螺旋桨 世界最大直径螺旋桨的推力是如何传递给船舶,推动几十万吨船航行

发布时间:2019-09-12 20:58:54   来源:网络 关键词:螺旋桨
世界最大直径螺旋桨的推力是如何传递给船舶,推动几十万吨船航行
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原文标题:世界最大直径螺旋桨的推力是如何传递给船舶,推动几十万吨船航行
原文发布时间:2018-10-31 17:02:36
原文作者:小船人的梦想。
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船舶柴油机(主机)通过驱动传动轴带动螺旋桨旋转,螺旋桨桨叶在旋转时给水一个轴向的作用力,同时水也对螺旋桨桨叶产生一个反向的作用力(力是相互的)。这个力就是驱动船舶前进或者倒退的力。

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船舶的传动轴

咱们以我国自主设计制造的40万矿砂船为例,其由4片桨叶构成的螺旋桨,直径达11.2米,重达71.86吨,而船舶就是靠着这个螺旋桨推动着重达几十万吨的船舶以十几节的航速航行,可想而知这个推力是有多大啊!那么问题就来了,螺旋桨巨大的推力是如何传递给船舶的?

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40万吨矿砂船

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40万吨矿砂船螺旋桨,其也是世界最大直径螺旋桨

螺旋桨的推力通过螺旋桨轴(尾轴)传递给中间轴,最简单的办法就是在中间轴上设置能够承受轴系轴向推力的推力轴承,通过推力轴承把螺旋桨的推力传递到船舶上,推动船舶前进。

下图是某型船用推力轴承的图纸,我们看图纸可以知道推力轴承不光能承受螺旋桨产生的轴向推力,并传递给船体;还能承受轴本身的重量(支承作用);同时作为支承点还应该能承受轴系变形或者运动而产生的径向负荷。

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某型推力轴承的图纸

推力轴承可分为滚动式和滑动式。下图为某型滚动式推力轴承,其最大的特点就是,受力的滚动体并不是平行于轴,而是和轴方向有一定角度。因为角度的存在,所以轴承能承受一定轴向力也能承受一定的径向力。滚动式推力轴承虽然具有摩擦阻力小的优点,但是其受负荷能力小,不耐冲击,可靠性相对较差(相对于滑动式)等缺点,所以只适合小型船舶上。

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某型滚动式推力轴承

滑动式推力轴承最主要的部件就是推力环和推力块。其工作原理就是:螺旋桨的推力通过螺旋桨轴(尾轴)传递给中间轴,再由中间轴传递给推力轴。推力轴上的推力环,把轴向的推力传递到轴承座上的推力块上,最后通过轴承座传递到船体上。为满足其倒车的需求,推力环两侧都应装有推力块,并设置有可调节间隙的装置。推力轴上的推力环和轴承座上推力块,其接触面就是发生滑动摩擦的工作,所以推力块在其与推力环的接触面上还应浇注白合金提高耐磨性能,并且保证具有良好的润滑。

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滑动式推力轴承的结构

滑动式推力轴承具有结构简单,受负荷能力大,耐冲击等优点,所以广泛应用在各类船舶上。

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船舶

不过在实际中,小型船舶为提高推进效率,轴系上都设置有减速齿轮箱,所以为简化轴系,一把推力轴承整合在齿轮箱上,而不独立设置推力轴承。

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设有减速齿轮箱的轴系(CPP桨)

而像40万矿砂船这样的大型船舶都采用低速柴油机作为主机,一般低速机的额定转速在100转/分钟左右(实际很多低速机转速低于100转/分,最低可低至80转/分以下),这样更适合螺旋桨低转速高效率的特性。为进一步提高传动效率,简化轴系,提高可靠性,所以其中间不设置减速齿轮箱,一般采取直驱模式(关于对直驱轴系的船舶如何倒车好奇的网友,可以去头条搜索我写的《世界最大柴油机能直接倒着转?那么它是如何实现倒转的?》,也可以点击文章下方了解更多按钮进行阅读)。这样在中间轴上不设置推力轴承的情况下,一般把推力轴承座整合在柴油机的机座上制成一个整体,推力环设置在曲轴上(下图红色圈圈里的为大型低速船用柴油机曲轴上的推力环)。

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无论是减速齿轮箱上带推力轴承,还是主机上带推力轴承,其工作原理都和独立的推力轴承是一样的。不过需要注意的是,把推力轴承设置在减速齿轮箱或者主机上,会对其和船体机座的安装连接提出更高的要求,因为连接处不光要承受扭转力还要承受轴向推力。关于大型低速主机的安装我会在往后的文章中讲解,欢迎大家到时来阅读。

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作者:小船人的梦想 2018年10月31号


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原文发布时间:2018-10-31 17:02:36
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