发布时间 : 星期六 文章船舶轴系强度计算更新完毕开始阅读
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图3.5螺旋桨键的尺寸
1．键的宽度b及键槽的深度t可参考《机械零件设计手册》，根据艉轴的直径来选取。这里查得键的各个参数为：
b=24mm, h=14mm, t=7.0mm, t1=7.2mm, D=83mm, L=180mm 2．键的几何尺寸计算：
D?D2?b2由图知： a= mm
283?832?242 = mm
2 =1.77 mm 3．键与轴槽的压应力：
设轴槽面上受到的作用力为pjy，则：
t?a??D pjy???t??=T
22??2T
D?t?a因此键与轴槽面的压应力为：
pjy=
?jy=
2T
?D?t?a??t?a?L =
2?1570.3
?83?7?1.77???7?1.77??180?10?9 =44.94 Mpa
对于回转式发动机，?jy＜0.6?s=0.6?285=171 Mpa,符合规范的要求。 4．键与毂槽的压应力： 设毂槽面上的作用力为p1，则
?t?aD? p1??1??a??T
2?2? p1=因此键与毂槽的压应力为： ?1?2T
(D?t1?a)(t1?a)L2?1570.3
(83?7.2?1.77)?(7.2?1.77)?180?10?92T
D?t1?a =
=22 Mpa
对于铜质螺旋桨，?1＜98.1 Mpa,所以符合要求。 综合所述，螺旋桨键的强度达到要求。
3.8 轴系强度校核：
1．实船轴系的受力极其复杂，主要负荷有主机扭矩、螺旋桨推力、轴的重量、螺旋桨的重量，联轴节重量及轴承的反作用力等。它们不仅是静负荷，而且还有附加的动负荷的作用。以下是一种近似的强度计算方法，它主要是计算出传动轴在静负荷条件下的合成应力，再引用实际经验所确定的安全系数来考虑动载荷的作用。这种方法校核强度，虽然与实际的情况有一定的误差，但是计算的结果还是比较可靠的，能解决一定的实际问题，所以仍被广泛采用。 2．螺旋桨轴因受螺旋桨自身重力的作用及旋转时动载荷的作用，且与海水接触，故受力复杂。因此桨轴工作条件恶劣，往往是轴系工作的薄弱环节。对螺旋桨轴的强度计算，首先最重要的是确定螺旋桨轴的危险截面。对于一般船舶，螺旋桨轴的危险截面在E—E处。但对于小型船舶，有时螺旋桨两个轴承的间距较大，而桨的重量又比较轻，所以桨轴的的最大弯曲应力值就有可能不在截面E—E处，而在两轴承间的某个截面K—K处。因此必须同时计算这两个截面，通过比较确定其最危险，并校核其强度。
(1).螺旋桨及螺旋桨轴自重产生的弯曲应力： 如下图所示，螺旋桨的受力形式可简化成简支梁的形式，这里将艉轴视为等直径的平滑圆轴，假设后轴承支点是轴承长度的中点以简化计算。
RAEEKKRBQBL1RAqRBQBQxMx 其中：
QB—螺旋桨及其附件所受的重力，QB=1960 N；
C—螺旋桨中心至后轴承支点的距离，m；(由艉轴艉管总图知C=0.434m)
L1—后轴承的长度，L1=0.573m； X—后轴承中点至K—K截面的距离,m；
RA—后轴承的反作用力，N；
L—螺旋桨轴两轴承之间的距离，m；(由艉轴艉管总图知L=6.578m) q—轴自身重量产生的均匀载荷，
q=0.0062d2 kg/m；
其中： d—艉轴直径，mm； 所以 q=0.0062?902=50.22 kg/m
截面E—E处的弯矩计算：
由材料力学的知识可以得到截面E—E处的弯矩为：
L?Lq?L??ME＝－QB?C?1?+RA?1－?C?1? N·m
2?2?22??2这里采用力矩平衡法来求轴承的支反力RA，由∑MB=0，得：
1 QB?L?C??qL2－RA?L=0
21QB?L?C??qL22所以 RA＝ L代如数据，得：
11960??6.578?0.434???50.22?6.57822 RA＝ 6.578 ＝2254.5
0.57350.22?0.5730.537???－ME＝－1960??0.434????0.434? ?+2254.5?22?2??2?2＝－779.3 N·m
截面K—K处的弯矩计算：
由图知，截面K—K处的弯矩为：
1MK＝－QB?C?X?+RA?X－qX2
2令
dMKR?QB＝0, 则： X＝A dXq代入原式中，得： MK＝－CQB+代入数据，得：
MK＝－1960?0.434? ＝12.9 N·m
此处计算的弯矩值为负值，说明弯矩的方向是逆时针的，而在计算合成应力时不予考虑其符号。因此通过比较可知：截面E—E处的弯矩值较大，所以E—E截面为危险截面，应对其进行强度校核。
设螺旋桨轴E—E处的抗弯截面模量为W，则：
12??2254.5?1960?
2?50.221?RA?QB?2 2q