船舶推进装置要点课件.ppt

1、第三章第三章 船舶推进装置任务任务:将推进动力装置的动力转变为推进将推进动力装置的动力转变为推进力力,并把推进力传给船体并把推进力传给船体,推动船舶前进推动船舶前进组成组成:螺旋桨、轴系和传动装置螺旋桨、轴系和传动装置作用：作用： 螺旋桨将转动力转换为推进力螺旋桨将转动力转换为推进力 传动装置传递转动动力传动装置传递转动动力 轴系传递转动力；将螺旋桨的推力传递轴系传递转动力；将螺旋桨的推力传递 给船体给船体第一节第一节 船舶推进装置的传动方式船舶推进装置的传动方式一、直接传动一、直接传动主机的动力直接经轴系传给螺旋桨，螺主机的动力直接经轴系传给螺旋桨，螺旋桨与主机保持相同的转向和转速旋桨与主机

2、保持相同的转向和转速优点：优点：结构简单、工作可靠、传动效率结构简单、工作可靠、传动效率高、工作寿命长、维护管理方便高、工作寿命长、维护管理方便缺点：缺点：只适用于低速主机，高速时螺旋只适用于低速主机，高速时螺旋桨效率低，使用定矩桨（桨效率低，使用定矩桨（FPP）的主机）的主机必须可换向必须可换向二、间接传动二、间接传动主机与轴系间设减速器和离合器等中间主机与轴系间设减速器和离合器等中间传动环节传动环节优点：优点：主机可以不受螺旋桨要求的低速主机可以不受螺旋桨要求的低速限制；主机可不用换向；有利于多机并限制；主机可不用换向；有利于多机并车运行及设置轴带发电机；轴系布置灵车运行及设置轴带发电机；

3、轴系布置灵活。活。缺点缺点：结构复杂，传动效率低：结构复杂，传动效率低三、三、Z型传动（直角传动）型传动（直角传动）特点：特点： 螺旋桨轴可饶垂直螺旋桨轴可饶垂直轴做轴做360回转，推回转，推力方向在力方向在360范围范围内任意改变。内任意改变。优点：优点： （1）省舵、尾轴管，）省舵、尾轴管，船尾形状简单，阻船尾形状简单，阻力小；力小； （2）操纵性能好，）操纵性能好，船可以原地回转船可以原地回转（3）与中高速机）与中高速机连用，且不设单独连用，且不设单独的减速装置；的减速装置； （4）主机不用换）主机不用换向，寿命延长向，寿命延长;缺点缺点：传递功率小，只使传递功率小，只使用小船上或做大船

4、的侧推用小船上或做大船的侧推第二节第二节 轴系组成轴系组成 包括推力轴、中间轴、尾轴及相应的包括推力轴、中间轴、尾轴及相应的轴承轴承一、推力轴和推力轴承一、推力轴和推力轴承作用作用：（：（1）将主机的扭矩传给中间轴）将主机的扭矩传给中间轴 （2）把中间轴上螺旋桨的推力传给船体）把中间轴上螺旋桨的推力传给船体 （3）对轴系轴向定位）对轴系轴向定位推力传递过程：螺旋桨推力传递过程：螺旋桨推力环推力环油膜油膜 推推力块力块 推力轴承座推力轴承座船体船体二、中间轴及轴承中间轴及轴承作用：连接推力轴和尾轴，传递扭矩及推力，作用：连接推力轴和尾轴，传递扭矩及推力，承受中间轴重量，轴线定位承受中间轴重量，轴

