；5-5-轴承座；轴承座；6-6-螺旋桨轴；螺旋桨轴；7-7-定距螺旋桨定距螺旋桨第二节推进装置型式的确定与选型分析第二节推进装置型式的确定与选型分析2.12.1推进装置的传动方式与组合选择推进装置的传动方式与组合选择1.1.直接传动推进装置直接传动推进装置主机直接通过轴系把功率传给螺旋桨，在主机与轴系中间无其它传动设备在任何工况下，螺旋桨与主机具有相同的转速与转向。轴系轴系主机主机螺旋桨螺旋桨直接传动推进装置多用于：大型商船，单机单

3、桨；直接传动推进装置多用于：大型商船，单机单桨；客船，多为双机双桨。客船，多为双机双桨。优点：优点：1.结构简单，维护管 理方便，只要安装定 位正确，平时管理只 要注意轴系的润滑和 冷却； 2.经济性好；传动效 率高；可采用劣质 油；螺旋桨 效率高 3.主机多为大型低速 柴油机，因此噪声 小，振动小（因低 速）； 4.工作可靠，寿命长。缺点：缺点：1.重量尺寸大；不 适用于要求机舱小的 特种船舶 2.倒车及机动性能 差，要求主机可逆转 3.非设计工况下经济 性差（因耗油率增大） 4.微速受限于主机的 最低稳定转速（耗油 率增大，转速不稳）2 2间接传动推进装置间接传动推进装置通过传动设备将主机

4、与轴系连接在一起的一种传动方式。主机转速与螺旋桨转速有差别或保持一定的速比。轴系轴系主机主机螺旋桨螺旋桨减速器减速器/离合器离合器轴带发电机轴带发电机(Shaft generator)特点：(1)主机功率经轴系、传动设备传给螺 旋桨; (2)机桨不同转速； (3)机桨可同轴，也可不同轴。分类:（按中间传动设备型式）: (1)带齿轮减速器（一级或多级）； (2)只带离合器； (3)带减速器和离合器。间接传动推进装置多用于中小型船舶主机；采用大功间接传动推进装置多用于中小型船舶主机；采用大功率中速机、汽轮机、燃气轮机船主机或联合主机之一率中速机、汽轮机、燃气轮机船主机或联合主机之一。优点：优点：1

5、.主机转速不受螺旋桨低 速要求的限制，只要减速比 适当，螺旋桨效率可达最 佳； 2.轴系布置比较自由，可、 同心布置，也可不同心布 置，改善螺旋桨工作条件； 3.带正倒车离合器时主 机不必换向，从而使主机 结构简单，工作可靠，管 理方便，同时操纵性和机 动性得到提高； 4.有利于采用多机并联 运行及设置轴带发电机。缺点：缺点：1.轴系结构复杂； 2.传动效率低。3.特殊传动推进装置特殊传动推进装置电力传动；可调螺距螺旋桨传动；液压马达传动；Z型推进和同轴对转螺旋桨传动等。 1）可调螺距螺旋桨推进装置）可调螺距螺旋桨推进装置 通过改变螺旋桨螺距来改变船舶航速和正倒航向。 特点：在部分负荷下能有较

6、好的经济性；能适应船舶阻力的变化，充分利用主机的功率；机构比较复杂、造价高。2）电力传动推进装置）电力传动推进装置是主机驱动发电机组发电，然后并网，再由电网供电给电动机驱动螺旋桨的一种传动型式。电力传动推进装置主要应用：工程船和特种船（如电力传动推进装置主要应用：工程船和特种船（如拖轮、渡轮、挖泥船、渔船、破冰船）拖轮、渡轮、挖泥船、渔船、破冰船）优点优点: :1.机桨无机械联系,不 设中间传动轴，轴系短 2.主机布置自由 3.主机可恒速运转， 不用换向 4.操纵性能好且迅速 因螺旋桨的反转是依靠 电动机电流方向的改变 而实现的同时倒车功率 等于正车功率。 5.便于实现遥控 6.停航时，主机发

