《主推進動力裝置》

第十一章推進軸系第三節齒輪箱和聯軸器

包括：齒輪傳動裝置聯軸器離合器制動器等等作用：匯集和分配主機功率變速主機和螺旋槳離合正倒車換向減振、隔振齒輪傳動裝置

輔助功率齒輪傳動裝置

正倒車減速齒輪傳動裝置

減速齒輪傳動裝置

一、齒輪箱（一）齒輪箱的基本知識1、定義：

齒輪箱，又名變速箱，是一種動力傳達機構，通過不同齒數的齒輪嚙合，將主機的轉速轉換到螺旋槳需要的轉速，并能改變軸系轉矩的機構。

2、作用：a、減速，就是常說的減速齒輪箱。b、改變傳動方向，例如用兩個扇形齒輪可以將力垂直傳遞到另一個轉動軸，例如Z型傳動c、改變轉動力矩，同等功率條件下，速度轉的越快的齒輪,軸所受的力矩越小，反之越大。d、離合功能，可以通過分開兩個原本嚙合的齒輪,達到把主機與螺旋槳分開的目的。。e、分配動力，例如可以用一臺發動機，通過齒輪箱主軸帶動多個從軸，從而實現一臺發動機帶動多個負載的功能。3、齒輪箱分類：

齒輪齒輪箱蝸桿齒輪箱行星齒輪箱圓柱齒輪齒輪箱圓錐齒輪齒輪箱圓錐—圓柱齒輪齒輪箱圓柱蝸桿齒輪箱圓弧齒蝸桿齒輪箱錐蝸桿齒輪箱蝸桿—齒輪齒輪箱漸開線行星齒輪齒輪箱擺線齒輪齒輪箱諧波齒輪齒輪箱a、按齒輪形狀分類b、按變速次數分類船用齒輪箱的分類減速齒輪箱倒順減速齒輪箱幷車減速齒輪箱船用齒輪箱的作用減速倒順離合幷車分車齒輪箱傳動齒輪傳動裝置的組成、作用、類型組成：倒順減速齒輪、離合器、彈性聯軸器及相應的潤滑冷卻系統。作用：減速、變速、倒車、離合、減振類型：減速齒輪箱、倒順減速齒輪箱、并車齒輪箱1、減速齒輪箱

類型：單級減速齒輪箱：垂直異心，水平異心兩級或多級減速齒輪箱行星齒輪減速箱單級減速齒輪箱作用、類型1、單級：垂直異心，水平異心2、兩級或多級：燃氣輪機或蒸汽輪機裝置通常采用。（1）單級減速齒輪箱單級齒輪箱結構形式：水平異心（1）單級減速齒輪箱單級齒輪箱結構形式：

垂直異心NBC5700（垂直異心）PMG540（水平異心）水平剖分組裝透視圖一級圓柱齒輪齒輪箱組裝錄像圖17異心齒輪減速器1-柴油機2-彈性聯軸器3-氣胎制動器4-減速器5-推力軸承減速齒輪傳動裝置

異心齒輪減速器

特點：結構簡單、主機重心低，可保證雙機雙槳船主機間的距離。

圖18同心齒輪減速器1-柴油機2-彈性連軸器3-減速器4-推力軸承A-輸入軸B-輸出軸減速齒輪傳動裝置

同心齒輪減速器

特點：所占面積小，但傳動效率低，結構復雜，成本高。

NBC6000B（偏心）YBF10-1470（一進多出）（2）兩級或多級減速齒輪箱（3）行星齒輪減速箱行星齒輪減速器1-太陽輪2-行星齒輪3-內齒體4-殼體5-軸承6-系桿7-輸出軸8、9、10-軸承11-驅動軸行星齒輪減速箱工作原理

驅動源以直接或連接方式啟動太陽齒輪，太陽齒輪將組合于行星架上的行星齒輪帶動運轉。整組行星齒輪系統沿著內齒輪環自動繞行轉動，行星架連結出力軸輸出達到減速目的。更高減速比則借由多組階段齒輪與行星齒輪倍增累計而成減速齒輪傳動裝置行星齒輪減速器

特點：尺寸小、能量輕、可傳遞大功率大扭矩，傳動效率高。

行星減速機相較于傳統齒輪減速機的優勢：

1、體積小，重量輕。一般的減速機體積較大，傳動效率不高，行星減速機的結構比較緊湊，回程間隙小、體積小，安裝方便且承載能力高，用途會更加廣泛一些，一般應用于伺服、步進、直流等傳動系統中。

