CN102923287A

CN102923287A - 全回转螺旋桨液压调距机构

Info

Publication number: CN102923287A
Application number: CN2012104515968A
Authority: CN
Inventors: 陈宁; 侯伟; 侯淑玲
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开一种船舶全回转螺旋桨液压调距机构，液压油缸的活塞杆后端与推拉杆前端同轴固定串接，推拉杆于传动轴的中心通孔中同轴穿过，传动轴后端与凸缘毂通过锥度相配合，凸缘毂与桨毂相固连，传动轴的中间段同轴固定套一个大伞齿轮，大伞齿轮与小伞齿轮相互啮合；推拉杆是阶梯轴结构，阶梯轴大端位于两个同轴的推力调心轴承之间且与两个推力调心轴承的内圈固定配合；导动块有间隙地套在推拉杆上并同时固定套接两个推力调心轴承的外圈上；导动块的旋转不影响推拉杆，液压油缸不转动，使传动轴的受力更均衡，提可靠性、稳定性与可维护性，提高推进的效率，降低液压油路的密封难度。

Description

全回转螺旋桨液压调距机构

技术领域

本发明涉及一种用于船舶螺旋桨的调距机构，尤其是全回转螺旋桨的调距机构。

背景技术

在小功率船舶上，一般采用人工机械操作来改变螺旋桨螺距，对于中型和大型船舶来说，使用较广泛的是液压操纵。螺旋桨液压调距机构是一种能够把液压系统所传递的压力信号转化为机构的运动，通过液压缸把压力能转化为机械能，从而达到转动叶片调节螺距的目的，使船舶或平台在任何航行条件下均可充分利用主机的全部功率，其特点是出力大、灵活机动并便于实现遥控，使船舶或平台的操作更快速、安全、可靠，控制精度高。现在越来越广泛用于船舶和有特殊工作要求的海洋平台。

螺旋桨液压调距机构的形式有多种，根据液压缸与桨毂的相对位置不同大致可以分为以下三种。

1、液压缸后置机构。MAN Diesel公司的可调距桨、型号为WP72XF3/4调距螺旋桨和“育鲲”轮所用的VBS980螺旋桨的液压缸就是后置于螺旋桨的导流帽中，这样布置可以使桨叶的直径不受限制，但使得导流帽的体积偏大，液压油回路的流程较长，增加了桨毂、导流帽和传动机构的密封难度，特别是应用于全回转可调距桨时将增加下齿轮箱中传动轴的受力，同时也影响螺旋桨的推进效率。

2、液压缸中置机构。德国SCHOTTLE公司生产的全回转螺旋桨将液压缸置于桨毂中，也就是把螺距调节块和液压缸集成到了一起，这样能减小导流帽的体积，减轻整个螺旋桨导流帽的质量，使下齿轮箱中的桨轴受力更均衡，这种结构适合大功率、长轴系的船舶。但桨毂内的液压缸需要进行拼装，给液压缸的密封增加了难度；又因桨毂体积的限制，要同时保证液压缸的结构强度和密封性能存在很大的难度，且维修成本高。

3、液压缸前置机构。如图1所示，液压油缸前置于桨毂前面的传动轴上，传动轴前端受离合器传递过来的扭矩而转动，在传动轴上开有配油油路，传动轴的外部设有配油套，配油套在防转销的作用下，自身不能转动，液压油通过配油套上的沟槽经过传动轴上的油路流到液压油缸的工作油腔中去，传动轴前端和油缸同轴且固定在一起，带动油缸沿其轴线转动，油缸和传动轴通过联轴器相连，传动轴和桨毂通过螺栓相连，桨毂在传动轴的带动下转动。导动块与推拉杆后端固定在一起，导动块上具有偏置杆，滑块上的通孔与偏置杆间隙配合，滑块自身可沿偏置杆的轴线旋转，滑块外侧与桨叶连接块上的沟槽相配合，滑块可沿沟槽的方向移动，导动块在桨叶连接块和滑块的带动下沿推拉杆的轴线转动，即推拉杆与传动轴以相同的角速度沿同一根轴线转动，推拉杆前端与活塞杆相连，油缸与活塞杆以相同的角速度沿同一轴线转动，这样液压系统工作时可保证活塞与油缸之间只有相对的轴向运动。工作时，液压油经过配油套从传动轴上的油路中进入油缸的油腔中，油缸在油压的作用下液压活塞杆以推动推拉杆沿其轴线作前后运动，推拉杆则带动导动块移动，导动块带动滑块一方面沿偏置杆的轴线转动、另一面沿连接块的沟槽移动，滑块则带动连接块沿自身的轴线转动，这样，桨叶将沿连接块的轴线转动一个角度，完成桨距的调节。这种液压缸前置机构的缺陷是：

1、螺旋桨旋转扭矩是从传动轴的前端经过油缸再传到桨毂，油缸绕自身的轴线旋转，对油缸的同轴度要求很高，很难保证其在旋转过程中不发生振动，振动的产生会影响其强度的可靠性、工作的稳定性、关键部位的密封性，会大大缩短油缸的使用寿命。

