爲何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

上次我寫了一篇《世界最大柴油機額定轉速為何才102轉?那麼低的轉速有什麼好處?》,當時在文中我提到

:當船舶軸系中需要採用齒輪箱時,那麼主機和齒輪箱的聯接就需要設置高彈。有一位自稱“三等輪機長”的前輩對我講到的“高彈”提出了質疑,他說:“你們都錯了,發動機和齒輪箱就是直接鏈接的,船用和車用有本質上的區別,汽車發動機和齒輪箱都是靠緩衝膠墊安裝固定的,為的是適應h複雜的路況,船用就不一樣了,設備運行,不需要應對汽車一樣的路況”,並且叫我不要誤人子弟。其實有人對我的文章提出質疑,我很開心,因為有質疑,有討論,才有學習的氛圍。剛好今天也借這個機會,給大家講一些船舶知識。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

前輩的原話

我們仔細看前輩說的這句話,會發現他其實是說了兩個問題。第一個問題是:發動機和齒輪箱的聯接(前輩的原話:發動機和齒輪箱就是直接鏈接的)。第二個問題是:主機和齒輪箱的安裝(前輩的原話:船用和車用有本質上的區別,汽車發動機和齒輪箱都是靠緩衝膠墊安裝固定的,為的是適應h複雜的路況,船用就不一樣了,設備運行,不需要應對汽車一樣的路況)。我今天就主要講一下,發動機和齒輪箱的聯接,順帶講一下,主機和齒輪箱的安裝。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

某貨船的軸系佈置圖能清楚的看到主機和齒輪箱的聯接設置了高彈

我開頭就講了:當船舶軸系中需要採用齒輪箱時,那麼主機和齒輪箱的聯接就需要設置高彈。那麼高彈是什麼呢?為什麼設置有齒輪箱的軸系主機和齒輪箱聯接需要設置高彈呢?

關於第一個問題:高彈是什麼呢?其實高彈是個簡稱,全稱“彈性聯軸器”。相信大家看名字也就明白了,高彈其實就是有彈性的聯軸器。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

RATO-S型高彈和XL型高彈

第二個問題:為什麼設置有齒輪箱的軸系主機和齒輪箱聯接需要設置高彈呢?這是因為船舶的推進裝置是個彈性系統。在系統的兩端分別是主機和螺旋槳,當主機啟動或者螺旋槳受到水流衝擊時,會有不均勻的干擾力矩輸入,整個彈性系統很容易產生震動和衝擊,這對整個系統來說並不是好事,特別是對於大功率的齒輪傳動設備來說尤其不好,它會引起齒間的敲擊,造成齒輪的損壞。當然對於一些採用低速機而中間不需要齒輪箱的大型船舶來說,可以不設置高彈。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

採用直接聯接的軸系

而採用了高彈後,會給軸系帶來很多的好處。

第一點,可以緩衝柴油機輸出扭矩不均勻對軸系產生的衝擊,降低對齒輪的影響。

第二點,因為高彈的彈性和阻尼,可以調整軸系的自振頻率,避免危險共振的出現。

第三點,因為高彈具有一定的補償性,可以允許軸線有微小的傾角和位移,所以降低軸系的對中要求。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

實船的軸系並不是直的,而是像上圖一樣的曲線

下面順帶聊一下主機的安裝。我們看前輩的原話:“船用和車用有本質上的區別,汽車發動機和齒輪箱都是靠緩衝膠墊安裝固定的,為的是適應h複雜的路況,船用就不一樣了,設備運行,不需要應對汽車一樣的路況”。那麼我們可以理解為,汽車為了適應複雜的路況,所以汽車發動機和齒輪箱在和他們的基座(汽車)聯接時,採用的是彈性聯接來緩衝衝擊,而船舶因為不要應對複雜路況,所以船舶的主機和它的基座採用的剛性聯接。其實我想說船舶主機的安裝不僅僅有剛性聯接,它和汽車一樣也有彈性聯接。

船舶主機和基座的剛性聯接,一般中間採用鋼墊片或者環氧樹脂澆注墊片(如下圖)。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

船舶主機和基座的剛性聯接

而主機和基座採用彈性聯接的,一般是一些對主機震動要求高的,科研船舶,公務船,客船等。我自己參與的一條公務船,它的主機安裝就採用了彈性聯接。它一般在主機和基座間安裝“橡膠減震器墊”。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

船舶主機和基座採用彈性聯接

最後關於前輩說我,連輪機長分等級都不知道,你就更沒資格寫有關船舶的文章了。在這裡我首先要感謝前輩,讓我知道了輪機長還分等級。因為我畢業後直接去了船舶設計公司後來又去了船廠技術部門,並沒有跑過船,而平時在工作中遇到輪機長,我一般直接叫他老軌,所以還真不知道輪機長分等級。至於你說我沒資格寫船舶的文章,這個我是不敢苟同的。因為看我文章的有一部分是,跑船的、船廠的,設計公司的、或者船舶專業的學生,我的文章說的對不對,相信大家心裡都有底了。

為何船舶柴油機和齒輪箱不能直接連接,中間需要設置高彈?

作者:小船人的夢想 2018年9月4號


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