2、高扭力、耐沖擊：行星齒輪的結構異于傳統行星齒輪的運轉方式。傳統齒輪僅依靠兩個齒輪間極少數點接觸擠壓驅動，所有負荷集中于相接觸的少數齒輪面，容易產生齒輪的摩擦和斷裂。而行星減速機具有六個更大面積齒輪接觸面360度均勻負荷，多個齒輪面共同均勻承受瞬間沖擊負荷，使其更能承受較高扭力沖擊。

3、一般減速機和行星減速機的工藝上來講，行星減速機做工精細，精度較高，行星減速機的箱體采用球墨鑄鐵，大大提高了箱體的鋼性及抗震性。

4、行星減速機比一般的減速機要使用壽命長而且運行中產生的噪音會相對較小。因為行星減速機輸出轉矩最高可以達到2600000Nm，齒輪均采用滲碳或碳氮共滲處理，得到最佳的耐磨性和耐沖擊韌性。

5、在做工工藝的基礎上，行星減速機的性價比更高，不過這一點主要取決于對減速機精度與力矩大小的要求。2、離合倒順減速齒輪箱倒順減速齒輪箱平行軸式：體積大，傳動扭矩大多片式摩擦離合、倒順、減速箱工作原理1-輸入軸法蘭；2-輸入軸；3-返回油缸；4-活塞；5-順車離合器外殼；6、18-倒車齒輪；7-從動摩擦片組；8-主動摩擦片組；9-空心套軸；10、16-順倒車小齒輪；11-滾動軸承；12、13-油孔；14-輸出軸法蘭；15-輸出軸大齒輪；17-倒車離合器外殼3、幷車傳動減速齒輪箱四、并車機組雙機并車減速裝置示意圖1-柴油機2-彈性聯軸器3-氣胎離合器4-減速器5-液力耦合器減速齒輪傳動裝置

雙機并車減速裝置

特點：船舶生命力強，可單機運行，提高裝置壽命，節油尺寸小、重量輕，功率大結構復雜，負荷不易分配均勻，控制復雜船用齒輪箱主要技術性能參數′?

標定傳遞能力(kw/(r/min))?

標定輸入轉速(r/min)?

輸入軸、輸出軸的轉向?

減速比PPebM=9.55eb=9.55′nnebebni=

1n2?

標定螺旋槳推力(kN)?

中心距?

允許工作傾斜度(°)?

換向時間(s)?

操縱方式?

重量與尺寸6下午3時15分48秒式中：

n1為輸入軸的轉速

n2為輸出軸的轉速減速比表示了減速器的減速程度，大功率行星齒輪減速器的i=3～12之間傳動比：下圖齒輪系中Z1=20，Z2=40，Z3=20，Z4=60，傳動比i14傳動比：大功率中速柴油機的轉速在300—600r.p.m，為了獲得高的推進效率（螺旋槳以80r.p.m以下轉速運轉時效率最高）。所以采用了齒輪箱減速的間接動力傳遞方式。一臺中速柴油機驅動一個螺旋槳單機單槳（齒輪減速器）雙機雙槳兩臺中速柴油機驅動一個螺旋槳齒輪減速器雙機單槳（齒輪減速器）四機雙槳大功率行星齒輪齒輪減速器減速齒輪箱的選擇1、按推進系統形式選擇減速齒輪箱的功能減速齒輪箱應具有的功能推進系統形式減速帶離合器、可逆轉、內置推力軸承不可逆轉柴油機—減速齒輪箱—定距漿不可逆轉柴油機—減速齒輪箱—調距漿

減速、內置推力軸承不可逆轉柴油機—減速齒輪箱—調距漿

減速、內置推力軸承、具有（連軸帶發電機）PTO雙機單槳應采用雙進單出并車齒輪箱32下午3時15分48秒減速齒輪箱的選擇2

按推進系統布置的尺寸要求選擇減速齒輪箱的結構形式減速齒輪箱結構形式推進系統的尺寸特征螺旋槳中心高低位置適中、

可采用輸入、輸出在同一軸機艙上下部位尺寸足夠螺旋槳中心位置偏低、機艙

應采用高輸入、低輸出的垂下部受到結構限制

直偏心減速齒輪箱螺旋槳中心位置無法進一步

應采用輸入、輸出在水平方線上的減速齒輪箱降低、機艙高度有限制向的水平偏心減速齒輪箱減速齒輪箱的選擇?

3.按船舶吃水、航速（螺旋槳的最大可能直徑）及主機轉速大小考慮適當的減速比。?

4.算出傳扭能力，即輸入額定功率（kW或BHP）/輸入轉速（r/min）。?

5.在所有型號的減速齒輪箱選擇圖表上（注意船級社的不同）查出具體規格。?