5、线定位三、螺旋桨轴和尾轴管三、螺旋桨轴和尾轴管四、螺旋桨及螺旋浆特性螺旋桨（螺旋桨（3-5片叶），可看作是一个具有片叶），可看作是一个具有多头螺纹的一段短而粗的螺杆，浆叶既多头螺纹的一段短而粗的螺杆，浆叶既是螺纹。是螺纹。浆转动一圈，水若不动则前进一个螺距浆转动一圈，水若不动则前进一个螺距的距离，船也前进同样的距离的距离，船也前进同样的距离1、螺距和螺距角、螺距和螺距角浆叶扭曲的原因：为得到不同半径处的浆叶扭曲的原因：为得到不同半径处的叶素具有大致相同的螺距，随叶素具有大致相同的螺距，随R的增加，的增加，螺距角螺距角应逐渐减少应逐渐减少事实上，叶梢处螺距稍大于叶根处螺距事实上，叶梢处螺距稍大于

6、叶根处螺距螺距-H螺距角叶素空间轨迹叶素圆周轨迹展开线L半径R处叶素L=2RH=L tg =2 Rtg 2、螺旋桨的进程比螺旋桨的进程比进程进程hp: 螺旋桨转一周，轴向实际前进螺旋桨转一周，轴向实际前进 距离，距离，hp小于小于H，因水被推动后移，因水被推动后移滑失滑失h：螺距与进程的差值螺距与进程的差值 h=H- hp进程比进程比p:进程与螺旋桨直径的比值进程与螺旋桨直径的比值 p=hp/D=Vp/nD (Vp=hpn)3、螺旋桨工作特性、螺旋桨工作特性浆的推力浆的推力 T = K1 n2D4浆的扭力矩浆的扭力矩 M = K2 n2D5 设：设：C1=K1 D4 C2=K2 D5 则：则：

7、 T=C1n2 M=C2n2螺旋桨功率螺旋桨功率P= M= 2 n M = 2 n C2n2= 2 C2 n3 设：设：C= 2 C2 则：则：P=C n3结论：功率与转速立方关系，推力、扭矩结论：功率与转速立方关系，推力、扭矩与转速平方关系。与转速平方关系。总结总结：阻力增加，进程：阻力增加，进程hp减少，减少， p减少，减少，K1、K2、K3、C1、C2、C增加，特性曲线增加，特性曲线变陡，反之变平坦。变矩浆的螺距角越变陡，反之变平坦。变矩浆的螺距角越大，即螺距越大，特性曲线越陡。大，即螺距越大，特性曲线越陡。PMTTMPn0pK1K2第三节第三节 各种航行条件下主机的工况各种航行条件下主

8、机的工况一、船、机、浆的配合一、船、机、浆的配合前言：船机浆之间保持力、力矩和功率前言：船机浆之间保持力、力矩和功率的平衡，螺旋桨的推力克服船舶阻力，的平衡，螺旋桨的推力克服船舶阻力，主机提供螺旋桨推力所须扭矩和功率。主机提供螺旋桨推力所须扭矩和功率。1、船舶阻力、船舶阻力包括：水力阻力（摩擦阻力、形状阻力、包括：水力阻力（摩擦阻力、形状阻力、兴波阻力）、风力阻力、惯性阻力兴波阻力）、风力阻力、惯性阻力2、与螺旋桨配合工作时的主机工作点、与螺旋桨配合工作时的主机工作点以主机发出功率等于螺旋桨吸收功率为原则，以主机发出功率等于螺旋桨吸收功率为原则，二者的配合工作点既是，柴油机速度特性曲二者的配合

9、工作点既是，柴油机速度特性曲线与螺旋桨特性曲线的交点线与螺旋桨特性曲线的交点cabn（%）nHNH0二、航行条件变化时主机的工况1、航行阻力变化时主机的工况 80 60 40 208060402020406080正转矩M/Me负转矩 0 20 40 60 80 a b bcceeddADBCn/ne倒转转数正转转数2、主机换主机换向和船向和船舶倒航舶倒航时主机时主机的工况的工况第四章第四章 船用泵和油马达船用泵和油马达第一节第一节 船用泵概述船用泵概述一、泵的功用和分类一、泵的功用和分类功用：输送流体功用：输送流体,提高液体机械能提高液体机械能按用途分类：按用途分类：1、船舶通用泵、船舶通用泵

