摘 要

船舶螺旋桨是其动力推进装中重要的一部分，而船舶联轴器的使用又关乎主机发出的功率能否有效地通过轴系传递给螺旋桨，因此，船舶螺旋桨与联轴器的安装性能的优劣与否严重影响着船舶的运行安全，更是与船员的生命息息相关。

目前，液压无键安装是建造大多数大型船舶用以安装螺旋桨和联轴器所采用的方法。液压无键安装形式，除了具有安装简便、安装质量高的特点外，还极大提高了船舶推进装置的安全性与可靠性。面对日益激烈的市场竞争，传统的手工设计方法存在设计周期长、计算量大、易出错、成本高等诸多弊端，为企业船舶生产效率带来了不利影响。

本文针对以上问题，进行了船舶液压联结辅助软件开发的相关研究，实现了计算过程的方便快捷化、可视化，减轻了设计人员的工作量，提高了船舶螺旋桨和轴系联接的工作效率和质量。

本文主要研究内容如下：

（1）针对船舶螺旋桨液压联结和船舶联轴器液压联结为研究对象，进行计算及理论分析；

（2）本软件功能需求分析，对系统大致功能及设计流程进行相关研究；

（3）以Visual Studio为开发平台，利用VB.NET程序开发语言对本软件进行详细设计与开发。通过使用本款软件系统，可方便设计人员进行快速准确的计算缩短船舶液压联结设计周期。

关键词：液压无键联结；船舶螺旋桨；智能计算

Abstract

The propeller is an important part of the ship’s power propulsion,and the connection of the ship coupling is related to the shaft which can effectively send the power of the diesel engine to the propeller.Therefore, the performance of the ship propeller and the coupling have a serious impact on the safety of the ship and the crew's life .

At present, the hydraulic keyless installation is the method used to build most large ships for the installation of propellers and couplings. The hydraulic keyless installation not only is simple and high-quality, but also greatly improve the safety and reliability of the ship propulsion device.Besides, the traditional manual design method has many shortcomings such as long design cycle, large computation, more errors, and high cost, which have brought adverse effects to the ship's production efficiency.

In order to solve the above problems, this paper has carried on the related research on the development of ship hydraulic connection assistant software, realized the convenient and visualization of the calculation process, reduced the workload of the designers and improved the working efficiency and quality of the ship propeller and shaft connection.

This paper mainly studies the following aspects:

(1) According to the hydraulic coupling of ship propeller and the hydraulic coupling of ship coupling, the calculation and theoretical analysis are carried out.

(2) the software functional requirements analysis, the system functions and design process related to the study;

(3) Use Visual Studio as the development platform and VB.NET program development language for detailed design and development of the software. Through the use of this system, the design staff can facilitate the rapid and accurate calculation to shorten the ship hydraulic connection design cycle.