6.在名義減速比的基礎上進一步查出實際減速比。?

7.根據實際減速比核算具體規格的正確性，并核定減速齒輪箱實際輸出轉速。（1）系統檢查——按油水系統管路圖檢查工作油管、潤滑油管、冷卻水管、備用油泵、過濾器、各種閥件及儀表等的工作狀態。（2）油位檢查——以量油尺上有油位標志為準。若油位太低，則油泵有吸入空氣有可能；若油位太高，齒輪浸入油池太深。（3）動車前檢查——將齒輪箱換向操作手柄推到“空車”位置，對主機和尾軸或中間軸盤車，檢查主機和螺旋槳是否運轉自如。（4）起動主機，先低速空車運轉5min，然后將操作手柄推到“順車”或“倒車”位置，各運轉5min。檢查油壓，空車時壓力為0.2~0.6MPa。壓力的提高是通過兩級壓力調節閥來實現的。兩級壓力調節閥用以保證驅動齒輪箱平穩無沖擊地換向，以保護動力裝置。4、船用齒輪箱的維護和管理（5）定期檢查地腳螺栓（6）齒輪箱的工作油壓力視所配的主機功率不同而調整，按說明書的規定操作。（7）在單獨安裝油泵的情況下，第一次開動之前，須在各管路系統中串油約2h。齒輪箱入口處應嵌上一只細濾網，用來過濾管路中殘留的雜物。當油管直徑大于20mm時，細濾網還應有帶孔圓板支撐。圓盤由厚度2mm的鋼板制成，并在表面上布滿直徑為8mm的孔，以防止油泥積累過多細濾網被壓壞。在泵串油時，可檢查外部關系是否有泄漏。（8）齒輪箱應先在部分負荷工況下運轉，轉速緩慢提高，然后滿負荷運轉，再調節冷卻水流量，直到保持恒溫為止。4、船用齒輪箱的維護和管理4.船用齒輪箱的維護管理1）系統檢查檢查工作油管、潤滑油管、冷卻水管、備用油泵、過濾器、各種閥件及儀表；2）油位、油質檢查3）動車前檢查保證轉動自如，運行時負荷逐步加大；4）動車試驗起動主機低速轉5min、正、倒車各轉5min，應平穩無沖擊；查油壓，應符合說明書規定；5）定期查地腳螺釘第三節齒輪箱和聯軸器二、聯軸器聯軸器的作用：將推力軸、中間軸和尾軸連接成為整體簡述44下午3時15分48秒聯軸器的分類：1、剛性聯軸器?

剛性聯軸器是由剛性傳力件構成，各聯接件之間不能相對運動，因此不具備補償兩軸線相對偏移的能力，只適用與被聯接兩軸在安裝時能嚴格對中，工作時不產生兩軸相對偏移的場合，剛性聯軸器無彈性元件，不具備減振和緩沖功能，一般只適用于載荷平穩并無沖擊振動的工況條件。?

剛性聯軸器亦稱之為固定式剛性聯軸器–

凸緣聯軸器–

徑向鍵凸緣聯軸器–

平行聯軸器–

夾殼聯軸器–

套筒聯軸器?

剛性聯軸器一般結構簡單，制造成本較低。?

選用剛性聯軸器是應盡量減少被聯接兩軸軸線對中的誤差，為了減少附加載荷對聯軸器的影響，應盡量減少聯軸器和軸承之間的距離。1）凸緣聯軸器（法蘭盤）?

整鍛式凸緣聯軸器結構圖?

焊接凸緣聯軸器焊接結構尺寸圖53使用有鍵可拆法蘭式聯軸節和液壓聯軸節，此類結構復雜，但使用效果好。2）有鍵可拆法蘭式聯軸器

法蘭盤連接方式通常兩類螺栓連接，一種上常見的緊配螺栓，安裝時需要干冰冰凍，另一種是液壓膨脹螺栓，使用效果好，但是拆裝復雜。3）夾殼形聯軸器?

夾殼形聯軸器的橫截面尺寸比凸緣聯軸器小，軸向長度大，自重為凸緣聯軸器的1.5～2.0倍。?

一般用于中小功率的船舶軸系上。?

夾殼聯軸器的優點是裝拆容易。拆卸時不需要將軸作軸向移動，徑向間隙小，對中好。?

材質用鑄鋼ZG30、ZG35或鍛鋼35號。4)液壓聯軸器?

常用液壓聯軸器有–液壓套筒聯軸器–液壓法蘭聯軸器?

