螺旋桨安装工艺制定与关键参数分析毕业论文
2021-09-27 12:09
摘 要
船舶推进系统是船舶动力系统的关键部分，而螺旋桨是船舶推进装置的重要组成部件，它将发动机所产生的旋转动力转换成船舶行驶的推进动力。螺旋桨与轴的安装工艺质量会直接影响船舶航行时的性能和安全。大型船舶螺旋桨与轴采用液压无键连接是当下的主流安装方式，其具有工作可靠、使用寿命长、制造安装方便、密封良好 、可减少海水对螺旋桨轴的腐蚀等优点。这种液压无键安装方式不仅提高了螺旋桨装配拆卸的工作效率，还提高了安装时的工艺质量；但由于其体积大、安装负荷高及安装环境复杂，其安装关键参数的准确确定和精确控制仍存在许多问题需要解决。
本文以提高安装工艺质量为最终目的，对比分析了各个主流船级社对螺旋桨液压安装的规范和标准，优化安装工艺流程。运用Matlab编程软件对压入量、轴向压力、径向压力等关键参数用中国船级社标准和厚壁圆筒理论分别进行了计算，并且对比实验数据，完成分析。利用相似理论对试验台的桨毂模型进行了优化设计，并绘制了试验台模型的桨毂零件图。
通过本文的研究分析，明确了液压安装工艺流程对最终安装质量的影响因素，找到了关键参数在实际安装过程中与按照不同计算标准的理论计算值的差异及原因，进行了试验台螺旋桨桨毂模型安装实验，分析了实验数据和理论计算数据的差异原因，以便提高安装工艺质量，从而提高船舶的使用性能。
关键词：船舶螺旋桨；液压无键安装；安装工艺；关键参数；试验台设计
Abstract
The ship propulsion system is the key part of the ship power system, and the propeller is an important component of the ship propulsion device, which converts the rotating power generated by the engine into the propulsion power of the ship. The quality of propeller and shaft installation will directly affect the performance and safety of the ship.Large marine propeller shaft and the hydraulic keyless connection is the current mainstream of installation, which has the advantages of reliable,long life,convenient installation and manufacturing,good sealing, reducing the corrosion of seawater on propeller shaft, etc.The hydraulic keyless installation method not only improves the propeller assembly and disassembly work efficiency, but also improve the installation process quality; but due to its large size, installation of high load and installation of complex environment, its installation key parameters determined accurately and precisely control there are still many problems to be solved.
In this paper, to improve the quality of the installation process as the ultimate goal, the comparative analysis of the various mainstream classification society on the propeller of the installation of the specifications and standards, optimize the installation process.Using Matlab programming software, the key parameters such as pressure, axial pressure and radial pressure are calculated by using the theory of China Classification Society and the thick wall cylinder, and compared with the experimental data.Using the optimized design model of similar hub test theory, and draw the hub part drawing test model.
Through the research analysis, clear the hydraulic installation process for final installation, the factors influencing the quality of, find the key parameters in the actual installation process and in accordance with the different standards for the calculation of theoretical calculation value and the reasons of the differences, the model of test and propeller hub mounted experiment, analyzes the experimental data and the theoretical calculation of the cause of the difference of the data, in order to improve the installation quality, so as to improve the ship performance.
Key words: ship propeller; hydraulic keyless installation; installation; key parameters; test rig design
主要符号一览表
主机额定功率（kw） | n | 主机额定功率时转速（r/min） | |
T | 螺旋桨推力（N） | Q | 螺旋桨扭矩（kg.m） |
K | 桨轴锥部锥度 | L | 套合接触长度（mm） |
d | 桨轴长度中心处直径（mm） | d | 桨毂长度中心处直径（mm） |
E | 桨轴材料的弹性模量（N/mm） | E | 桨毂材料的弹性模量（N/mm） |
桨轴材料的线膨胀系数（/℃） | 桨毂材料的线膨胀系数（/℃） | ||
桨轴材料的泊松比 | 桨毂材料的泊松比 | ||
A | 桨轴理论接触面积(mm) | 液压螺母接触面积(mm) | |
螺旋桨内孔刚度 | 桨轴材料屈服点强度(N/mm) | ||
接合面摩擦系数 | 在有膨胀油时的摩擦系数 | ||
S | 在35℃时防滑移的摩擦安全系数 | t | 安装温度（℃） |
P | 接触面压强（MPa） | P | 安装起始点油压（MPa） |
S | 轴向压入量（mm） | n | 液压螺母柱塞个数 |
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外发展动态 3
1.4 研究内容 5
1.4.1 研究目标 5
1.4.2 技术路线 7
1.4.3 论文的主要工作 8
第二章 螺旋桨无键安装工艺流程 9
2.1 影响安装质量的因素分析 9
2.2 提高安装质量的措施 11
2.3 螺旋桨液压无键安装工艺流程制定 16
2.4 本章小结 20
第三章 螺旋桨无键安装关键参数计算与分析 21
3.1 关键参数简介 21
3.2 关键参数计算标准与分析 22
3.2.1 各船级社关键参数计算公式对比分析 22
3.2.2 中国船级社关键参数计算值 24
3.2.3 厚壁圆筒理论介绍与关键参数计算 26
3.3 对比分析中国船级社和厚壁圆筒计算值的差异和原因 33
3.4 本章小结 34
第四章 螺旋桨无键安装实验模型建立和分析 35
4.1 设计螺旋桨安装原理图 35
4.2 进行螺旋桨安装实验 42
4.3 分析实验值和计算值的差异和原因 48
4.4 本章小结 52
第五章 论文总结和展望 53
5.1 总结 53
5.2 展望 53
参考文献 55
致 谢 57
附录A：matlab计算程序 58
附录B：实验台螺旋桨桨毂设计说明 64
- 绪论
1.1 引言
随着船舶的发展，船舶越来越趋于大型化，相应船舶使用的螺旋桨的质量和尺寸也越来越大。因此，螺旋桨的安装越发困难，但是所要求的安装质量却越来越高，特别是在螺旋桨轴和桨毂这个地方的安装配合问题也越来越多、越来越难。为了简化安装时的人力操作、提高安装效率和安装质量，螺旋桨的传统安装工艺已经发展成为了现代工业安装工艺。
螺旋桨在桨轴和桨毂上的安装方式有无键安装和有键安装两种。在安装螺旋桨桨毂到桨轴的时候，通过液压螺母将高压油从轴向、径向的油孔注入桨毂和桨轴的配合面的安装方式是湿式安装。而另一种不用高压膨胀油直接推入桨毂的安装方式是干式安装。一般来说，无键联接螺旋桨的安装都采用湿式安装，有键联接螺旋桨的安装采用干式安装。
