《船舶傳動軸計算》PPT課件.ppt

項目：傳動軸計算,能力目標：掌握傳動軸的基本直徑計算；掌握傳動軸的強度計算。知識目標：掌握傳動軸的基本直徑計算；掌握傳動軸的強度計算。,傳動軸的計算主要包括傳動軸的基本直徑計算和強度校核兩方面內(nèi)容?；局睆接嬎惆凑障嚓P(guān)的船舶規(guī)范進行。強度校核則是計算靜載荷下的合成應(yīng)力，再根據(jù)由經(jīng)驗所確定的許用安全系數(shù)來考慮動載荷的作用。,按鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范計算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計算的值：,式中：d軸的直徑mm；F推進裝置型式系數(shù)；F95，對于渦輪推進裝置具有滑動型聯(lián)軸節(jié)的柴油機推進裝置和電力推進裝置F100，對于所有其他型式的柴油機推進裝置C不同軸的設(shè)計特性系數(shù)具體數(shù)值見表214；ne軸傳遞的額定功率，kW；Ne軸傳遞Ne的額定轉(zhuǎn)速，r/min；b軸材料的抗拉強度。對于中間軸若800MPa時，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸若600MPa時，取600MPa。,表214不同軸的設(shè)計特性系數(shù),表214的說明,法蘭根部過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.08d。至少在鍵槽及從鍵槽兩端延伸到0.2d的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個范圍以外，軸的直徑可以減至以C1.0的計算直徑。鍵槽底部橫截面的過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.0125d。至少在孔及從孔兩邊緣延伸到0.2d的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個范圍以外軸的直徑可以減至以C1.0的計算直徑。鏜孔直徑應(yīng)不大于0.3d。至少在槽及從槽兩邊延伸到0.3d的長度范圍內(nèi)，C取1.2。在這個范圍以外，軸的直徑可以減至以C1的計算直徑。鍵槽長度應(yīng)不大于1.4d，寬度應(yīng)不大于0.2d。當遇到軸上有多種型式時，則其修正時，多個系數(shù)應(yīng)連乘計算。其中d為以C1.0時計算所得的值。尾尖艙艙壁前的槳軸或尾管軸直徑可以向前逐漸減小到中間軸直徑；螺旋槳軸在從螺旋槳槳轂前面到尾管后軸承前端軸段的直徑應(yīng)不小于按照C取1.22或1.26計算所得數(shù)值，如果這部分軸段長度小于規(guī)定直徑的2.5倍，則符合規(guī)定直徑的軸段應(yīng)由尾管后軸承前端向前延伸，使具有規(guī)定直徑軸段的長度不小于規(guī)定直徑的2.5倍。,按內(nèi)河鋼質(zhì)船舶入級與建造規(guī)范計算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計算的值：,式中：d軸的直徑mm；K不同軸的設(shè)計特性系數(shù),按表259(1)、(2)選取；ne軸傳遞的額定功率，kW；Ne軸傳遞Ne的額定轉(zhuǎn)速，r/min；b軸材料的抗拉強度。對于中間軸，若800MPa時，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸，若600MPa時，取600MPa。,表215（1）用于中間軸、推力軸的K值,注：在鍵槽底部橫截面處的圓角半徑不得小于0.0125d?？讖綉?yīng)不大于0.3d?？v向槽的長度應(yīng)不大于1.4d；寬度應(yīng)不大于0.2d。距鍵槽端、橫孔邊緣0.2d長度以及距縱向槽道端0.3d長度以后的軸及推力軸在距推力環(huán)長度等于推力軸直徑以外的軸徑可以逐漸減少到以K1算得的直徑。,表215（2）用于螺旋槳軸的K值,注：軸直徑可逐漸減小到按公式計算的中間軸直徑。