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1、中小功率船用齒輪箱選型簡(jiǎn)介 濰柴動(dòng)力股份有限公司 應(yīng)用工程部 尹曉青 2010.01.07 目 錄 一、船用齒輪箱概述 二、船用齒輪箱選型方法 三、濰柴重機(jī)齒輪箱選型實(shí)例 四、船用齒輪箱不合理選配分析 單 輸入 單 輸出 雙 輸入 單 輸出 船用 齒 輪 箱 中小功率 大 功 率 普通型 輕型高速 范圍： 1470kW 作用： 減速、倒 順、離合、承受推 力 適用：高速船艇 特點(diǎn)： 高轉(zhuǎn)速 （ 1500-3500） 小速比 （ 1 2.5） 輕 質(zhì) （ 300kg以下） 傾角設(shè)計(jì)（通常為 7 ） 范圍： 1470kW 作用： 減速、離合、 承受推力； 適用： 漁船、運(yùn)輸船 有離合 無離合 并車
2、 定距槳 調(diào)距槳 多機(jī)并車 JB/T 9746.1-1999船用齒輪箱 技術(shù)條件 濰柴重機(jī)船用齒輪箱 銘牌 飛輪罩殼 安裝支架 操控方式 連接方式 中心距離 外形尺寸 重 量 減 速 比 傳扭能力 輸入轉(zhuǎn)速 額定推力 目 錄 一、船用齒輪箱概述 二、船用齒輪箱選型方法 三、濰柴重機(jī)齒輪箱選型實(shí)例 四、船用齒輪箱不合理選配分析 第一步：確定齒輪箱類型 第二步：核算齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速、可承受推力 第三步：確定齒輪箱的連接尺寸、安裝尺寸 第四步：考慮齒輪箱的配置、旋向、重量、外形等 已知： 柴油機(jī)型號(hào) （額定功率、額定轉(zhuǎn)速）、 齒輪箱速比 選型步驟 選型前提 客戶提供齒輪箱速比 or 客戶全權(quán)委托選型
3、 （動(dòng)力總成） 由齒輪箱的技術(shù)參數(shù)唯一確定齒輪箱的類型 （減速比 +傳扭能力） 1、具有齒輪箱的 選型手冊(cè) 或 2、根據(jù)齒輪箱的 傳扭能力圖 選型 步驟一、 確定齒輪箱的類型 第一步：根據(jù)柴油機(jī)的額定功率 額定轉(zhuǎn)速（已知）計(jì)算其所需要 的額定傳扭能力； 第二步、根據(jù)計(jì)算的傳扭能力和 已知減速比，查齒輪箱選型手冊(cè) 或齒輪箱傳扭能力圖； 由以上步驟可確定齒輪箱的類型 步驟二、 核算齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速、可承受推力 本步驟為校核檢驗(yàn)，防止所選齒輪箱與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不匹配或推力不足 第一步： 輸入轉(zhuǎn)速校驗(yàn) 比較柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速與齒輪箱允許的輸入轉(zhuǎn)速范圍； 第二步： 核算螺旋槳的推力 比較齒輪箱允許的可承受推力
4、與螺旋槳實(shí)際推力的大?。?螺旋槳推力的粗略估算方法： T=1.94*PD* p/V PD:螺旋槳收到功率 kW; p:螺旋槳的敞水效率； V: 船舶航速 kn; T:螺旋槳推力 kN; 步驟三、 確定齒輪箱的連接尺寸、安裝尺寸 根據(jù)柴油機(jī)的飛輪、飛輪殼的連接尺寸確定齒輪箱的飛輪和罩殼型式 226、 WP4/6系列 WD615系列 WD618、 WP12系列 飛輪殼 6135 SAE1# SAE3# 6135 SAE1# SAE1# 飛 輪 6135 14# 10#、 11.5# 6135 14# 14# 160系列 6170系列 8170系列 單啟動(dòng)機(jī)型 雙啟動(dòng)機(jī)型 飛輪殼 無 無 SAE0#
5、 SAE0# 飛 輪 國內(nèi)飛輪 國內(nèi)飛輪 +18# 16#+14# 國內(nèi) +18# 濰柴船用柴油機(jī)的連接尺寸 濰柴船機(jī)配套齒輪箱的連接尺寸要求 高速柴油機(jī)： 嚴(yán)格按照柴油機(jī)的飛輪、飛輪殼尺寸進(jìn)行選擇； 中速柴油機(jī)： 雙啟動(dòng) 6170柴油機(jī)： 選配“ SAE0#殼 +SAE16#飛輪”或“無罩殼 + SAE16#飛輪”； 6160、 6170單啟動(dòng)、 8170機(jī)型： 選配“無罩殼 +國內(nèi)飛輪” 步驟四、 考慮齒輪箱的配置、旋向、外形、重量等 配置： 主要考慮操控方式 *、連接方式 *（ 柱銷式、齒型塊或高彈）； 柱銷式：在 40、 120等傳扭能力較小的齒輪箱偶爾配套； 齒形塊：一般配套在 30
