传动轴是机动船最重要的部件，你知道吗？

驱动轴可能是动力船最重要的部件。 它每时每刻、日复一日地驱动着螺旋桨。 钼可提高恶劣环境下使用的多种高性能不锈钢传动轴的强度和耐腐蚀性。

螺旋桨轴是任何机动船舶的关键部件。 在将发动机的动力传输到螺旋桨时，它必须承受高应力，以及螺旋桨撞击物体时的任何冲击。 它还必须能够抵抗海洋环境中的腐蚀。 当今的船舶根据运行条件使用各种复杂的推进系统和一系列先进的传动轴材料。 不锈钢是最常用的轴材料，有多种等级可供选择。

轴设计

轴设计的关键是选择正确的轴直径和轴材料，同时考虑船舶的功率和传动轴的速度。 大型、缓慢货船的螺旋桨轴每分钟只能旋转几百转 (rpm)，但它们的发动机非常强大，需要直径达 1 米的轴。 在带有电动机的小型渔船上，轴直径可能只有1厘米。 对于驱动轴转速为每分钟数千转的快速巡逻艇或游艇，需要更大的直径。 游船和工作船行业的供应商通常库存尺寸为 2 - 18 厘米。

这艘工作船有两个直径 90 毫米的 2205 双相不锈钢传动轴，可将人员带到海上风电场 © Clements Engineering

生产

要获得良好的轴系性能，需要在制造过程中注重精度和细节。 抗疲劳性至关重要，需要良好的平整度以最大限度地减少振动应力和无缺陷的表面以最大限度地减少应力集中。 钢厂交付给制造商的轴必须完全笔直且残余应力低，否则轴可能在加工过程中变形。 制造商的成品轴必须具有良好的圆度、精确的直径和锥度以容纳螺旋桨，键槽不得有会增加应力的尖角。 成品轴必须具有非常低的残余应力，以便在其使用寿命期间能够承受长期循环应力引起的疲劳。

船轴的制造需要大型精密机械来保持严格的尺寸公差

©Schaffran Propeller + Service GmbH

材质选择

常用的船舶轴系材料包括碳钢到高性能含钼不锈钢，每种材料都能满足各种船舶应用的特定需求。

船舶航行的水域和船舶的使用方式对轴系材料的选择起着重要作用。 碳钢轴和衬套通常涂有玻璃纤维以保护其免受腐蚀，通常用于大型跨海船舶，因为它们具有成本效益，并且尺寸、重量和灵活性不太重要。 运动游艇可能需要长期停靠在腐蚀性污染区域，需要具有最佳耐腐蚀性的高强度轴，即含钼双相不锈钢或奥氏体不锈钢传动轴。 由于这种不锈钢的强度，可以减小轴、支撑部件和密封件的尺寸，同时减轻重量和阻力，从而提高船舶性能和效率。 应该指出的是，虽然它们具有良好的耐腐蚀性，但许多牌号的耐海水腐蚀能力不足，可能需要阴极保护。

碳钢和不锈钢船用轴系合金的典型性能

双相不锈钢，如含3%钼的2205，不仅强度高、耐腐蚀性能好，而且能抵抗高流量海水的磨损和侵蚀。 由于这些优势，欧洲公司越来越多地选择双相不锈钢螺旋桨轴，并且几乎所有在澳大利亚建造的商业和游乐船只上都使用了双相不锈钢螺旋桨轴。 双相不锈钢特别适合需要高加速度和重负载操作的船舶，例如海岸警卫队船只和巨型游艇。

当需要低电阻时，可以使用更强的氮合金奥氏体不锈钢牌号，例如钼含量至少为 1.5% 的合金 22，以减小所需的轴尺寸。 这种材料的缺点是难以加工。 加工合金 22 不锈钢轴所需的时间是双相不锈钢轴的两倍。 常被用作大马力、特种用途军舰的首选材料。 这种设计方法正在整个北美地区采用，其中高强度奥氏体不锈钢牌号在高端和高要求的轴系应用中占据主导地位。

理查德迪克森号是美国海岸警卫队快速反应巡逻艇的最新型号系列。 每艘船都使用两个由 Alloy22 不锈钢制成的大型螺旋桨轴 ©美国海岸警卫队，Mark Ba​​mey

这两种不锈钢都具有非常好的轴系性能，但它们的用途在世界各地有所不同。 不同的地方可能有不同的品牌。 高氮奥氏体钢种是几十年前在北美开发的，现已成为事实上的标准。

双相不锈钢有时在北美没有库存。 相反，双相不锈钢是在欧洲开发并最受欢迎的，因为它很容易获得并且具有更多优点。

还有其他适合特定环境的材料。 无钼马氏体不锈钢 17-4PH 在腐蚀性海湾和河流水域中运行的工作船和渔船上表现良好，因为它们近乎连续的运行可保持驱动轴清洁免受污染，并提供良好的强度和韧性。

大部分时间停靠在淡水中的游艇需要耐腐蚀材料，例如含钼 316 不锈钢，因为沉积物会积聚在材料上，导致缝隙腐蚀。 在这种情况下，不需要阴极保护。

连接螺旋桨的轴锥度需要精密加工

©克莱门茨工程公司

概括

钼提高了高性能传动轴的强度和耐腐蚀性，在游轮、商船、民用船舶和军用船舶的设计中发挥着重要作用。 含钼的高强度奥氏体和双相不锈钢牌号可提供螺旋桨轴所需的强度、韧性和耐腐蚀性。 有了这些合金材料，各类船舶就可以高效、安全、可靠地环球航行。 （AK、CK）