10、：为营运和船上人员生活服务为营运和船上人员生活服务有：压载泵、舱底水泵、消防泵、卫生水泵、淡水泵有：压载泵、舱底水泵、消防泵、卫生水泵、淡水泵2、船舶动力装置用泵：、船舶动力装置用泵：为动力装置服务为动力装置服务有：燃油驳运泵、燃油输送泵、主机冷却泵、主海水泵、有：燃油驳运泵、燃油输送泵、主机冷却泵、主海水泵、滑油泵、滑油驳运泵、发电柴油机冷却泵滑油泵、滑油驳运泵、发电柴油机冷却泵3、船舶辅助机械用泵、船舶辅助机械用泵为辅助机械服务，包括辅锅炉用泵，空为辅助机械服务，包括辅锅炉用泵，空压机用泵，制冷装置用泵，海水淡化装压机用泵，制冷装置用泵，海水淡化装置用泵，甲板机械用泵，防污染装置用置用泵，

11、甲板机械用泵，防污染装置用泵。泵。4、船舶专用泵、船舶专用泵特殊船舶用泵，包括货油船、挖泥船泥特殊船舶用泵，包括货油船、挖泥船泥浆泵、消防船消防船等浆泵、消防船消防船等按工作原理分类：按工作原理分类：1、容积式泵、容积式泵通过运动部件的位移使泵工作空间容积通过运动部件的位移使泵工作空间容积发生变化来吸排液体，把机械能传给液发生变化来吸排液体，把机械能传给液体达到输送液体的目的。包括往复泵、体达到输送液体的目的。包括往复泵、齿轮泵齿轮泵, 螺杆泵螺杆泵, 叶片泵和水环泵叶片泵和水环泵2、叶轮式泵、叶轮式泵包括离心泵包括离心泵, 轴流泵轴流泵,混流泵和旋涡泵混流泵和旋涡泵.3、喷射泵，包括水射水泵

12、、水射真空泵、喷射泵，包括水射水泵、水射真空泵、蒸汽（空气）喷射泵蒸汽（空气）喷射泵4、电磁泵，用电磁力输送液态金属，如原、电磁泵，用电磁力输送液态金属，如原子锅炉循环泵子锅炉循环泵二二. 泵的性能参数泵的性能参数1. 流量：单位时间内输送流体的量流量：单位时间内输送流体的量有：体积流量有：体积流量Q, 质量流量质量流量GG= Q kg/s2. 扬程扬程H（压头或水头）（压头或水头）单位重量液体通过泵后所增加的机械能。其包单位重量液体通过泵后所增加的机械能。其包括位能（括位能（Z）、动能（）、动能（V2/2g）、压力能）、压力能(p/ g)工作扬程表达式工作扬程表达式:gppHmgzgppHs

13、dsdsd/222hzgppHsrdr(Pdr-psr)/ g 吸排吸排液面间的压力头（吸液面间的压力头（吸排液面间的压差）排液面间的压差）Z排吸液面间的排吸液面间的高度差高度差h 吸排管中的吸排管中的管路阻力（水力损失）管路阻力（水力损失） 3. 转速转速指每分钟的回转数指每分钟的回转数.n r/min4. 功率和效率功率和效率1）输出功率：即有效功率）输出功率：即有效功率Pe，单位时间内泵实际传给液，单位时间内泵实际传给液体的能量。体的能量。.Pe= gQH=(pd-ps)Q2）输入功率：即轴功率）输入功率：即轴功率P，泵轴接收的功率，泵轴接收的功率3）效率：输出功率和输入功率之比）效率：

