船舶軸系無鍵聯(lián)接與有鍵聯(lián)接的性能對比分析

摘 要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，船舶軸系的無鍵聯(lián)接在船舶工藝的加工過程中的應(yīng)用越來越廣泛。本文通過對船舶軸系的無鍵聯(lián)接和船舶軸系的有鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)形式的分析，對有鍵聯(lián)接與無鍵聯(lián)接的設(shè)備成本、安裝拆卸以及制造工藝等進(jìn)行了分析研究。通過對比，我們發(fā)現(xiàn)無鍵聯(lián)接具有設(shè)備成本低、工藝簡單以及安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，為進(jìn)一步的推進(jìn)船舶軸系的無鍵聯(lián)接奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：船舶軸系；無鍵聯(lián)接；有鍵聯(lián)接；性能對比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.188

船舶的大軸和尾軸的連接是通過錐連接來實(shí)現(xiàn)的，在整個的修理過程中，聯(lián)軸器的裝復(fù)精度對保證整套設(shè)備的正常運(yùn)行意義重大。聯(lián)軸器的裝復(fù)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，必須通過測量來確定所需要的數(shù)據(jù)。

1 船舶軸系無鍵聯(lián)接與有鍵聯(lián)接在結(jié)構(gòu)形式上的不同

有鍵聯(lián)接的螺旋槳軸、螺旋槳槳轂以及可拆聯(lián)軸節(jié)之間是通過鍵來實(shí)現(xiàn)聯(lián)接的，它的傳遞主機(jī)形成轉(zhuǎn)矩。

無鍵聯(lián)接的螺旋槳軸、螺旋槳槳轂以及液壓聯(lián)軸節(jié)相互之間沒有鍵，它的安裝是通過高壓油推動螺旋槳槳轂或者聯(lián)軸節(jié)作徑的擴(kuò)張變形來實(shí)現(xiàn)的。在軸向位移的過程中，使螺旋槳槳轂或者聯(lián)軸節(jié)的內(nèi)孔和螺旋槳軸之間形成盈配合的傳遞轉(zhuǎn)矩。無鍵聯(lián)接的一個顯著特點(diǎn)就是擁有非常高的聯(lián)接強(qiáng)度，更重要的是其能傳遞非常大的力和轉(zhuǎn)矩。無鍵聯(lián)接在結(jié)構(gòu)上非常的簡單，對其進(jìn)行加工或者裝拆都非常的方便，而且無鍵聯(lián)接的傳動性也非常的可靠。正是由于無鍵聯(lián)接有如此多的優(yōu)點(diǎn)，才使得其漸漸的取代了傳統(tǒng)的有鍵聯(lián)接。目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無鍵聯(lián)接在大軸徑的船舶軸系聯(lián)接中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

2 船舶軸系無鍵聯(lián)接的優(yōu)勢

2.1 船舶軸系無鍵聯(lián)接的成本低

通過對船舶軸系無鍵聯(lián)接和船舶軸系有鍵聯(lián)接的深入研究我們發(fā)現(xiàn)，在推進(jìn)柴油機(jī)機(jī)組的技術(shù)參數(shù)完全一樣的情況下，如果使用無鍵聯(lián)接的方式，那么螺旋槳軸以及中間軸的直徑會比使用有鍵聯(lián)接的方式小，大約小二十毫米到三十毫米左右。由于螺旋槳軸和中間軸的直徑減小，從而使得和螺旋槳軸相配套的艉軸密封，這也就在很大程度上降低了艉軸管和艉管軸承等設(shè)備的價格，進(jìn)而降低了船舶軸系的聯(lián)接成本[2]。

2.2 船舶軸系無鍵聯(lián)接的加工工藝簡單

運(yùn)用有鍵聯(lián)接的方式，需要在螺旋槳軸上對鍵槽進(jìn)行加工，并要求和螺旋槳槳轂相配的鍵槽的前端保持平滑，形成一種湯匙的形狀。對鍵槽的高度要求非常的高，即每一個位置的偏差都必須小于0.1毫米，所有的誤差加起來不得超過0.25毫米；鍵槽的寬度也必須保持一致，允許的誤差范圍要控制在0.02毫米到0.05毫米之間；鍵槽兩側(cè)面以及軸中心面的平行度的公差不能超過0.01毫米。由此可知，采用有鍵聯(lián)接的方式，工程的加工工藝難度非常的大，而且工藝非常的復(fù)雜，極易導(dǎo)致出現(xiàn)報廢的情況，既增加了加工工藝的成本與難度，也造成了資源的浪費(fèi)[3]。相反，如果采用無鍵聯(lián)接的方式，那么螺旋槳軸的加工工藝就非常的簡單了，從而在很大程度上降低了加工工藝的成本與難度，提高了資源的利用效率。

