船舶軸系無鍵聯接與有鍵聯接的性能對比分析

摘 要：隨著技術的進步，船舶軸系的無鍵聯接在船舶工藝的加工過程中的應用越來越廣泛。本文通過對船舶軸系的無鍵聯接和船舶軸系的有鍵聯接的結構形式的分析，對有鍵聯接與無鍵聯接的設備成本、安裝拆卸以及制造工藝等進行了分析研究。通過對比，我們發現無鍵聯接具有設備成本低、工藝簡單以及安全可靠等優點，為進一步的推進船舶軸系的無鍵聯接奠定了基礎。

關鍵詞：船舶軸系；無鍵聯接；有鍵聯接；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現的，在整個的修理過程中，聯軸器的裝復精度對保證整套設備的正常運行意義重大。聯軸器的裝復是一項非常復雜的工作，必須通過測量來確定所需要的數據。

1 船舶軸系無鍵聯接與有鍵聯接在結構形式上的不同

有鍵聯接的螺旋槳軸、螺旋槳槳轂以及可拆聯軸節之間是通過鍵來實現聯接的，它的傳遞主機形成轉矩。

無鍵聯接的螺旋槳軸、螺旋槳槳轂以及液壓聯軸節相互之間沒有鍵，它的安裝是通過高壓油推動螺旋槳槳轂或者聯軸節作徑的擴張變形來實現的。在軸向位移的過程中，使螺旋槳槳轂或者聯軸節的內孔和螺旋槳軸之間形成盈配合的傳遞轉矩。無鍵聯接的一個顯著特點就是擁有非常高的聯接強度，更重要的是其能傳遞非常大的力和轉矩。無鍵聯接在結構上非常的簡單，對其進行加工或者裝拆都非常的方便，而且無鍵聯接的傳動性也非常的可靠。正是由于無鍵聯接有如此多的優點，才使得其漸漸的取代了傳統的有鍵聯接。目前，隨著技術的進步和經濟的發展，無鍵聯接在大軸徑的船舶軸系聯接中已經得到了廣泛的應用[1]。

2 船舶軸系無鍵聯接的優勢

2.1 船舶軸系無鍵聯接的成本低

通過對船舶軸系無鍵聯接和船舶軸系有鍵聯接的深入研究我們發現，在推進柴油機機組的技術參數完全一樣的情況下，如果使用無鍵聯接的方式，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備的價格，進而降低了船舶軸系的聯接成本[2]。

2.2 船舶軸系無鍵聯接的加工工藝簡單

運用有鍵聯接的方式，需要在螺旋槳軸上對鍵槽進行加工，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，而且工藝非常的復雜，極易導致出現報廢的情況，既增加了加工工藝的成本與難度，也造成了資源的浪費[3]。相反，如果采用無鍵聯接的方式，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 船舶軸系無鍵聯接無需進行錐度研配

船舶軸系的有鍵聯接，需要對可拆聯軸節的錐孔和螺旋槳軸的錐體進行著色研配，而且必須得進行均勻的著色，實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面積內的接觸斑點都必須大于3-4點，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進行著色研配，工序非常的復雜，操作量非常的大，加大了工藝加工的成本。但如果采用無鍵聯接的方式，就不會存在上述問題。因為液壓聯軸節內孔、螺旋槳軸都不用進行錐度研配。只需要對液壓聯軸節內孔、螺旋槳軸進行一定的機械加工，而且公差的等級可以達到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用[4]。

2.4 船舶軸系無鍵聯接的經濟效益高

螺旋槳軸上用液壓聯軸節，這是因為液壓聯軸節的內孔和螺旋槳軸之間是圓柱面聯接，在對船舶進行安裝時，液壓聯軸節能夠在螺旋槳軸上進行前后的移動，從而彌補船體的建造誤差，進而降低軸系的安裝時間。與此同時，通過使用液壓聯軸節能夠將螺旋槳軸的軸端不帶法蘭，進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行安裝和拆卸，從而減小了其所占用的船艙空間，擴大了貨艙的容積，有效的提高了船舶運營的經濟效益[5]。

2.5 船舶軸系無鍵聯接的安全性與可靠性高

一方面，由于采用液壓無鍵聯接時，螺旋槳槳轂的內孔的錐度小于1/15，下滑力非常的小，從而有效的防止了螺旋槳發生脫落的情況；另一方面，由于無鍵聯接的轉矩能力比有鍵聯接要大的多，因此，無鍵聯接的安全性非常的高。據可靠數據顯示，采用無鍵聯接至今并沒有發生螺旋槳脫落的情況，但是采用有鍵聯接就發生過這種情況，而且還不止一次。這是因為有鍵聯接的螺旋槳槳轂內孔以及聯軸節內孔的錐度小于1/10，進而使得其下滑力大，極易發生脫落[6]。

3 結語

綜上所述，與傳統的有鍵聯接相比，無鍵聯接在設備成本、聯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勢，從而有效的降低了船舶工藝的加工難度、降低了運營的成本，進而滿足了人們對軸系傳動的基本需要。

參考文獻：

[1]王洪青.船舶軸系無鍵聯接與有鍵聯接的性能對比分析[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接液壓裝配技術分析[J].船海工程，2011（03）：21-23.

[3]杜可順.液壓無鍵聯接的設計與應用[D].哈爾濱工程大學，2001.

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

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

[6]吳真光，初晨光，劉波.船舶軸系有鍵錐度連接聯軸器修后裝復方法探究[J].科技創新導報，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。