柴油机与齿轮箱匹配选型方法2

中小功率船用齿轮箱选型简介中小功率船用齿轮箱选型简介应用工程部2010.01.07 目 录一、船用齿轮箱概述二、船用齿轮箱选型方法三、潍柴重机齿轮箱选型实例四、船用齿轮箱不合理选配分析单单输入输入单单输出输出双双输入输入单单输出输出船船用用齿齿轮轮箱箱传动方式配套用途中小功率中小功率大大 功功 率率普通型普通型轻型高速轻型高速范围：范围： 1470kW作用：作用：减速、倒顺、离合、承受推力适用：高速船艇适用：高速船艇特点：特点：高转速 （1500-3500）小速比 （12.5）轻 质 （300kg以下）倾角设计（通常为7）范围：范围： 1470kW作用：作用：减速、离合、 承受推力；适用：适用： 渔船、运输船渔船、运输船有离合有离合无离合无离合并车并车定距桨定距桨调距桨调距桨多机并车多机并车 JB/T 9746.1-1999船用齿轮箱船用齿轮箱 技术条件技术条件潍柴重机船用齿轮箱潍柴重机船用齿轮箱 铭牌铭牌结构参数结构参数飞轮罩壳飞轮罩壳安装支架安装支架操控方式连接方式中心距离外形尺寸重 量性能参数性能参数减减 速速 比比传扭能力传扭能力输入转速输入转速额定推力目 录一、船用齿轮箱概述二、船用齿轮箱选型方法三、潍柴重机齿轮箱选型实例四、船用齿轮箱不合理选配分析第一步：确定齿轮箱类型第二步：核算齿轮箱的输入转速、可承受推力第三步：确定齿轮箱的连接尺寸、安装尺寸第四步：考虑齿轮箱的配置、旋向、重量、外形等已知：已知：柴油机型号柴油机型号（额定功率、额定转速）、齿轮箱速比齿轮箱速比选型步骤选型步骤选型前提选型前提 客户提供齿轮箱速比客户提供齿轮箱速比 or 客户全权委托选型客户全权委托选型（动力总成）（动力总成）由齿轮箱的技术参数唯一确定齿轮箱的类型 （减速比+传扭能力） 1、具有齿轮箱的选型手册 或 2、根据齿轮箱的传扭能力图选型步骤一、确定齿轮箱的类型步骤一、确定齿轮箱的类型第一步：根据柴油机的额定功率额定转速（已知）计算其所需要的额定传扭能力；第二步、根据计算的传扭能力和已知减速比，查齿轮箱选型手册或齿轮箱传扭能力图；由以上步骤可确定齿轮箱的类型步骤二、核算齿轮箱的输入转速、可承受推力步骤二、核算齿轮箱的输入转速、可承受推力本步骤为校核检验，防止所选齿轮箱与柴油机转速不匹配或推力不足第一步：输入转速校验比较柴油机的额定转速与齿轮箱允许的输入转速范围；第二步：核算螺旋桨的推力比较齿轮箱允许的可承受推力与螺旋桨实际推力的大小；螺旋桨推力的粗略估算方法：T=1.94*PD* p/V PD:螺旋桨收到功率 kW; p:螺旋桨的敞水效率； V: 船舶航速 kn; T:螺旋桨推力 kN;步骤三、确定齿轮箱的连接尺寸、安装尺寸步骤三、确定齿轮箱的连接尺寸、安装尺寸根据柴油机的飞轮、飞轮壳的连接尺寸确定齿轮箱的飞轮和罩壳型式226、WP4/6系列系列WD615系列系列WD618、WP12系列系列飞轮壳6135SAE1#SAE3#6135SAE1#SAE1#飞 轮613514#10#、11.5#613514#14#160系列系列6170系列系列8170系列系列单启动机型双启动机型飞轮壳飞轮壳无无SAE0#SAE0#飞飞 轮轮国内飞轮国内飞轮国内飞轮+18#16#+14#国内国内+18#潍柴船用柴油机的连接尺寸潍柴船用柴油机的连接尺寸潍柴船机配套齿轮箱的连接尺寸要求潍柴船机配套齿轮箱的连接尺寸要求高速柴油机：高速柴油机：严格按照柴油机的飞轮、飞轮壳尺寸进行选择；中速柴油机：中速柴油机：双启动6170柴油机： 选配“SAE0#壳+SAE16#飞轮”或“无罩壳+ SAE16#飞轮”；6160、6170单启动、8170机型： 选配“无罩壳+国内飞轮”步骤四、考虑齿轮箱的配置、旋向、外形、重量等步骤四、考虑齿轮箱的配置、旋向、外形、重量等配置：配置：主要考虑操控方式*、连接方式*（ 柱销式、齿型块或高弹）； 柱销式：在40、120等传扭能力较小的齿轮箱偶尔配套； 齿形块：一般配套在300、270、242、200、170、135、120、40等齿轮箱上； 高 弹：一般配套在400、600、800、900、1200、1500及大功率齿轮箱上； 说明：配套高弹联轴器，因考虑散热原因，齿轮箱通常不带罩壳； 齿轮箱与发动机之间不允许采用刚性连接。旋向：旋向：注意要与螺旋桨的旋向和柴油机的旋向相匹配；重量：重量：对一般运输船、渔船，次要的考虑因素；对高速船艇需要重点考虑；外形：外形：包含外形尺寸和中心距；主要考虑机舱的布置空间和轴系的布置情况；说明：操控方式*：潍柴重机齿轮箱未特别标注均指“推拉软轴”方式 连接方式* ：具体图片见附图一完成前三步，基本完成齿轮箱的选型，保证其安装及使用方面的功能；本步骤主要是根据不同客户的需求进行不同配置的选择；结论：通过以上方法，可确定齿轮箱的类型，选出合适的齿轮箱结论：通过以上方法，可确定齿轮箱的类型，选出合适的齿轮箱附图一、齿轮箱与柴油机的连接方式齿形块齿形块弹性联轴节弹性联轴节目 录一、船用齿轮箱概述二、船用齿轮箱选型方法三、潍柴重机齿轮箱选型实例四、船用齿轮箱不合理选配分析13成套机组潍柴中、高速机潍柴重机齿轮箱成套机组构成成套机组构成14A X X X X M X X X X柴油机转速代号（数字表示）转速代号（数字表示）减速比成套机组代号柴油机马力数柴油机机型代号（字母表示）机型代号（字母表示）成套机组型号成套机组型号成套机组型号中包含柴油机和齿轮箱的主要信息机型代号机型代号ABCEFGHI柴油机系列柴油机系列WD615WD618WP1261606170/8170200250226/wp4/wp6中速机中速机转速代号转速代号123456789柴油机转速1000120013501500850720750800900高速机高速机转速代号转速代号1518212325柴油机转速150018002100/21502300250015WHG X X X X 齿轮箱系列代号齿轮箱系列代号潍柴重机代号潍柴重机代号系列代号1201351703004006009001200150039414245齿轮箱编号WHG 120WHG 135WHG 170WHG 300WHG 400WHG 600WHG 900WHG 1200WHG 1500WHG 3941WHG 4245齿轮箱型号齿轮箱型号唯一确定齿轮箱的类型序列成套机组订货号成套机组订货号+齿轮箱订货号齿轮箱订货号成套机组订货号：DH170MXXXX齿轮箱订货号： 6126003636XXXX/ /6160003636XXXX/ / 6170003636XXXX/ /8170003636XXXX/ / 6200007070XXXX/ /1303XXXX16已知已知：柴油机柴油机DH170C8240（330kW/1200rpm低打低打220kW/1000rpm）;齿轮箱速比齿轮箱速比4:1确认：确认：1）成套机组型号、订货号；成套机组型号、订货号； 2） 齿轮箱型号、订货号；齿轮箱型号、订货号；成套机组：成套机组：型号的确认： F300M4-1 F:170系列柴油机字母代号； M:成套机组代码；4：减速比；300300：马力数，注意：若为低打机型，其数值为低打后的值；1 1：柴油机转速代号；注意：若为低打机型，其数值取低打后的代码。