2、受推拉杆尺寸的限制，机构尺寸不能过大，传递的主机功率一般在3000KW以下，推拉杆的长度一般不能大于12米。

3、需要安装空心联轴器和配油环，占用了轴向空间，影响下齿轮箱中的结构布置，导致下齿轮箱很长，体积增大，影响其水动力性能，影响螺旋桨的推进的效率，最终在运行时会增加油耗，影响螺旋桨的经济性。

4、增加螺旋桨的重量，增加制造的成本。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有液压缸前置机构中调距机构的缺陷而提供一种结构更加简单、稳定性更好、工作更可靠的全回转螺旋桨液压调距机构。

本发明采用的技术方案是：液压油缸位于桨毂和桨叶的前端，桨叶与桨叶连接块固接，桨叶连接块通过偏置式滑块调距机构与导动块连接，液压油缸的活塞杆后端与推拉杆前端同轴固定串接，推拉杆于传动轴的中心通孔中同轴穿过，液压油缸后端固定连接与推拉杆同轴的轴承套，轴承套后段内腔中固定设置调心球轴承和推力调心轴承；传动轴前端连接调心球轴承和推力调心轴承，传动轴后端与凸缘毂通过锥度相配合，凸缘毂与桨毂相固连，传动轴的中间段同轴固定套一个大伞齿轮，大伞齿轮与小伞齿轮相互啮合；推拉杆是阶梯轴结构，阶梯轴的大端位于两个同轴的推力调心轴承之间且与两个推力调心轴承的内圈固定配合；导动块有间隙地套在推拉杆上并同时固定套接两个推力调心轴承的外圈。

本发明与现有技术相比，主要不同之处是液压油缸不随传动轴转动、桨毂中结构布置更加简化、配油结构更加简化，其体现出的优点是：

1、由于液压油缸不转动，使传动轴的受力更均衡，大大提高了螺旋桨的可靠性、稳定性与可维护性，省去了现有螺旋桨注油时的配油器，减少了液压调距装置采用的动密封的数量，减小设备空间，使得设备可以容纳在螺旋桨的导流盖中，规避了现有螺旋桨配油器密封难、占空间的问题，同时降低了制造维修的成本。

2、液压油缸不用承受扭矩，不会影响液压油缸的强度，可以保证其工作的可靠性、安装时的同轴度、密封性能；还可以降低安装时的难度，减少旋转时产生的振动。

3、由于液压油缸不再传递螺旋桨旋转的扭矩，可以缩短液压油在下齿轮箱中的油路，从而使桨毂内的结构得到简化，省去了空心联轴器，节省了轴向布置空间，缩短了下齿轮箱的长度，便于机构的布置，提高推进的效率，降低了液压油路的密封难度。

4、有效地利用了导动块的内部空间，使用推力轴承把推拉杆上的轴向力传递给导动块，同时也让导动块的旋转不影响推拉杆，使得活塞与活塞杆都没有轴向的转动，有利于保证液压油缸的工作效率与稳定性，降低了设备安装时的难度，提高了液压油缸工作时的可靠性，从而液压缸不受扭矩作用，能够保证其工作的可靠性、同轴度、密封性，

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明；

图1是背景技术中典型的液压油缸前置于传动轴内的调距机构示意图；

图2是本发明全回转螺旋桨液压调距机构的示意图；

图2中：1.桨毂；2.桨叶连接块；3.桨叶；4.偏置式滑块调距机构；5.导动块；6.液压活塞；7液压油缸；8.推拉杆；12.大伞齿轮；13.传动轴；14.导流盖；15.小伞齿轮；18.活塞杆；20.轴承套；21.下齿轮箱；22.凸缘毂；23.活塞盖；24.调心球轴承；25.推力调心轴承；26.挡圈；27.推力调心轴承；28.导向承重盖；29.圆柱滚子轴承。

具体实施方式

参照图2，液压油缸7及液压活塞6位于桨毂1和桨叶3的前端。桨叶连接块2与桨叶3通过螺栓固定在一起，桨叶连接块2与桨毂1上的开孔间隙配合，可在桨毂1开孔中转动。桨叶连接块2同时通过偏置式滑块调距机构4与导动块5连接，随导动块5运动。

液压活塞6固定连接活塞杆18前端，活塞杆18的后端与推拉杆8的前端同轴固定串接，在推拉杆8上同轴套有传动轴13，推拉杆8从传动轴13的中心通孔中穿过，并可沿轴线前后移动，液压油缸7的后端连接轴承套20，轴承套20与推拉杆8同轴，使液压油缸7通过法兰盘和螺栓与轴承套20前端固定在一起，液压油缸7的后端口用活塞盖23密封。轴承套20后段内腔中固定安装调心球轴承24和推力调心轴承25。传动轴13的前端同时连接调心球轴承24和推力调心轴承25。传动轴13后端支撑在下齿轮箱21上的圆柱滚子轴承29上，并与凸缘毂22通过锥度相配合，凸缘毂22通过螺栓与桨毂1相固连，可将旋转扭矩传递给桨毂1。传动轴13的中间段同轴固定套一个大伞齿轮12，大伞齿轮12与小伞齿轮15相互啮合。在液压油缸7外罩导流盖14，将导流盖14与轴承套20固定连接。

