某型40m铝合金双体高速船轴系设计.docx

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某型40m铝合金双体高速船轴系设计

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李经伟陈笑生詹锡波

摘??要：本文介绍了某型40m铝合金双体高速船的螺旋桨轴系设计，根据该型船的使用条件和要求，对轴系设计的有关问题及技术要求进行研究。

关键词：铝合金双体高速船;螺旋桨轴;轴系设计

中图分类号：U664.2?????????????????文献标识码：A

ShaftingDesignof40mHigh-speed

AluminumCatamaranFerry

LIJingwei，CHENXiaosheng，ZHANXibo

（AfaiSouthernShipyard（PanyuGuangzhou）Ltd.，Guangzhou511431）

Abstract：Thispaperintroducesthedesignofpropellershaftingofatypical40mhigh-speedaluminumcatamaranferry，andstudiestheproblemsandtechnicalrequirementsintheshaftingdesignbasedontheactualconditionsandrequirementsofthistypeofvessel.

Keywords：High-speedaluminumcatamaran;Propellershafting;Shaftingdesign

1???前言

某型40m铝合金双体高速船是英辉南方造船（广州番禺）有限公司为多个客户设计建造的高速船，该船型的主推进方式有两种：喷水泵推进和螺旋桨推进。对于螺旋桨推进来说，轴系的作用是将主机发出的功率传递给螺旋桨，螺旋桨旋转产生推力，从而推动船舶前进或后退。轴系是船舶动力装置的重要组成部分，直接影响船舶的推进特性和正常航行。本文介绍该型高速船的轴系设计原则、轴系布置及轴系振动的计算分析。

2???轴系设计原则

该型40m铝合金双体高速船采用螺旋桨推进，其轴系由传动轴、轴承、尾轴管密封装置以及其他附件等组成。轴系设计一般是从轴系布置开始，首先要对总体布置中的相关要素，如主机和螺旋桨的位置、船体尾部线型与结构有充分的了解，初步选定轴线角度、轴承数量、轴承间距及其润滑冷却方式等;其次要根据船舶建造规格书、船东的要求、船舶使用条件等，综合考虑选择轴承材质、轴承润滑方式以及尾轴密封装置的型式等;最后进行轴系强度计算，绘制轴系布置图、轴系总装图以及进行回旋振动验算，完成轴系设计工作。轴系的设计和制造应保证各部件有足够的强度，并且在正常速度范围内轴系不会发生有害的振动，满足船级社及实际使用要求。

轴系设计应考虑轴系工作的可靠性、维护性以及使用的寿命。对于船厂来说，轴系设计还应从实际施工角度出发，考虑到轴系各部件是否有利于采购、加工、制造及安装。在满足轴系正常工作需要的基础上，力求简化，使制造、安装方便，并便于日常的维护保养。

3??轴系布置及其组成

3.1??轴系的布置

该型船推进系统布置形式是双机双桨布置，每个片体布置一台高速柴油机，通过高弹联轴节与减速齿轮箱连接，减速齿轮箱的输出法兰与螺旋桨轴通过联轴节连接;螺旋桨轴上安装有尾轴密封装置和前、后轴承，后轴承一般安裝在尾轴支架内，螺旋桨轴末端安装螺旋桨及导流螺帽。

3.2??轴系的组成

（1）螺旋桨轴

螺旋桨轴的设计首先要考虑轴的材质选择，考虑材料的抗拉强度、耐海水腐蚀性能、成本、采购、船东要求等各个方面。该型船采用海水润滑的轴承，既要考虑螺旋桨轴的强度，又要考虑轴的耐海水腐蚀性，因此选用抗拉强度较高、耐海水腐蚀的双相不锈钢材料作为螺旋桨轴的材料。双相不锈钢的力学性能，见表1所示。

采用双相不锈钢可以取较小的螺旋桨轴直径，并可以选用较小尺寸的尾轴密封装置、轴承、尾轴管、联轴节等部件。这不仅可以节约成本，减轻轴系的重量，而且整个轴系所占用的空间减少。需要注意的是，轴材料为不锈钢时，按照《海上高速船入级规范》的要求，轴的直径可取规范计算值的0.9倍，这更加有利于减小轴系的直径。但螺旋桨轴的轴径实际取值要比规范计算值大，应有一定余量;同时实际取值还要考虑尾轴密封装置的选档。

螺旋桨轴的两端，需要以锥面分别与螺旋桨及联轴节联接：锥体末端设有尾螺纹，可以用螺母将螺旋桨和联轴节紧固联接在螺旋桨轴上;为了延长轴的使用寿命，通常将螺旋桨轴接螺旋桨的一端和接联轴节的一端设计成一样的形状，这样轴承部位磨损后可以将轴再加工后掉头使用;还有一种方法是将轴承处轴径增大5mm，这样轴承部位磨损后可以再加工轴承部位并现配