订货号确认：由应用工程部唯一确定；齿轮箱：齿轮箱：型号的确认+订货号的确认（根据前面叙述步骤进行选型）第一步：第一步：根据速比和传扭力确定齿轮箱的类型速比：4：1;额定传扭力：330/1200=0.275; 查齿轮箱选型表可知，齿轮箱型号为WHG400第二步：第二步：核算齿轮箱的输入转速范围柴油机转速为1200rpm;齿轮箱允许输入转速范围为：1000-2100rpm;满足要求；第三步：第三步：确认齿轮箱的连接尺寸、安装尺寸柴油机的飞轮为“国内+18#”，无飞轮壳，故齿轮箱相对应的为“无罩壳+国内飞轮”第四步：第四步：考虑齿轮箱的配置情况如操控方式、连接方式、输入中心距等等最后，根据以上的步骤，查询齿轮箱选型表（新），可唯一确认齿轮箱的件号为617000360172 （连接：齿轮箱选型表）定货号的确认：617000360172 链接：齿轮箱选型表 结论：结论：成套机组成套机组柴油机柴油机齿轮箱齿轮箱型号型号F300M4-1X6170ZC300-1WHG400订货号订货号DH170M0421DH170C8240617000360172重点强调重点强调禁止选择禁止选择与所购柴油机不匹配的齿轮箱！与所购柴油机不匹配的齿轮箱！必须选择必须选择传扭力大于柴油机额定传扭需求的齿轮箱！传扭力大于柴油机额定传扭需求的齿轮箱！如客户据船舶工况指定传扭力不足的齿轮箱，必须明确 “客户指定客户指定” 目 录一、船用齿轮箱概述二、船用齿轮箱选型方法三、潍柴重机齿轮箱选型实例四、船用齿轮箱不合理选配分析现实问题：现实问题： 齿轮箱在实际应用中，客户往往根据船舶的工况特点，不按照柴油机的额定传扭需求进行齿轮箱的选择，而是降低传扭力进行选择； 如在运输船中，通常船舶经常在60%-80%转速范围内运行，根据P=kn3可知，此时齿轮箱的传扭需求仅为额定传扭的36%-64%即可；但是如果按照此选择齿轮箱，将给齿轮箱带来潜在的风险；问题分析：问题分析：1、以上做法违反了各齿轮箱厂出台的船用齿轮箱选型须知及GB10099-88船用中速齿轮箱技术条件等国家标准的明确规定，2、这种做法将给齿轮箱带来潜在风险，甚至影响整条船的可靠性；3、通过“机机- -桨桨- -箱匹配图箱匹配图”详细剖析如下如果客户降低传扭能力，按照曲线7选择齿轮箱，在如下四种情况下，将造成齿轮箱超负荷运转齿轮箱超负荷运转。1）风浪 2）重载3）污底 4）如果机桨匹配不合理或工况需求，柴油机在外特性或超负荷运转机机-桨桨-箱匹配图介绍：箱匹配图介绍：1：坐标说明：坐标说明： 纵坐标-功率；横坐标-转速；2：曲线构成：曲线构成： 1-柴油机外特性曲线； 2-螺旋桨特性曲线1 3-螺旋桨特性曲线2 4-螺旋桨特性曲线3 5-齿轮箱传扭曲线1（潍柴要求） 6-柴油机传扭需求曲线（理论计算） 7-齿轮箱传扭曲线2（客户选择）3：点的说明：点的说明： A-80%n下与螺旋桨特性曲线3交点 B-80%n下与螺旋桨特性曲线2交点 C-80%n下与螺旋桨特性曲线1交点 D-柴油机标定点 E-考虑10%功率储备的机桨匹配点 齿轮箱选型是船机桨合理匹配流程齿轮箱选型是船机桨合理匹配流程中的重要一环，通过船舶、柴油机、螺中的重要一环，通过船舶、柴油机、螺旋桨等的合理匹配，可确定最佳的齿轮旋桨等的合理匹配，可确定最佳的齿轮箱速比；箱速比； 做好船舶动力总成系统匹配将是我做好船舶动力总成系统匹配将是我们今后的重点研究内容。们今后的重点研究内容。结语结语谢谢大家