16000t成品油船螺旋桨液压无键联接的设计计算.doc

16000t成品油船螺旋桨液压无键联接的设计计算 第40卷 第1期船海工程Vol.40 No.1 2011年02月SHIPamp;OCEANENGINEERINGFeb.2011DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2011.01.013 张宝吉 (上海海事大学海洋环境与工程学院,上海201308) 摘 要:为提高螺旋桨的安装、拆卸效率和使用寿命,采用螺旋桨液压无键联接方式,以16000t成品油船为例,介绍螺旋桨液压无键联接的设计计算方法以及参数的选取。 关键词:螺旋桨;液压无键联接;设计计算 中图分类号:U661.336 文献标志码:A 文章编号:1671-7953(2011)01-0040-03 近年来,随着船舶向大型化和高速化发展,螺旋桨的重量越来越大,吸收的功率也相应增大,因而,键联接螺旋桨的弊端日益突出。而螺旋桨无键联接无须加工键槽,安装、拆卸方便;制造工艺简单;使用过程中应力分配均匀、配合紧密、使用寿命长[4],所以新建造的大型船舶大部分都采用无键联接。这种联接形式,主要是通过液压压力,使螺旋桨锥孔在材料弹性变形范围内,内径扩大,同时利用液压螺母(液压油缸)的轴向压力将螺旋桨定量推入,使桨与轴的配合锥面紧紧贴合,当轴向推入到位径向液压压力释放后,螺旋桨与轴形成过盈配合,桨与轴便可靠地联接在一起[5]。16000t成品油船是单螺旋桨、尾机型,螺旋桨为定螺距、螺旋桨与螺旋桨轴采用液压无键联接。桨毂尺寸见图1。 [1-3] 设计。主机机型采用YMD-MANBamp;W6S42MC。 1 计算参数 1)主要参数。 主机额定功率 Pe=4440kW;传递Pe时的转速 ne=173r/min;轴系传递效率 G=0.97; 功率为Pe时的船速 Vs=13.08kn。2)螺旋桨轴参数。 b=520MPa;材料为锻钢 R 弹性模量 E1=206GPa;泊松比 L1=0.30; -6 线膨胀系数 A1=11@10e3)螺旋桨参数。 -1 。 材料为CU3 Rb=590MPa;弹性模量 E2=117.7GPa;泊松比 L2=0.34; -6 线膨胀系数 A2=18@10#e屈服强度 Rs=245.0MPa。4)结构参数。 螺旋桨艉轴锥度 K=0.05; -1 ; 套合接触长度 L=950mm;轴中孔直径 d0=0mm; 套合接触长度轴平均直径 d1=326.125mm;桨毂的平均外径 d2=755.0mm; 图1 桨毂尺寸示意 本船航行区域为无限航区,按CCS规范进行 收稿日期:2010-01-11修回日期:2010-04-21 作者简介:张宝吉(1979-),男,博士,讲师。研究方向:船体线型优化设计方法研究E-mail:zbj1979@163.com 油槽面积 A=109919.5mm。 5)中间计算参数。 实际接触面积 A1=0.847197@106mm2;系数 K1=d0/d1=0; 系数 K2=d2/d1=2.31506。 2 2 桨轴无键装配计算 根据规范[6],用油压无键安装螺旋桨时,则 螺旋桨套合到轴上的轴向推入量应满足下面1)或2)的要求。 1)螺旋桨套合到轴上的轴向推入量S满足下列要求。 S1[S[S2 21-0.3=0.7C1=1=-L11-K122 C2=+L2= K2-1 +0.34=1.7988 2.315062-1 2 下,计算结果见表1及图2。 在35e时接触面最小表面压力p35ffp35=-+AB2 46.950MPa 压力小于这个值时,螺旋桨就要和螺旋桨轴 发生打滑现象,因此,在装配时必须合理地加以控制。 在35e时最小推入量S35为 122S35=p35+L2+ KE1K2-1(1-L1)=5.721mmE1 温度t(tlt;35e)时的最小推入量St为 St=S35+ 1 (a2-a1)(35-t)=K v +B T 2 = 式中:S1)))最小轴向推入量,mm, e124 S1=47750@101e++ KAnE1E2 (A2-A1)(35-t)d1+0.03=7.6025-0.04566t S)))最大轴向推入量