Key words: hydraulic keyless connection; ship propeller; intelligent calculation

目录

摘要 1

Abstract 2

第1章 绪论 5

1.1 引言 5

1.1.1 本文研究的背景 5

1.1.2 本文研究的意义 6

1.2 国内外研究现状 6

1.2.1液压联轴器的基本原理 6

1.2.2 联轴器液压联结的关键因素 7

1.2.3 螺旋桨液压联接基本原理及结构形式 8

1.2.4影响螺旋桨液压联接的关键因素 9

1.3本文研究的主要内容 11

1.4 本章小结 11

第2章 螺旋桨及联轴器液压联结强度理论计算分析 12

2.1 螺旋桨液压联结概述 12

2.2 螺旋桨液压联接相关参数计算 12

2.2.1 中间参数的计算 13

2.2.2 表面压力和推入量计算 14

2.2.3 起始点负荷和轴向推力 15

2.2.4 过盈联接的力学分析 16

2.2.5 校核计算 17

2.3 联轴器液压联结概述 18

2.4联轴器液压联结相关参数计算 18

2.4.1联轴器相关参数 18

2.4.2中间参数及基本计算公式 19

2.4.3 最小套合过盈量及最小推入量 20

2.4.4 最大套合过盈量及最大推入量 21

2.4.5 装拆油压 23

2.4.6 强度校核 24

2.5本章小结 25

第3章 船舶液压联结辅助计算软件功能需求设计 26

3.1整体要求 26

3.2 辅助计算功能实现 27

3.2.1参数设计模块 28

3.2.2 计算结果查询模块 28

3.2.3 辅助计算模块 28

3.3 系统其他程序设计 30

3.3.1系统安装程序设计 30

3.3.2 系统登陆设计 31

3.3.3参数输入验证判断 31

3.3.6 系统卸载程序设计 32

3.4 本章小结 33

第4章 船舶液压联结辅助计算软件设计 34

4.1 系统概述 34

4.2 系统总体设计 34

4.2.1 系统登陆功能的实现 34

4.2.2 系统计算功能的实现及应用 36

4.3 系统应用分析实例 43

4.3系统的安装与卸载 47

4.4 本章小结 48

第5章 总结 49

参考文献 50

致谢 52

第1章绪论

1.1 引言

1.1.1本文研究的背景

推进装置与船舶能够以一定速率正常航行息息相关，它是最主要的船舶动力装置，包括主机、轴系、螺旋桨等部分，与船舶在海上航行保持良好的机动性、操纵性等紧密相关。无论是军舰亦或是民用船舶，它们的动力驱动系统组成、功用等均相似，都是由主机发出功率，通过传动设备（联轴器等）和轴系传给推进器（螺旋桨等），以实现推进船舶的使命。因此，螺旋桨的安装以及轴系的安装在船舶建造设计过程中倍受重视。

船舶轴系的工作条件比较恶劣，在运转中产生的应力和负荷十分复杂，如正倒车推进过程中产生的压、拉应力；航行时螺旋桨产生的扭应力；轴系自重而导致的弯曲应力；轴系振动、轴系安装误差、以及船体变形等产生的附加应力等。以上所述周期性交变的力矩和力在船舶频繁倒车、紧急起停或急转弯，或者在风浪等恶劣天气中航行时表现的尤为突出。

在船舶建造过程中，各轴之间以及桨与桨轴之间联结的设计，在考虑联结的强度的同时，还要考虑到在联结时安装和拆卸工艺的便利性。传统的船舶建造中，轴系间的联结使用“捶击”或“冷套”的方法使紧配绞制螺栓进入法兰螺孔达到联结的目的，此种方法不仅在拆装上比较困难，还存在着加工尺寸和施工环境等多方面的困扰。而传统螺旋桨与艉轴间的联结是采用键和依靠桨毂和轴销之间的摩擦力来传递扭矩的，这种联结方式，无法满足大功率、大扭矩的传递需要，此外，过大的劳动强度使得采用这种安装方法的大尺度螺旋桨的可靠性随之尺寸变大而降低。从上世纪50年代后期开始，随着液压技术的推广与普及，液压联结在船舶制造工业的应用开始逐渐兴起，其在调距桨推进轴系中的使用尤为广泛，液压拆装具有不塑形永久变形、无损、省力等优点，液压联结的使用不仅使得联接件的受力情况得以改善，而且为联结件的加工和拆装带来了方便。此外，挪威、日本等国相继采用螺旋桨无键联结结构，在船舶检验规范上予以了肯定，认同其结构海船可普遍采用的可靠性。而后，国内船厂在经液压拆装试验基础上，并通过实船拆装，不但证明此种无键液压联结结构能够可靠保证扭矩传递，而且可有效节省装配工人大量劳动强度和工作时间，经济效果显著。

联轴器是在轴系联结时起联结作用的部件，有刚性联轴器和弹性联轴器之分。刚性联轴器直接把两根轴连接在一起，不通过其他任何中间弹性元件，仅起到传递动力的作用，没有任何补偿轴间偏差的作用，因此其具有较高传递精度，但不具备保护后继设备的功能。而弹性联轴器不仅能够传递动力，其中的弹性元件好能够有效容忍和补偿轴间偏差，部分弹性联轴器还可有效缓解设备震动。因此弹性联轴器可用来有效补偿传动轴系装置振动、扭转所造成的主、从动机间轴线位移，并同时持续传递扭矩。弹性联轴器因其具有一定的弹性和阻尼的特点，被普遍用在船舶柴油机动力装置等干扰力矩较大的传动轴系中，以求达到提高整个传动装置可靠性、保护主从动机并起到降噪减振的目的。