14、输出功率和输入功率之比 =Pe/P5. 允许吸上真空度允许吸上真空度指泵工作时指泵工作时, 所允许的最大吸入真空度所允许的最大吸入真空度Hs. 否则可能产否则可能产生汽化生汽化.影响因素影响因素: 大气压力降低大气压力降低, 液体温度升高液体温度升高(pv增加增加)或流或流量增加量增加, 都会使都会使 Hs减小减小. 因此因此, 必须有厂方试验标定值。必须有厂方试验标定值。允许吸上真空高度用允许吸上真空高度用Hs表示表示: Hs=Hs / g第二节 容积式泵一、往复泵1.往复泵的原理2、往复泵的流量和效率往复泵的流量和效率往复泵的容积效率：往复泵的容积效率： v=Q/Qt 往复泵的实际流量往复

15、泵的实际流量: Q=Qt v322222321444421/60mdDdDDAhmnSkAQeet3 3、往复泵的特点、往复泵的特点: :1 1） 具有较强的自吸能力具有较强的自吸能力. .2 2） 理论流量与压头无关理论流量与压头无关, , 只取决转速只取决转速, , 泵泵缸几何尺寸和作用次数缸几何尺寸和作用次数3 3）能产生很高的压头。）能产生很高的压头。 压头与尺寸，作用次数压头与尺寸，作用次数, , 转速无关转速无关, , 仅取决于外界负荷；额定排出压力仅取决于外界负荷；额定排出压力取决于泵的功率取决于泵的功率, , 强度和密封性能等强度和密封性能等. .4 4） 流量不均匀流量不均匀

16、, , 采用空气室、多作用采用空气室、多作用5 5）转速不能太高（）转速不能太高（200-300200-300转）转）6 6）结构复杂、易损件多）结构复杂、易损件多. .7 7）泵阀易被固体杂质摩擦和垫起）泵阀易被固体杂质摩擦和垫起二、柱塞泵1、径向柱塞泵工作原理、径向柱塞泵工作原理1)流量流量2）流量大小及）流量大小及方向的调节方向的调节3）瞬间流量不）瞬间流量不均匀，柱塞多均匀，柱塞多奇数时较均匀奇数时较均匀24d2、轴向柱塞泵工作原理、轴向柱塞泵工作原理1）流量大小及方向的调节）流量大小及方向的调节2）轴向柱塞泵结构紧凑、体积小、重量轻、变）轴向柱塞泵结构紧凑、体积小、重量轻、变量机构布

17、置方便、寿命长、应用广泛。量机构布置方便、寿命长、应用广泛。三、齿轮泵三、齿轮泵工作部件是相互啮合的齿轮工作部件是相互啮合的齿轮1、外齿轮泵的工作原理2、内齿轮泵的工作原理、内齿轮泵的工作原理齿轮泵的特点1、吸排方向取决于泵轴的回转方向、吸排方向取决于泵轴的回转方向2、有自吸能力，但因间隙较多，不如往复泵、有自吸能力，但因间隙较多，不如往复泵3、 理论流量与压力无关，由工作部件尺寸和转速决定理论流量与压力无关，由工作部件尺寸和转速决定4、 额定压力与转速、尺寸无关，取决于轴承强度、电机额定压力与转速、尺寸无关，取决于轴承强度、电机容量、密封性能。容量、密封性能。普通齿轮泵压力不能过高，否则影响

18、容积效率。高压普通齿轮泵压力不能过高，否则影响容积效率。高压齿轮泵，则应采取：齿轮泵，则应采取：(1). 采用液压装置自动补偿装置。采用液压装置自动补偿装置。(2). 采取平衡或减小径向力的措施，采用承载能力高采取平衡或减小径向力的措施，采用承载能力高的轴承，改善轴承冷的轴承，改善轴承冷 却条件等。却条件等。5、 流量连续，但有脉动。流量连续，但有脉动。 流量脉动率：流量脉动率：11% 27%。6、 结构简单，易损件少，耐冲击，工作可靠价格低廉，结构简单，易损件少，耐冲击，工作可靠价格低廉， 直接驱动高速回转。直接驱动高速回转。7、 因磨擦面较多，故适用于排送具有润滑性的油类。因磨擦面较多，故