2.3 船舶軸系無鍵聯(lián)接無需進(jìn)行錐度研配

船舶軸系的有鍵聯(lián)接，需要對可拆聯(lián)軸節(jié)的錐孔和螺旋槳軸的錐體進(jìn)行著色研配，而且必須得進(jìn)行均勻的著色，實(shí)際的接觸面積要保證大于理論接觸面積的3/4，而且每一25mm×25mm面積內(nèi)的接觸斑點(diǎn)都必須大于3-4點(diǎn)，配合面的表面的粗糙度Ra≤0.8um。螺旋槳軸上的加工鍵槽兩側(cè)面和軸中心面的平行度的公差值必須小于0.01毫米，對鍵槽的對稱性要求非常的高。更難的是對鍵的兩側(cè)進(jìn)行著色研配，工序非常的復(fù)雜，操作量非常的大，加大了工藝加工的成本。但如果采用無鍵聯(lián)接的方式，就不會存在上述問題。因?yàn)橐簤郝?lián)軸節(jié)內(nèi)孔、螺旋槳軸都不用進(jìn)行錐度研配。只需要對液壓聯(lián)軸節(jié)內(nèi)孔、螺旋槳軸進(jìn)行一定的機(jī)械加工，而且公差的等級可以達(dá)到f6，對配合面的表面粗糙度的要求也相對較低，只要Ra≤1.6um就可以，從而可以有效的降低制造費(fèi)用[4]。

2.4 船舶軸系無鍵聯(lián)接的經(jīng)濟(jì)效益高

螺旋槳軸上用液壓聯(lián)軸節(jié)，這是因?yàn)橐簤郝?lián)軸節(jié)的內(nèi)孔和螺旋槳軸之間是圓柱面聯(lián)接，在對船舶進(jìn)行安裝時，液壓聯(lián)軸節(jié)能夠在螺旋槳軸上進(jìn)行前后的移動，從而彌補(bǔ)船體的建造誤差，進(jìn)而降低軸系的安裝時間。與此同時，通過使用液壓聯(lián)軸節(jié)能夠?qū)⒙菪龢S的軸端不帶法蘭，進(jìn)而有效的減小了軸的加工成本。不帶法蘭的軸可以對螺旋槳軸的船舶艉端進(jìn)行安裝和拆卸，從而減小了其所占用的船艙空間，擴(kuò)大了貨艙的容積，有效的提高了船舶運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

2.5 船舶軸系無鍵聯(lián)接的安全性與可靠性高

一方面，由于采用液壓無鍵聯(lián)接時，螺旋槳槳轂的內(nèi)孔的錐度小于1/15，下滑力非常的小，從而有效的防止了螺旋槳發(fā)生脫落的情況；另一方面，由于無鍵聯(lián)接的轉(zhuǎn)矩能力比有鍵聯(lián)接要大的多，因此，無鍵聯(lián)接的安全性非常的高。據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，采用無鍵聯(lián)接至今并沒有發(fā)生螺旋槳脫落的情況，但是采用有鍵聯(lián)接就發(fā)生過這種情況，而且還不止一次。這是因?yàn)橛墟I聯(lián)接的螺旋槳槳轂內(nèi)孔以及聯(lián)軸節(jié)內(nèi)孔的錐度小于1/10，進(jìn)而使得其下滑力大，極易發(fā)生脫落[6]。

3 結(jié)語

綜上所述，與傳統(tǒng)的有鍵聯(lián)接相比，無鍵聯(lián)接在設(shè)備成本、聯(lián)接的可靠性和安全性、安裝拆卸以及船舶的使用時間等方面都存在很大的優(yōu)勢，從而有效的降低了船舶工藝的加工難度、降低了運(yùn)營的成本，進(jìn)而滿足了人們對軸系傳動的基本需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪青.船舶軸系無鍵聯(lián)接與有鍵聯(lián)接的性能對比分析[J].船海工程，2011（02）：74-75+80.

[2]黃國良，譚祖勝.高速船螺旋槳無鍵聯(lián)接液壓裝配技術(shù)分析[J].船海工程，2011（03）：21-23.

[3]杜可順.液壓無鍵聯(lián)接的設(shè)計與應(yīng)用[D].哈爾濱工程大學(xué)，2001.

[4]謝飛，王凱歌.基于液壓無鍵聯(lián)接技術(shù)的螺旋槳有鍵濕式聯(lián)接改進(jìn)[J].四川兵工學(xué)報，2014（01）：84-87.

[5]徐一軍.舵桿和舵桿承座液壓無鍵聯(lián)接計算[J].船舶設(shè)計通訊，2003（Z1）：30-35.

[6]吳真光，初晨光，劉波.船舶軸系有鍵錐度連接聯(lián)軸器修后裝復(fù)方法探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（30）：104-105.

作者簡介：陳海洲（1959-），男，湖北孝感人，本科，講師，研究方向：船舶動力。