某鋼質艇軸系改造計算研究

張程

摘 要 某鋼質艇建造完工后因船東要求更換大功率主機，牽連軸系需要重新計算強度，本文單獨對軸系計算過程進行介紹，旨在為以后其他船舶修理或建造過程中遇到的類似情況提供借鑒。

關鍵詞 軸系;強度計算;鍵連接

某鋼質艇原主機功率/轉速為80kW/1500RPM，艉軸簡圖如下圖所示：

圖中：A為螺旋槳軸，錐度⊿1：15，長度106mm;

B為艉軸主軸，軸徑70mm;

C為靠聯軸節軸，錐度⊿1：15，長度129mm;

D為螺旋槳鍵，鍵寬20mm，鍵高12mm，鍵長80mm;

E聯軸節鍵，鍵寬20mm，鍵高12mm，鍵長100mm;

前后軸承長度分別為200mm、350mm。

現主機更改為176KW/1800RPM，軸系需重新計算[1]：

1設備參數

主機功率：176kW;

主機轉速：1800RPM;

齒輪箱轉速比：2.81：1

齒輪箱傳遞能力：0.088kW/r.p.m

2軸系材料

艉軸材料為35#鋼，抗拉強度最小值σb=480N/mm2，屈服極限σs=255N/mm2。

螺栓、鍵材料為45#鋼，σb=588N/mm2。

3軸系各尺寸的計算及選定

3.1 中間軸直徑的計算

本船根據《鋼質海洋漁船建造規范》1998進行軸系計算：

中間軸直徑d=FC3√（Ne÷ne）*560÷（Rm+160）[2]

式中：F—推進裝置形式系數，本船取100

C—不同軸的設計特性系數，對本中間軸取1.0

Ne—軸傳遞的額定功率，按照主機功率取176kW

ne—軸傳遞Ne的額定轉速1800/2.81=640.6rpm

Rm—軸材料的抗拉強度，480N/mm2

帶入式中求得d=62.2mm。

3.2 艉軸直徑

d艉=FC3√（Ne÷ne）*560÷（Rm+160）

由于本艉軸有螺旋槳鍵，式中C=1.26，求得d艉=78.3mm，大于原艉軸軸徑，故更換主機后艉軸需加粗，實取80mm。

3.3 軸承長度

軸承選用海水潤滑橡膠軸承，根據規范要求：

前軸承長度L前=1.5×d =117.5mm，原軸承長度滿足要求，故實取200mm;

后軸承長度L后=4×d =313.2mm，原軸承長度滿足要求，故實取350。

3.4 螺旋槳鍵

選用C形平鍵，根據軸徑（φ80）選?。烘I寬B=22mm，鍵高h=14mm。

鍵的有效長度l=d3/（2.35*dm*B）

式中d為中間軸徑d=62.2mm;

dm為鍵中部軸的直徑dm=76.47mm;

B為鍵寬22mm。

求得l=60.87mm，原鍵長滿足要求，故實取鍵長80mm。

3.5 艉軸聯軸節

鍵選用A型平鍵，根據軸徑（φ80）選?。烘I寬B=22mm，鍵高h=14mm。

鍵的有效長度l=d3/（2.35*dm*B）

dm為鍵中部軸的直徑dm=75.7mm;

求得l=55.6mm，原鍵長滿足要求，故實取鍵長100mm。

4結束語

通過以上計算可知原軸系無法滿足新換大功率主機的要求，故艉軸需重新制作，簡圖如下：

圖中：a為螺旋槳軸，錐度⊿1：15，長度106mm;

b為艉軸主軸，軸徑80mm;

c為靠聯軸節軸，錐度⊿1：15，長度129mm;

d為螺旋槳鍵，鍵寬22mm，鍵高14mm，鍵長80mm;

e聯軸節鍵，鍵寬22mm，鍵高14mm，鍵長100mm;

前后軸承長度分別為200mm、350mm。

由于艉軸尺寸變化，軸承、軸套、艉軸管、聯軸節、螺旋槳等尺寸均須改變，本文對此暫不進行計算及討論。

綜上所述，在鋼質艇建造過程這種，如果遇到需要更換主機的情況，就必須要對牽連軸系強度進行重新計算，并根據計算結果進行優化。上文對某鋼質艇軸系改造進行了詳細計算，以期為鋼質艇軸系改造提供借鑒。

參考文獻

[1] 蘇得原.船舶推進裝置安裝校中[D].大連：大連理工大學，2016.

[2] 王福秋.某動力駁船軸系失中問題研究[D].大連：大連海事大學， 2015.