19、适用于排送具有润滑性的油类。在船上，齿轮泵一般被用作排出压力不高、流量在船上，齿轮泵一般被用作排出压力不高、流量不大，以及对流量和排出压力的均匀性要求不很严的不大，以及对流量和排出压力的均匀性要求不很严的油泵，常作滑油泵、驳油泵以及液压传动中的供油泵油泵，常作滑油泵、驳油泵以及液压传动中的供油泵等。在船上高压齿轮泵用作液压泵。等。在船上高压齿轮泵用作液压泵。四、叶片泵四、叶片泵双作用叶双作用叶片泵属于卸片泵属于卸荷式叶片泵，荷式叶片泵，因作用在转因作用在转子上的液压子上的液压力完全平衡力完全平衡属非卸荷式叶属非卸荷式叶片泵，转子和片泵，转子和轴承承受不平轴承承受不平衡的径向液压衡的径向液压力力

20、第三节第三节 叶轮式泵叶轮式泵一、离心泵一、离心泵1、离心泵工作原理、离心泵工作原理2、离心泵特性曲线、离心泵特性曲线（定速特性曲线）（定速特性曲线）(1). QH曲线：是选曲线：是选择和使用离心泵的主择和使用离心泵的主要依据。流量可用节要依据。流量可用节流法调节。流法调节。(2). QP曲线：是合理曲线：是合理选择原动机功率和泵选择原动机功率和泵起动方式的依据。起动方式的依据。 (3). Q 曲线：是判曲线：是判断离心泵工作经济性断离心泵工作经济性的依据。的依据。离心泵的特点离心泵的特点1. 流量均匀，范围大，易调节。流量均匀，范围大，易调节。2. 转速高，结构简单、重量轻尺寸转速高，结构简

21、单、重量轻尺寸小，可靠，易管理、维修。小，可靠，易管理、维修。3. 对杂质不敏感，易损件少，能输对杂质不敏感，易损件少，能输送多种液体。送多种液体。4.没有自吸能力。可以封闭起动没有自吸能力。可以封闭起动。5. 流量随扬程而变。流量随扬程而变。6. 扬程取决于叶轮外径和转速。不扬程取决于叶轮外径和转速。不适合高扬程、小流量。适合高扬程、小流量。二、旋涡泵二、旋涡泵闭式旋涡泵闭式旋涡泵配闭式叶轮，配闭式叶轮，开式流道开式流道开式旋涡开式旋涡泵配开式叶泵配开式叶轮，闭式流轮，闭式流道。道。旋涡泵的特点旋涡泵的特点1)结构简单结构简单,重量轻体积小重量轻体积小,制造维护方便制造维护方便2)小流量高扬

22、程小流量高扬程(Q:0.111l/s,H:520m)是离心是离心泵的泵的24倍。倍。3）陡降的扬程和下降的功率特性曲线，不易）陡降的扬程和下降的功率特性曲线，不易节流，可采用变速和回流调节节流，可采用变速和回流调节4）有自吸能力）有自吸能力5）抗汽蚀性能较差）抗汽蚀性能较差6）效率低）效率低7）不易输送含固体颗粒和粘度高的液体）不易输送含固体颗粒和粘度高的液体应用：小流量、高扬程功率小、自吸的场合应用：小流量、高扬程功率小、自吸的场合 如，离心旋涡泵。如，离心旋涡泵。第四节第四节 油马达油马达油马达油马达:将油液的压力能转变为机械能输出的将油液的压力能转变为机械能输出的动力装置。动力装置。油泵