由活塞盖23、活塞杆18、活塞6后端面、液压油缸7围成油腔A，在液压油缸7的缸体上开进油孔C和进油孔D，油孔C与油腔A相通。由液压油缸7、活塞6前端面共同围成油腔B，进油孔D与油腔B相通。活塞6在液压油的作用下可沿轴线前后移动。

推拉杆8是阶梯轴结构，阶梯轴的小端连接活塞杆18的后端，阶梯轴的大端位于两个同轴的推力调心轴承27之间，并且大端与两个推力调心轴承27的内圈固定配合，大端与两个推力调心轴承27在轴向采用过盈配合，轴肩抵紧两个推力调心轴承27的内圈，使推拉杆8和推力调心轴承27的内圈之间不发生旋转。

导动块5有间隙地套在推拉杆8上并同时固定套接在两个推力调心轴承27的外圈上，即推力调心轴承27的外圈与导动块5的内孔过盈配合，在导动块5与位于前端的一个推力调心轴承27的轴向之间安装挡圈26。导动块5的后端以螺栓固定连接导向承重盖28前端，导向承重盖28的后端与桨毂1间隙配合。在位于后端的推力调心轴承27和导向承重盖28之间安装另一个挡圈26。导动块5可以绕着推拉杆8的轴线旋转，通过推力调心轴承27的外圈绕着推拉杆8的轴线旋转，推拉杆8的推力（或拉力）传递给推力调心轴承27，再由推力调心轴承27传递给两个挡圈26和导动块5，由导动块5依次传递给偏置式滑块调距机构4，完成调距工作。

螺旋桨正常工作时，扭矩从小伞齿轮15传递给大伞齿轮12，从而液压油缸7不受扭矩作用，大伞齿轮12将扭矩传递给传动轴13，传动轴13带动调心球轴承24内圈、推力调心轴承25内圈、圆柱滚子轴承29内圈和凸缘毂22转动，凸缘毂22带动桨毂1转动，螺旋桨处于工作状态，这时桨叶3、桨叶连接块2、导动块5、推力调心轴承27的外圈都沿着传动轴13的轴线转动，而推力调心轴承27的内圈并不转动，所以推拉杆8、液压活塞6不转动。当桨叶3接受到调距指令时，液压系统会给油腔A或油腔B中注入液压油，若正向调距，往油腔B中注入液压油，则油腔B中的液压油压大于油腔A中油压，在压差的作用下，推拉杆8将向后移动，推拉杆8将作用力传递给推力调心轴承27，推力调心轴承27将力传递给导动块5，导动块5也向后运动，并推动偏置式滑块调距机构4在桨叶连接块2的凹槽中滑动，偏置式滑块调距机构4自身沿着导动块5的偏置杆转动，与此同时桨叶连接块2也沿着其自身的轴线转动，桨叶3也随着桨叶连接块2转动，当桨叶3转动到所需的螺距的位置时，液压系统停止供油，调距过程结束。反向调距时，使推拉杆8将向前移动，反向调距原理与正向调距雷同。

Claims

1.一种全回转螺旋桨液压调距机构，液压油缸（7）位于桨毂（1）和桨叶（3）的前端，桨叶（3）与桨叶连接块（2）固接，桨叶连接块（2）通过偏置式滑块调距机构（4）与导动块（5）连接，其特征是：液压油缸（7 ）的活塞杆后端与推拉杆（8）前端同轴固定串接，推拉杆（8）于传动轴（13）的中心通孔中同轴穿过；液压油缸（7）后端固定连接与推拉杆（8）同轴的轴承套（20），轴承套（20）后段内腔中固定设置调心球轴承（24）和推力调心轴承（25）；传动轴（13）前端连接调心球轴承（24）和推力调心轴承（25），传动轴（13）后端与凸缘毂（22）通过锥度相配合，凸缘毂（22）与桨毂（1）相固连，传动轴（13）的中间段同轴固定套一个大伞齿轮（12），大伞齿轮（12）与小伞齿轮（15）相互啮合；推拉杆（8）是阶梯轴结构，阶梯轴的大端位于两个同轴的推力调心轴承（27）之间且与两个推力调心轴承（27）的内圈固定配合；导动块（5）有间隙地套在推拉杆（8）上并同时固定套接两个推力调心轴承（27）的外圈。

2.根据权利要求1所述的全回转螺旋桨液压调距机构，其特征是：导动块（5）与位于前端的一个推力调心轴承（27）的轴向之间设置一个挡圈；位于后端的推力调心轴承（27）和导向承重盖（28）之间设置另一个挡圈。

3.根据权利要求1所述的全回转螺旋桨液压调距机构，其特征是：导动块（5）后端固定连接导向承重盖（28）前端，导向承重盖（28）后端与桨毂（1）间隙配合。