《船舶傳動(dòng)軸計(jì)算》PPT課件.ppt
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項(xiàng)目:傳動(dòng)軸計(jì)算,能力目標(biāo):掌握傳動(dòng)軸的基本直徑計(jì)算;掌握傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算。知識(shí)目標(biāo):掌握傳動(dòng)軸的基本直徑計(jì)算;掌握傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算。,傳動(dòng)軸的計(jì)算主要包括傳動(dòng)軸的基本直徑計(jì)算和強(qiáng)度校核兩方面內(nèi)容?;局睆接?jì)算按照相關(guān)的船舶規(guī)范進(jìn)行。強(qiáng)度校核則是計(jì)算靜載荷下的合成應(yīng)力,再根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)所確定的許用安全系數(shù)來考慮動(dòng)載荷的作用。,㈠按《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》計(jì)算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值:,式中:d—軸的直徑mm;F—推進(jìn)裝置型式系數(shù);F=95,對(duì)于渦輪推進(jìn)裝置具有滑動(dòng)型聯(lián)軸節(jié)的柴油機(jī)推進(jìn)裝置和電力推進(jìn)裝置F=100,對(duì)于所有其他型式的柴油機(jī)推進(jìn)裝置C—不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù)具體數(shù)值見表2-14;ne—軸傳遞的額定功率,kW;Ne—軸傳遞Ne的額定轉(zhuǎn)速,r/min;σb—軸材料的抗拉強(qiáng)度。對(duì)于中間軸若>800MPa時(shí),取800MPa;對(duì)于螺旋槳軸和尾管軸若>600MPa時(shí),取600MPa。,表2-14不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù),表2-14的說明,①法蘭根部過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.08d。②至少在鍵槽及從鍵槽兩端延伸到0.2d的長(zhǎng)度范圍內(nèi),C取1.10。在這個(gè)范圍以外,軸的直徑可以減至以C=1.0的計(jì)算直徑。鍵槽底部橫截面的過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.0125d。③至少在孔及從孔兩邊緣延伸到0.2d的長(zhǎng)度范圍內(nèi),C取1.10。在這個(gè)范圍以外軸的直徑可以減至以C=1.0的計(jì)算直徑。鏜孔直徑應(yīng)不大于0.3d。④至少在槽及從槽兩邊延伸到0.3d的長(zhǎng)度范圍內(nèi),C取1.2。在這個(gè)范圍以外,軸的直徑可以減至以C=1的計(jì)算直徑。鍵槽長(zhǎng)度應(yīng)不大于1.4d,寬度應(yīng)不大于0.2d。⑤當(dāng)遇到軸上有多種型式時(shí),則其修正時(shí),多個(gè)系數(shù)應(yīng)連乘計(jì)算。⑥其中d為以C=1.0時(shí)計(jì)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(jì)算所得數(shù)值,如果這部分軸段長(zhǎng)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(zhǎng)度不小于規(guī)定直徑的2.5倍。,㈡按《內(nèi)河鋼質(zhì)船舶入級(jí)與建造規(guī)范》計(jì)算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值:,式中:d—軸的直徑mm;K—不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù),按表2-5-9(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;σb—軸材料的抗拉強(qiáng)度。對(duì)于中間軸,若>800MPa時(shí),取800MPa;對(duì)于螺旋槳軸和尾管軸,若>600MPa時(shí),取600MPa。,,表2-15(1)用于中間軸、推力軸的K值,注:①在鍵槽底部橫截面處的圓角半徑不得小于0.0125d。②孔徑應(yīng)不大于0.3d。③縱向槽的長(zhǎng)度應(yīng)不大于1.4d;寬度應(yīng)不大于0.2d。④距鍵槽端、橫孔邊緣0.2d長(zhǎng)度以及距縱向槽道端0.3d長(zhǎng)度以后的軸及推力軸在距推力環(huán)長(zhǎng)度等于推力軸直徑以外的軸徑可以逐漸減少到以K=1算得的直徑。,表2-15(2)用于螺旋槳軸的K值,注:①軸直徑可逐漸減小到按公式計(jì)算的中間軸直徑。