6、0、 270、 242、 200、 170、 135、 120、 40等齒輪箱上； 高 彈：一般配套在 400、 600、 800、 900、 1200、 1500及大功率齒輪箱上； 說明：配套高彈聯(lián)軸器，因考慮散熱原因，齒輪箱通常不帶罩殼； 齒輪箱與發(fā)動(dòng)機(jī)之間不允許采用剛性連接。 旋向： 注意要與螺旋槳的旋向和柴油機(jī)的旋向相匹配； 重量： 對(duì)一般運(yùn)輸船、漁船，次要的考慮因素；對(duì)高速船艇需要重點(diǎn)考慮； 外形： 包含外形尺寸和中心距；主要考慮機(jī)艙的布置空間和軸系的布置情況； 說明：操控方式 *：濰柴重機(jī)齒輪箱未特別標(biāo)注均指“推拉軟軸”方式 連接方式 * ：具體圖片見附圖一 完成前三步，基本完成齒
7、輪箱的選型，保證其安裝及使用方面的功能； 本步驟主要是根據(jù)不同客戶的需求進(jìn)行不同配置的選擇； 結(jié)論： 通過以上方法，可確定齒輪箱的類型，選出合適的齒輪箱 附圖一、齒輪箱與柴油機(jī)的連接方式 齒形塊 彈性聯(lián)軸節(jié) 目 錄 一、船用齒輪箱概述 二、船用齒輪箱選型方法 三、濰柴重機(jī)齒輪箱選型實(shí)例 四、船用齒輪箱不合理選配分析 第 13頁 共 頁 成 套 機(jī) 組 濰柴中、高速機(jī) 濰柴重機(jī)齒輪箱 成套機(jī)組構(gòu)成 第 14頁 共 頁 A X X X X M X X X X 柴油機(jī) 轉(zhuǎn)速代號(hào)（數(shù)字表示） 減速比 成套機(jī)組代號(hào) 柴油機(jī)馬力數(shù) 柴油機(jī) 機(jī)型代號(hào)（字母表示） 成套機(jī)組型號(hào) 成套機(jī)組型號(hào)中包含柴油機(jī)和齒輪
8、箱的主要信息 機(jī)型 代號(hào) A B C E F G H I 柴油機(jī)系列 WD615 WD618 WP12 6160 6170/8170 200 250 226/wp4/wp6 中速機(jī) 轉(zhuǎn)速 代號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 1000 1200 1350 1500 850 720 750 800 900 高速機(jī) 轉(zhuǎn)速 代號(hào) 15 18 21 23 25 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速 1500 1800 2100/2150 2300 2500 第 15頁 共 頁 WHG X X X X 齒輪箱系列代號(hào) 濰柴重機(jī)代號(hào) 系列代號(hào) 120 135 170 300 400 600 900 1200 150
9、0 3941 4245 齒輪箱編號(hào) WHG 120 WHG 135 WHG 170 WHG 300 WHG 400 WHG 600 WHG 900 WHG 1200 WHG 1500 WHG 3941 WHG 4245 齒輪箱型號(hào) 唯一確定齒輪箱的類型序列 成套機(jī)組訂貨號(hào) +齒輪箱訂貨號(hào) 成套機(jī)組訂貨號(hào)： DH170MXXXX 齒輪箱訂貨號(hào)： 61260036XXXX/61600036XXXX/ 61700036XXXX/81700036XXXX/ 62000070XXXX/1303XXXX 第 16頁 共 頁 已知 ： 柴油機(jī) DH170C8240（ 330kW/1200rpm低打 220k
10、W/1000rpm） ;齒輪箱速比 4:1 確認(rèn)： 1） 成套機(jī)組型號(hào)、訂貨號(hào)； 2） 齒輪箱型號(hào)、訂貨號(hào)； 成套機(jī)組： 型號(hào)的確認(rèn) ： F300M4-1 F:170系列柴油機(jī)字母代號(hào)； M:成套機(jī)組代碼； 4：減速比； 300： 馬力數(shù)，注意：若為低打機(jī)型，其數(shù)值為低打后的值； 1：柴油機(jī)轉(zhuǎn)速代號(hào)；注意：若為低打機(jī)型，其數(shù)值取低打后的代碼。 訂貨號(hào)確認(rèn) ：由應(yīng)用工程部唯一確定； 齒輪箱： 型號(hào)的確認(rèn) +訂貨號(hào)的確認(rèn) （根據(jù)前面敘述步驟進(jìn)行選型） 第一步： 根據(jù)速比和傳扭力確定齒輪箱的類型 速比： 4： 1;額定傳扭力： 330/1200=0.275; 查齒輪箱選型表可知，齒輪箱型號(hào)為 WHG