7、出 的电力可作其它用途缺点：缺点：1.需要经过机械能变 电能、电能变机械能 的两次能量转换，传 动效率低； 2.增加了主发电机和 主电动机，使动力装 置总重量和尺寸都增 大，造价和维护费用 提高。3 3）Z Z型传动推进装置型传动推进装置主机经万向轴和轴系带动螺旋桨、螺旋桨轴可360回转，船舶不设舵。1-1-主机主机 2-2-联轴器联轴器 3-3-离合器离合器 4-4-万向万向轴轴 5-5-滑动轴承滑动轴承 6-6-弹性联轴节弹性联轴节 7-7-滚滚动轴承动轴承 8-8-上水平上水平轴轴 9-9-上部螺旋锥上部螺旋锥齿轮齿轮 10-10-涡轮蜗杆涡轮蜗杆装置装置 11-11-齿式联轴齿式联轴器

8、器 12-12-垂直轴垂直轴 13-13-螺旋桨螺旋桨 14-14-下部螺下部螺旋锥齿轮旋锥齿轮 15-15-下水下水平轴平轴 16-16-旋转套筒旋转套筒 17-17-支架支架 14 优点：优点： 省舵、尾轴管，船尾状简单，阻力小 操纵性能好，可原地回转 与中高速机连用，且不设单独的减速装置 主机不用换向，寿命延长3）同轴对转螺旋桨传动装置）同轴对转螺旋桨传动装置4.4.选择传动方式的四个原则选择传动方式的四个原则1）按船舶用途、种类与要求）按船舶用途、种类与要求航行工况稳定的船舶，推进装置大多数是单机单桨直接传动，螺旋桨使用定距桨，在设计工况下推进效率较高。客船要求较高的航速，吃水相对较浅

9、，同时考虑其安全性能、机动性和操纵性要求较高，因此，其推进装置多采用双机双桨。如果主机采用中、高速机，则必须采用间接传动。工况变化频繁的船舶，机动性要求高，而且机舱尺寸有限，故采用中、高速机，多机多桨，并采用间接传动或调距桨。对于特殊的工程船可采用电力传动装置。4.4.选择传动方式的四个原则选择传动方式的四个原则2）按主机总功率的大小：）按主机总功率的大小： 主机总功率若要求过大，则采用多机多桨，多机单桨等形3 3）按船舶航区的吃水深度：）按船舶航区的吃水深度： 吃水深度影响螺旋桨的直径。4）按推进装置的经济性：）按推进装置的经济性： 初始投资、运输成本等等。2.22.2主机的选型分析主机的选

10、型分析 主机选型是根据设计任务书中的技术要求以及船体设计所提供的资料来进行的，与螺旋桨的设计密切相关。 推进装置的选型是通过船、机、桨匹配计算和分析选定螺旋桨参数和主机功率、转速等参数，在满足设计的技术要求基础上，同时考虑重量和尺寸、油耗、造价、可靠性、可维度、使用寿命、等因素，选择一套从主机到螺旋桨的最佳方案。 机桨匹配计算可分为初步匹配初步匹配和终结匹配终结匹配两阶段。初步匹配设计初步匹配设计 已知船体主尺度、船体的有效功率曲线、船舶要求的航速 ，螺旋桨的直径D或转速n、确定螺旋桨的效率 、螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径及所需主机的功率，便于主机与传动设备的选型。 初步匹配设计有两种方案:

11、1）已知螺旋桨直径D求转速n；2）已知螺旋桨转速n求直径D。0sV相对旋转效率散水效率；轴系传递效率；航速；伴流分数；推力减额分数；注：0aVt 由图23和图24可以得出螺旋桨的效率、螺距比p/D、螺旋桨的最佳直径（或转速）及所需主机的功率和转速等参数，我们可以根据这些数据来选定主机。在选择主机时还要考虑其它一些因素，如：功率储备问题；传动型式是直接还是间接传动或特殊传动；是否需要减速，速比为多少等。 终结匹配设计终结匹配设计 按照初步匹配设计所确定的主机功率与转速所选用的主机与传动设备，其功率与转速与初步匹配设计时不完全相同，还需要进行终结匹配设计。终结匹配设计即是根据选定主机的功率和转速、