優點：–裝配的兩零件間不產生直接摩擦，配合質量好；–拆卸時也不致損壞零件及影響第二次裝配質量；–配合面間取消了鍵槽，提高了連接強度，簡化了加工工序；–不用法蘭和連接螺栓，改善了軸系結構；–拆裝比較方便。?

液壓套筒聯軸器典型結構圖

dMark！4）OK-HB聯軸節4）OK-HB聯軸節OK-HB聯軸節主要是由兩只高強度優質鋼的套子組成，一個薄壁的內套和一個厚壁的外套。薄壁內套的外表面有輕微的錐度，其錐度與外套內孔的錐度一致。內套的內孔直徑比軸的直徑稍大一點，可以在拆裝時使軸能容易地通過。另外螺在內套小端的大螺母及油封和內外套組成一個密封腔室。原理密封腔室如果壓進液壓油，將推動外套與內套做相對運動，由于內外套的配合面的錐形，所以它們軸向相對移動產生了徑向的相互作用，使內套直徑縮小（受壓縮），外套直徑變大，內套直徑縮小結果使其與軸產生過盈，同樣內外套的配合也產生了過盈。在裝配過程中為了減少內外套軸向相對移動時的摩擦阻力，利用高壓油作用到內外套的配合錐面上，使配合面產生了一層薄油膜克服摩擦作用，當外套直徑達到正確的位置時，徑向油泵減壓泄油，使得內外套之間保持正常的摩擦作用。外套接觸面的錐度在1:80左右，遠遠小于它們之間靜摩擦角，加上安裝至設計位置，內、外套之間、內套與軸之間有很大的過盈應力作用，在軸系運轉時，產生的摩擦力足以用來傳遞扭矩或克服拉力作用，而不產生滑動，使聯軸節實現其功能。拆OK-HB聯軸節時是很簡單的。高壓油注壓進聯軸節內外套之間，減少了摩擦作用，且由于錐面的因素，高壓油作用在外套上有一個軸向分力，導致外套從錐面下滑；而軸向液壓單元產生的作用力是上面軸向分力的平衡力，通過控制油腔放油速度，來控制外套的下滑速度，防止其滑得過快。下圖為拆卸原理圖液壓聯軸器（剛性聯軸器）拆裝3.OK-HB聯軸節準備油泵：一只低壓大流量的泵（300kg/cm2），根據說明書要求準備幾只SKF油泵或高壓大流量的風（電）動泵（2500kg/cm2），適當的油管、接頭了解錐形內套與外套的安裝距離A3（圖1），錐形內套與尾軸的安裝距離A2（圖2）及安裝后的外徑膨脹量Δ值。（a）先將聯軸節的油孔轉向上面，然后將中間軸與尾軸支撐起來。（b）用壓縮空氣向軸向推力油缸內沖氣，使油缸內密封板復位。（c）按圖1將1#軸向推力油泵，和2臺3#徑向擴張油泵，分別用相配套的油泵連接起來，在軸向油缸另一側安裝好2#回油閥及回油管，并準備器皿接住回油。（d）打開聯軸節中間油孔絲堵，分別用每臺3#油泵向油道內沖油，直到中間油孔油大量的油溢出為止，在將絲堵堵死（e）啟動1#軸向油泵，向軸向推力油缸內壓油，當2#回油閥有油溢出時，關閉2#回油閥，軸向油缸繼續加壓到20Mpa停止，之后用2臺3#油泵對聯軸節徑向加壓擴張，直到錐形內套大端外徑有油滲出時，迅速的打開2#回油閥，此時外套將緩緩地從內套上滑下來。582、彈性聯軸器

1）彈性聯軸器作用：

a.改變軸系自振頻率，使主機在使用轉速范圍內不出現共振轉速

b.改善減速齒輪箱的工作條件（如果有）

c.補償軸系的安裝誤差和船體變形造成的誤差減少附加應力

d.隔音、隔振、隔熱、電器絕緣2）彈性聯軸器種類

a.伏爾肯（Vulkan）型橡膠聯軸器

b.卷簧彈性聯軸器

c.蓋斯林格（Geislinger）高阻尼簧片型

伏爾肯型橡膠聯軸器1-主動法蘭2-橡膠環3-壓緊環4-從動法蘭卷簧彈性聯軸器卷簧彈性聯軸器蓋斯林格高阻尼簧片式聯軸器1-花鍵軸2-側板3-限位塊壓緊螺栓4-錐形環5-外套圈6-彈簧片7-限位塊8-帶法蘭側板液力耦合器的聯軸器型

工作腔中充油量不變，對從動軸及主動軸只起連接作用。摩擦離合器的分類按結合力的來源分按摩擦面的形狀分

a.機械式-靠機械傳動裝置使摩