,傳動軸的強度校核,傳動軸在工作時，同時受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮三種負荷，不僅承受靜載荷，而且還有附加動載荷作用，受力情況很復(fù)雜，目前普遍采用的傳動軸強度校核方法，是在按規(guī)范計算出傳動軸基本軸徑的基礎(chǔ)上計算靜載荷下的合成應(yīng)力，再根據(jù)由經(jīng)驗所確定的許用安全系數(shù)（見表217）來考慮動載荷的作用，是一種近似計算方法。,許用安全系數(shù)的確定,許用安全系數(shù)的確定主要考慮下面幾個問題：軸的負荷情況：螺旋槳軸的工作條件惡劣，受力情況復(fù)雜而且與海水接觸，安全系數(shù)應(yīng)取大些；剛性連接的傳動軸受到主機交變扭矩負荷，材料易疲勞，其安全系數(shù)應(yīng)比柔性連接的傳動軸要大些。材料的特性：如選擇合金鋼，其安全系數(shù)比碳鋼要高，船型：軍用船舶的軸徑是按照最大負荷進行計算的，但是實際上軍用船舶多在較輕負荷下航行，為了減輕軸系重量，軍用船舶多采用許用應(yīng)力大的材料和較小的許用安全系數(shù)。,中間軸的強度校核,將軸看成一根自由放置在兩支點上的等截面的簡支梁，其所受的外力為轉(zhuǎn)矩、推力T、自重q和集中載荷G（G為聯(lián)軸節(jié)重量）。由主機扭矩引起的剪應(yīng)力=Mt/WwN/m式中：Mt主機最大功率時扭矩；Mt=9550Pmax/nmaxiN/m式中：Pmax傳遞的最大功率，KW；nmax最大功率時的轉(zhuǎn)速，r/min；i減速箱的減速比；減速箱的傳動效率；Ww中間軸抗扭截面模數(shù)：Ww=dz3（1-m4）/16式中：dz中間軸直徑cm；m中空系數(shù)：m=do/dzdo中孔直徑cm,由中間軸重量所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：w=Mw/WwN/cm式中：Mw：由中間軸本身及其法蘭重量所產(chǎn)生的最大彎矩（最大彎矩可以用力矩分配法計算，也可以用工程力學(xué)的方法計算）；Ww：中間軸抗彎截面模數(shù)：Ww=dz3（1-m4）/32式中：dz中間軸直徑cm；m中空系數(shù)：m=do/dzdo中孔直徑cm,由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力：y=T/FwN/cm式中：T：螺旋槳最大推力，N；Fw：中間軸截面積，cm由安裝誤差引起的彎曲應(yīng)力附加應(yīng)力：按經(jīng)驗選取，w1=1471.52943N/,合成應(yīng)力：H=(w+y+w1)2+32安全系數(shù)：其安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求：按經(jīng)驗選取，k=s/Hk式中：s材料屈服強度；H傳動軸合成應(yīng)力；k許用安全系數(shù)。,螺旋槳軸的強度校核,由主機扭矩引起的剪應(yīng)力；由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓應(yīng)力y；合成應(yīng)力H=（y2+32）式中：彎曲應(yīng)力系數(shù)，1.021.06安全系數(shù)：其安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求：按經(jīng)驗選取，k=s/Hk式中：s材料屈服強度；H傳動軸合成應(yīng)力；k許用安全系數(shù)。,轉(zhuǎn)矩作用下的軸扭轉(zhuǎn)角度的校核計算,傳動軸所發(fā)生的扭轉(zhuǎn)角度：=18000Mt/IpGN/m式中：Mt傳動軸最大扭矩；G傳動軸材料的剪切彈性模數(shù)，N/cm2Ip傳動軸的截面慣性矩，cm4Ip=d3（1-m4）/32式中：d軸直徑cm；m中空系數(shù)：m=do/dzdo中孔直徑cm,校核要求:=式中：為最大許用扭轉(zhuǎn)角度，大型船舶為0.45/cm，一般小型船舶為2.5/cm。,鍵強度校核,對于完全用鍵來傳遞扭矩時，則鍵受剪切的有效截面積應(yīng)符合下式規(guī)定，且鍵材料的抗拉強度應(yīng)等于或大于軸材料的抗拉強度。BLd3/2.35dm式中：B鍵的寬度，mm；L鍵的有效長度，mm；d計算的中間軸直徑，mm；dm在鍵中部處的軸直徑，mm。螺旋槳聯(lián)軸節(jié)鍵2.6,課堂小結(jié),系數(shù)和單位的重要性,