23、：油泵：将原动机输入的机械能转变为油液的压将原动机输入的机械能转变为油液的压力能。力能。原理上讲，容积式油泵都可以改为小扭矩高转原理上讲，容积式油泵都可以改为小扭矩高转速的油马达。速的油马达。一、油马达的工作性能一、油马达的工作性能1、转速：、转速：nt=60Q/q r/min n=60Q v/q r/min2扭矩：扭矩： Mt=pq/2 M=pq m /2 3、输出功率、输出功率 P=Mt=pQ 二、油马达的工作原理二、油马达的工作原理1、柱塞式油马达（高速小扭矩油马达）1）径向柱塞式油马达2）轴向柱塞式油马达2、活塞连杆式油马达、活塞连杆式油马达性能特点：性能特点：1、结构简单，零部件少，

24、耐冲击、对材料、结构简单，零部件少，耐冲击、对材料无特殊要求无特殊要求2、球铰和缸体流道工艺性差、球铰和缸体流道工艺性差3、径向力不平衡，机械效率及容积效率较、径向力不平衡，机械效率及容积效率较低，起动扭矩只达理论扭矩低，起动扭矩只达理论扭矩80 854、转矩和转速脉动率大，润滑油膜易受破、转矩和转速脉动率大，润滑油膜易受破坏，低速时会产生坏，低速时会产生“爬行现象爬行现象”（忽慢（忽慢忽快）忽快）5、最低稳定转速一般在、最低稳定转速一般在510 r/min3、静力平衡式油马达性能特点：性能特点：1、柱塞和五星轮基本不传递油压力，只是起保、柱塞和五星轮基本不传递油压力，只是起保证进排油空间密封

25、作用证进排油空间密封作用2、如压力环和五星轮的尺寸选择得当，柱塞、如压力环和五星轮的尺寸选择得当，柱塞、压力环和五星轮可实现油压的静力平衡压力环和五星轮可实现油压的静力平衡3、主要润滑面间的摩擦力大为减少，适用于高、主要润滑面间的摩擦力大为减少，适用于高压，且工作可靠，使用寿命长压，且工作可靠，使用寿命长4、转矩、转速的脉动率小（、转矩、转速的脉动率小（5），不存在油膜），不存在油膜破坏问题破坏问题5、低速稳定性好，最低达、低速稳定性好，最低达2 r/min6、工艺性好（取消球铰及壳内不设流道）、工艺性好（取消球铰及壳内不设流道）7、可采用双列结构，使轴承负荷大大减轻、可采用双列结构，使轴承负

26、荷大大减轻8、可实现两级变量、可实现两级变量9、可做成壳转式和双输式轴式，适用不同需要、可做成壳转式和双输式轴式，适用不同需要缺点：五星轮所需空间大，排量相同时，外形尺缺点：五星轮所需空间大，排量相同时，外形尺寸和重量较大寸和重量较大4、内曲线式油马达性能特点：性能特点：1、导轨曲线选用合适，瞬时进油量能保持不变，、导轨曲线选用合适，瞬时进油量能保持不变，可获得十分均匀的扭矩和转速可获得十分均匀的扭矩和转速2、很好的低速稳定性，最低可达、很好的低速稳定性，最低可达0.5r/min3、只要柱塞数目和作用次数、只要柱塞数目和作用次数k能被能被2整除（也就整除（也就可以分成对称的每组为偶数的可以分成

27、对称的每组为偶数的m组作用在定子、组作用在定子、转子、配油轴上的径向力就可以完全平衡，可转子、配油轴上的径向力就可以完全平衡，可减小摩擦，延长使用寿命，提高机械效率，起减小摩擦，延长使用寿命，提高机械效率，起动扭矩可达理论扭矩动扭矩可达理论扭矩90 984、可做成双列或三列的结构油马达，每个柱塞、可做成双列或三列的结构油马达，每个柱塞的作用次数大，能实现较大排量和输出扭矩的作用次数大，能实现较大排量和输出扭矩5、可做成壳转式，可改变柱塞列数或改变一列、可做成壳转式，可改变柱塞列数或改变一列油缸的有效作用次数实现有级变量油缸的有效作用次数实现有级变量特点：对材料和工艺要求高，结构较复杂特点：对材料和工艺要求高，结构较复杂