船舶轴系无键联接与有键联接的性能对比分析

摘 要：随着技术的进步，船舶轴系的无键联接在船舶工艺的加工过程中的应用越来越广泛。本文通过对船舶轴系的无键联接和船舶轴系的有键联接的结构形式的分析，对有键联接与无键联接的设备成本、安装拆卸以及制造工艺等进行了分析研究。通过对比，我们发现无键联接具有设备成本低、工艺简单以及安全可靠等优点，为进一步的推进船舶轴系的无键联接奠定了基础。

关键词：船舶轴系；无键联接；有键联接；性能对比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.188

船舶的大轴和尾轴的连接是通过锥连接来实现的，在整个的修理过程中，联轴器的装复精度对保证整套设备的正常运行意义重大。联轴器的装复是一项非常复杂的工作，必须通过测量来确定所需要的数据。

1 船舶轴系无键联接与有键联接在结构形式上的不同

有键联接的螺旋桨轴、螺旋桨桨毂以及可拆联轴节之间是通过键来实现联接的，它的传递主机形成转矩。

无键联接的螺旋桨轴、螺旋桨桨毂以及液压联轴节相互之间没有键，它的安装是通过高压油推动螺旋桨桨毂或者联轴节作径的扩张变形来实现的。在轴向位移的过程中，使螺旋桨桨毂或者联轴节的内孔和螺旋桨轴之间形成盈配合的传递转矩。无键联接的一个显著特点就是拥有非常高的联接强度，更重要的是其能传递非常大的力和转矩。无键联接在结构上非常的简单，对其进行加工或者装拆都非常的方便，而且无键联接的传动性也非常的可靠。正是由于无键联接有如此多的优点，才使得其渐渐的取代了传统的有键联接。目前，随着技术的进步和经济的发展，无键联接在大轴径的船舶轴系联接中已经得到了广泛的应用[1]。

2 船舶轴系无键联接的优势

2.1 船舶轴系无键联接的成本低

通过对船舶轴系无键联接和船舶轴系有键联接的深入研究我们发现，在推进柴油机机组的技术参数完全一样的情况下，如果使用无键联接的方式，那么螺旋桨轴以及中间轴的直径会比使用有键联接的方式小，大约小二十毫米到三十毫米左右。由于螺旋桨轴和中间轴的直径减小，从而使得和螺旋桨轴相配套的艉轴密封，这也就在很大程度上降低了艉轴管和艉管轴承等设备的价格，进而降低了船舶轴系的联接成本[2]。

2.2 船舶轴系无键联接的加工工艺简单

运用有键联接的方式，需要在螺旋桨轴上对键槽进行加工，并要求和螺旋桨桨毂相配的键槽的前端保持平滑，形成一种汤匙的形状。对键槽的高度要求非常的高，即每一个位置的偏差都必须小于0.1毫米，所有的误差加起来不得超过0.25毫米；键槽的宽度也必须保持一致，允许的误差范围要控制在0.02毫米到0.05毫米之间；键槽两侧面以及轴中心面的平行度的公差不能超过0.01毫米。由此可知，采用有键联接的方式，工程的加工工艺难度非常的大，而且工艺非常的复杂，极易导致出现报废的情况，既增加了加工工艺的成本与难度，也造成了资源的浪费[3]。相反，如果采用无键联接的方式，那么螺旋桨轴的加工工艺就非常的简单了，从而在很大程度上降低了加工工艺的成本与难度，提高了资源的利用效率。

2.3 船舶轴系无键联接无需进行锥度研配

船舶轴系的有键联接，需要对可拆联轴节的锥孔和螺旋桨轴的锥体进行着色研配，而且必须得进行均匀的着色，实际的接触面积要保证大于理论接触面积的3/4，而且每一25mm×25mm面积内的接触斑点都必须大于3-4点，配合面的表面的粗糙度Ra≤0.8um。螺旋桨轴上的加工键槽两侧面和轴中心面的平行度的公差值必须小于0.01毫米，对键槽的对称性要求非常的高。更难的是对键的两侧进行着色研配，工序非常的复杂，操作量非常的大，加大了工艺加工的成本。但如果采用无键联接的方式，就不会存在上述问题。因为液压联轴节内孔、螺旋桨轴都不用进行锥度研配。只需要对液压联轴节内孔、螺旋桨轴进行一定的机械加工，而且公差的等级可以达到f6，对配合面的表面粗糙度的要求也相对较低，只要Ra≤1.6um就可以，从而可以有效的降低制造费用[4]。

2.4 船舶轴系无键联接的经济效益高

螺旋桨轴上用液压联轴节，这是因为液压联轴节的内孔和螺旋桨轴之间是圆柱面联接，在对船舶进行安装时，液压联轴节能够在螺旋桨轴上进行前后的移动，从而弥补船体的建造误差，进而降低轴系的安装时间。与此同时，通过使用液压联轴节能够将螺旋桨轴的轴端不带法兰，进而有效的减小了轴的加工成本。不带法兰的轴可以对螺旋桨轴的船舶艉端进行安装和拆卸，从而减小了其所占用的船舱空间，扩大了货舱的容积，有效的提高了船舶运营的经济效益[5]。

2.5 船舶轴系无键联接的安全性与可靠性高

一方面，由于采用液压无键联接时，螺旋桨桨毂的内孔的锥度小于1/15，下滑力非常的小，从而有效的防止了螺旋桨发生脱落的情况；另一方面，由于无键联接的转矩能力比有键联接要大的多，因此，无键联接的安全性非常的高。据可靠数据显示，采用无键联接至今并没有发生螺旋桨脱落的情况，但是采用有键联接就发生过这种情况，而且还不止一次。这是因为有键联接的螺旋桨桨毂内孔以及联轴节内孔的锥度小于1/10，进而使得其下滑力大，极易发生脱落[6]。

3 结语

综上所述，与传统的有键联接相比，无键联接在设备成本、联接的可靠性和安全性、安装拆卸以及船舶的使用时间等方面都存在很大的优势，从而有效的降低了船舶工艺的加工难度、降低了运营的成本，进而满足了人们对轴系传动的基本需要。

参考文献：

[1]王洪青.船舶轴系无键联接与有键联接的性能对比分析[J].船海工程，2011（02）：74-75+80.

[2]黄国良，谭祖胜.高速船螺旋桨无键联接液压装配技术分析[J].船海工程，2011（03）：21-23.

[3]杜可顺.液压无键联接的设计与应用[D].哈尔滨工程大学，2001.

[4]谢飞，王凯歌.基于液压无键联接技术的螺旋桨有键湿式联接改进[J].四川兵工学报，2014（01）：84-87.

[5]徐一军.舵杆和舵杆承座液压无键联接计算[J].船舶设计通讯，2003（Z1）：30-35.

[6]吴真光，初晨光，刘波.船舶轴系有键锥度连接联轴器修后装复方法探究[J].科技创新导报，2011（30）：104-105.

作者简介：陈海洲（1959-），男，湖北孝感人，本科，讲师，研究方向：船舶动力。