,㈢傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核,傳動(dòng)軸在工作時(shí),同時(shí)受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮三種負(fù)荷,不僅承受靜載荷,而且還有附加動(dòng)載荷作用,受力情況很復(fù)雜,目前普遍采用的傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核方法,是在按規(guī)范計(jì)算出傳動(dòng)軸基本軸徑的基礎(chǔ)上計(jì)算靜載荷下的合成應(yīng)力,再根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)所確定的許用安全系數(shù)(見表2-17)來考慮動(dòng)載荷的作用,是一種近似計(jì)算方法。,⒈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(gè)問題:⑴軸的負(fù)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(dòng)軸受到主機(jī)交變扭矩負(fù)荷,材料易疲勞,其安全系數(shù)應(yīng)比柔性連接的傳動(dòng)軸要大些。⑵材料的特性:如選擇合金鋼,其安全系數(shù)比碳鋼要高,⑶船型:軍用船舶的軸徑是按照最大負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算的,但是實(shí)際上軍用船舶多在較輕負(fù)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)。,⒈中間軸的強(qiáng)度校核,將軸看成一根自由放置在兩支點(diǎn)上的等截面的簡(jiǎn)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)。⑴由主機(jī)扭矩引起的剪應(yīng)力τ=Mt/WwN/m式中:Mt―主機(jī)最大功率時(shí)扭矩;Mt=9550Pmax/nmaxiηN/m式中:Pmax—傳遞的最大功率,KW;nmax—最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速,r/min;i—減速箱的減速比;η—減速箱的傳動(dòng)效率;Ww―中間軸抗扭截面模數(shù):Ww=πdz3(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,,⑵由中間軸重量所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力:σw=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(jì)算,也可以用工程力學(xué)的方法計(jì)算);Ww:中間軸抗彎截面模數(shù):Ww=πdz3(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,⑶由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力:σy=T/FwN/cm式中:T:螺旋槳最大推力,N;Fw:中間軸截面積,cm⑷由安裝誤差引起的彎曲應(yīng)力附加應(yīng)力:按經(jīng)驗(yàn)選取,σw1=1471.5~2943N/,⑸合成應(yīng)力:σH={(σw+σy+σw1)2+3τ2}⑹安全系數(shù):其安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求:按經(jīng)驗(yàn)選取,k=σs/σH>[k]式中:σs—材料屈服強(qiáng)度;σH―傳動(dòng)軸合成應(yīng)力;[k]―許用安全系數(shù)。,⒉螺旋槳軸的強(qiáng)度校核,⑴由主機(jī)扭矩引起的剪應(yīng)力τ;⑵由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓應(yīng)力σy;⑶合成應(yīng)力σH=(σy2+3τ2)式中:ξ——彎曲應(yīng)力系數(shù),ξ=1.02~1.06⑷安全系數(shù):其安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求:按經(jīng)驗(yàn)選取,k=σs/σH>[k]式中:σs—材料屈服強(qiáng)度;σH―傳動(dòng)軸合成應(yīng)力;[k]―許用安全系數(shù)。,,⒊轉(zhuǎn)矩作用下的軸扭轉(zhuǎn)角度的校核計(jì)算,⑴傳動(dòng)軸所發(fā)生的扭轉(zhuǎn)角度:φ=18000Mt/IpGπN/m式中:Mt―傳動(dòng)軸最大扭矩;G―傳動(dòng)軸材料的剪切彈性模數(shù),N/cm2Ip―傳動(dòng)軸的截面慣性矩,cm4Ip=πd3(1-m4)/32式中:d—軸直徑cm;m―中空系數(shù):m=do/dzdo―中孔直徑cm,,⑵校核要求:φ=≯[φ]式中:[φ]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。,,⒋鍵強(qiáng)度校核,對(duì)于完全用鍵來傳遞扭矩時(shí),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(qiáng)度應(yīng)等于或大于軸材料的抗拉強(qiáng)度。BL≥d3/2.35dm式中:B—鍵的寬度,mm;L—鍵的有效長(zhǎng)度,mm;d—計(jì)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,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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