11、400 第二步： 核算齒輪箱的輸入轉(zhuǎn)速范圍 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為 1200rpm;齒輪箱允許輸入轉(zhuǎn)速范圍為： 1000-2100rpm;滿足要求； 第三步： 確認(rèn)齒輪箱的連接尺寸、安裝尺寸 柴油機(jī)的飛輪為“國內(nèi) +18#”，無飛輪殼，故齒輪箱相對(duì)應(yīng)的為“無罩殼 +國內(nèi)飛輪” 第四步： 考慮齒輪箱的配置情況 如操控方式、連接方式、輸入中心距等等 最后，根據(jù)以上的步驟，查詢齒輪箱選型表（新），可唯一確認(rèn)齒輪箱的件號(hào)為 617000360172 （連接： 齒輪箱選型表 ） 定貨號(hào)的確認(rèn)： 617000360172 鏈接：齒輪箱選型表 結(jié)論： 成套機(jī)組 柴油機(jī) 齒輪箱 型號(hào) F300M4-1 X6170ZC3
12、00-1 WHG400 訂貨號(hào) DH170M0421 DH170C8240 617000360172 重點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 禁止選擇 與所購柴油機(jī)不匹配的齒輪箱！ 必須選擇 傳扭力大于柴油機(jī)額定傳扭需求的齒輪箱！ 如客戶據(jù)船舶工況指定傳扭力不足的齒輪箱，必須明確 “客戶指定” 目 錄 一、船用齒輪箱概述 二、船用齒輪箱選型方法 三、濰柴重機(jī)齒輪箱選型實(shí)例 四、船用齒輪箱不合理選配分析 現(xiàn)實(shí)問題： 齒輪箱在實(shí)際應(yīng)用中，客戶往往根據(jù)船舶的工況特點(diǎn)，不按照柴油 機(jī)的額定傳扭需求進(jìn)行齒輪箱的選擇，而是降低傳扭力進(jìn)行選擇； 如在運(yùn)輸船中，通常船舶經(jīng)常在 60%-80%轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行，根據(jù) P=kn3 可知，此時(shí)齒輪
13、箱的傳扭需求僅為額定傳扭的 36%-64%即可；但是如果按 照此選擇齒輪箱，將給齒輪箱帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)； 問題分析： 1、以上做法違反了各齒輪箱廠出臺(tái)的 船用齒輪箱選型須知 及 GB10099-88船用中速齒輪箱技術(shù)條件 等國家標(biāo)準(zhǔn)的明確規(guī)定， 2、這種做法將給齒輪箱帶來潛在風(fēng)險(xiǎn)，甚至影響整條船的可靠性； 3、通過 “機(jī) -槳 -箱匹配圖” 詳細(xì)剖析如下 如果客戶降低傳扭能力，按照曲線 7選擇齒輪箱， 在如下四種情況下，將造成 齒輪箱超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 。 1）風(fēng)浪 2）重載 3）污底 4）如果機(jī)槳匹配不合理或工況需求，柴油機(jī)在外特性或超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 機(jī) -槳 -箱匹配圖介紹： 1：坐標(biāo)說明： 縱坐標(biāo) -功
14、率；橫坐標(biāo) -轉(zhuǎn)速； 2： 曲線構(gòu)成： 1-柴油機(jī) 外特性曲線； 2-螺旋槳特性曲線 1 3-螺旋槳 特性曲線 2 4-螺旋槳特性曲線 3 5-齒輪箱 傳扭曲線 1（濰柴要求） 6-柴油機(jī)傳扭需求曲線（理論計(jì)算） 7-齒輪箱傳扭曲線 2（客戶選擇） 3： 點(diǎn)的說明： A-80%n下與螺旋槳特性曲線 3交點(diǎn) B-80%n下與螺旋槳特性曲線 2交點(diǎn) C-80%n下與螺旋槳特性曲線 1交點(diǎn) D-柴油機(jī)標(biāo)定點(diǎn) E-考慮 10%功率儲(chǔ)備的機(jī)槳匹配點(diǎn) 齒輪箱選型是船機(jī)槳合理匹配流程 中的重要一環(huán)，通過船舶、柴油機(jī)、螺 旋槳等的合理匹配，可確定最佳的齒輪 箱速比； 做好船舶動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配將是我 們今后的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。 結(jié)語 謝謝大家
柴油機(jī)與齒輪箱匹配選型方法
