某钢质艇轴系改造计算研究

张程

摘 要 某钢质艇建造完工后因船东要求更换大功率主机，牵连轴系需要重新计算强度，本文单独对轴系计算过程进行介绍，旨在为以后其他船舶修理或建造过程中遇到的类似情况提供借鉴。

关键词 轴系;强度计算;键连接

某钢质艇原主机功率/转速为80kW/1500RPM，艉轴简图如下图所示：

图中：A为螺旋桨轴，锥度⊿1：15，长度106mm;

B为艉轴主轴，轴径70mm;

C为靠联轴节轴，锥度⊿1：15，长度129mm;

D为螺旋桨键，键宽20mm，键高12mm，键长80mm;

E联轴节键，键宽20mm，键高12mm，键长100mm;

前后轴承长度分别为200mm、350mm。

现主机更改为176KW/1800RPM，轴系需重新计算[1]：

1设备参数

主机功率：176kW;

主机转速：1800RPM;

齿轮箱转速比：2.81：1

齿轮箱传递能力：0.088kW/r.p.m

2轴系材料

艉轴材料为35#钢，抗拉强度最小值σb=480N/mm2，屈服极限σs=255N/mm2。

螺栓、键材料为45#钢，σb=588N/mm2。

3轴系各尺寸的计算及选定

3.1 中间轴直径的计算

本船根据《钢质海洋渔船建造规范》1998进行轴系计算：

中间轴直径d=FC3√（Ne÷ne）*560÷（Rm+160）[2]

式中：F—推进装置形式系数，本船取100

C—不同轴的设计特性系数，对本中间轴取1.0

Ne—轴传递的额定功率，按照主机功率取176kW

ne—轴传递Ne的额定转速1800/2.81=640.6rpm

Rm—轴材料的抗拉强度，480N/mm2

带入式中求得d=62.2mm。

3.2 艉轴直径

d艉=FC3√（Ne÷ne）*560÷（Rm+160）

由于本艉轴有螺旋桨键，式中C=1.26，求得d艉=78.3mm，大于原艉轴轴径，故更换主机后艉轴需加粗，实取80mm。

3.3 轴承长度

轴承选用海水润滑橡胶轴承，根据规范要求：

前轴承长度L前=1.5×d =117.5mm，原轴承长度满足要求，故实取200mm;

后轴承长度L后=4×d =313.2mm，原轴承长度满足要求，故实取350。

3.4 螺旋桨键

选用C形平键，根据轴径（φ80）选取：键宽B=22mm，键高h=14mm。

键的有效长度l=d3/（2.35*dm*B）

式中d為中间轴径d=62.2mm;

dm为键中部轴的直径dm=76.47mm;

B为键宽22mm。

求得l=60.87mm，原键长满足要求，故实取键长80mm。

3.5 艉轴联轴节

键选用A型平键，根据轴径（φ80）选取：键宽B=22mm，键高h=14mm。

键的有效长度l=d3/（2.35*dm*B）

dm为键中部轴的直径dm=75.7mm;

求得l=55.6mm，原键长满足要求，故实取键长100mm。

4结束语

通过以上计算可知原轴系无法满足新换大功率主机的要求，故艉轴需重新制作，简图如下：

图中：a为螺旋桨轴，锥度⊿1：15，长度106mm;

b为艉轴主轴，轴径80mm;

c为靠联轴节轴，锥度⊿1：15，长度129mm;

d为螺旋桨键，键宽22mm，键高14mm，键长80mm;

e联轴节键，键宽22mm，键高14mm，键长100mm;

前后轴承长度分别为200mm、350mm。

由于艉轴尺寸变化，轴承、轴套、艉轴管、联轴节、螺旋桨等尺寸均须改变，本文对此暂不进行计算及讨论。

综上所述，在钢质艇建造过程这种，如果遇到需要更换主机的情况，就必须要对牵连轴系强度进行重新计算，并根据计算结果进行优化。上文对某钢质艇轴系改造进行了详细计算，以期为钢质艇轴系改造提供借鉴。

参考文献

[1] 苏得原.船舶推进装置安装校中[D].大连：大连理工大学，2016.

[2] 王福秋.某动力驳船轴系失中问题研究[D].大连：大连海事大学， 2015.