CN103335030B - 船用冲击截止式安全联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用冲击截止式安全联轴器，船用冲击截止式安全联轴器，包括主机端联接法兰(6)和轴系端联接法兰(4)，其特征在于：还包括与主机端联接法兰(6)相啮合并可在轴系端联接法兰(4)内轴向滑动配合的活塞式中间体(5)；所述轴系端联接法兰(4)或主机端联接法兰(6)内设有油腔(8)，所述油腔(8)中设有活塞(5.2)，该活塞(5.2)与活塞式中间体(5)相连，所述油腔(8)上设有进油口(14)以及通过控制阀(1)控制开闭的卸油口(7)，所述活塞式中间体(5)与轴系端联接法兰(4)之间设有周向转动限位机构。本发明结构简单，使用方便，能快速脱开主机与轴系之间的连接，使得大位移冲击隔离器可以应用于船舶主机，从而使主机受的冲击载荷小于其固有的抗冲击能力，确保主机安全。

Description

船用冲击截止式安全联轴器

技术领域

本发明涉及一种船舶推进轴系的联轴器，特别是涉及水下爆炸冲击情况下船舶主机位移过大时，自动断开主机与轴系联接的一种船用冲击截止式安全联轴器。

背景技术

船舶推进系统一般采用可靠性设计，通过安装多机多桨的方式，避免由于主机故障造成船舶失去动力。但是，水下爆炸冲击是军船需要考虑的重要因素之一，一台主机冲击破坏时，其他主机也基本受到相同的冲击载荷而破坏，因此，多机多桨的可靠性设计不能解决主机的冲击安全性问题。由于主机通常采用成熟的产品，其抗冲击能力有一定限度，只能通过安装冲击隔离器对冲击进行缓冲。

在要求的冲击设计载荷下，当主机的缓冲位移越小时，主机受冲击的作用将越大。因此，根据主机的固有抗冲击能力，必然需要一定的冲击缓冲位移，如果该位移超过推进轴系中弹性联轴器的许用径向位移，又会造成联轴器失效。随着水中兵器日益发展，冲击载荷越来越大，而主机抗冲击能力有限，与轴系连接时又要求硬弹性连接或刚性连接，不允许有较大的垂向位移，这样就会造成推进装置无法满足抵抗水下爆炸冲击的要求。因此，主机必须加装大位移冲击隔离器(刚度不一定低)，而此时传统的轴系布置方案，即主机、弹性联轴器、齿轮箱、推进轴和螺旋桨的方案中弹性联轴器的许用径向位移已难以达到主机冲击缓冲时大位移的要求。为此，必须研制一种在冲击作用时能自动断开主机与轴系联接的安全联轴器，以用于保护弹性联轴器，同时也为主机加装大位移冲击隔离器创造条件。

传统万向联轴器的缺点是存在功率限制，不能用于大型船舶。而传统安全联轴器利用自动断裂连接部件起到安全保护作用，难以考虑轴系功能快速恢复。

发明内容

本发明的目的是提供一种船用冲击截止式安全联轴器，该联轴器能快速脱开主机与轴系之间的连接，使得大位移冲击隔离器可以应用于船舶主机，从而使主机受的冲击载荷小于其固有的抗冲击能力，确保主机安全。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：船用冲击截止式安全联轴器，包括主机端联接法兰和轴系端联接法兰，其特征在于：还包括与主机端联接法兰相啮合并可在轴系端联接法兰内轴向滑动配合的活塞式中间体；所述轴系端联接法兰或主机端联接法兰内设有油腔，所述油腔中设有活塞，该活塞与活塞式中间体相连，所述油腔上设有进油口以及通过控制阀控制开闭的卸油口，所述活塞式中间体与轴系端联接法兰之间设有周向转动限位机构。

在上述技术方案中，本发明通过活塞式中间体可以实现主机受大冲击时，主机与轴系之间的快速脱离，为主机主机能够采用大位移冲击隔离器，减少主机的冲击荷载创造条件，满足军船设计中不断提高的抗冲击能力要求，另一方面也能避免弹性联轴节过度变形而被拉坏。

本发明所述的安全联轴器能够传递较大扭矩，冲击使得联轴器中活塞式中间体移动，脱开后主机在输出端无约束，联轴器充油后即可迅速复位，是一种非破坏式的安全联轴器。正常状态下该联轴器是一种刚性联轴器，对于轴系的扭振性能基本无影响。

所述活塞式中间体与主机端联接法兰之间通过齿啮合。在上述技术方案中，活塞式中间体与主机端联接法兰之间可以通过轴向齿或径向齿相啮合，相互啮合的径向齿或轴向齿能够确保活塞式中间体与主机端联接法兰同步转动，从而使轴系端法兰与主机端联接法兰也同步转动。

所述齿的压力角大于15°。在上述技术方案中，当齿压力角大于15°时，啮合产生的轴向力使活塞式中间体能够更加快速地从与主机端联接法兰的啮合状态中脱离，从而能够更好的保护主机和轴系。

所述周向转动限位机构包括设置于活塞式中间体的外圆周面上的滑块，所述轴系端联接法兰或主机端联接法兰上设有与该滑块相对应的滑槽，所述滑块置于滑槽内。在上述技术方案中，相互匹配的滑块与滑槽能够保证活塞式中间体与轴系端联接法兰同步转动，并能传递活塞式中间体与轴系端联接法兰之间的扭矩。

所述滑块沿活塞式中间体的外圆周面均匀的布置有二至六个。在上述技术方案中，滑块的数目是可以增加的，其中滑块的数目以二个为最佳。

在油腔外表面设有卸油储存室，所述卸油口与卸油储存室相连通。在上述技术方案中，卸油储存室是为了储存从油腔的出油口处流出的滑油，从而保证机舱整洁。

所述卸油储存室内设有通气管，通气管沿径向伸入到卸油储存室内，通气管外端通往大气，内端靠近油腔外表面。通气管使卸油储存室保持与大气相通，确保卸油时无背压，并使得卸出的滑油不易流入机舱。该卸油储存室上连接有放油螺塞，轴系停止旋转后，将滑油通过放油螺塞处放出和回收。

所述控制阀为电磁阀，该电磁阀由船体冲击加速度信号控制，船体冲击加速度信号由安装在船体上的加速度测量及无线发射模块获得。与信号控制器连接的电磁阀能够快速的控制油腔的卸油口的开启与关闭，实现电磁阀对卸油口的电控。

所述油腔与活塞式中间体之间设有密封圈。在上述技术方案中，密封圈能够增加油腔与活塞式中间体的活塞之间的密封性。

所述活塞式中间体与轴系端联接法兰或主机端联接法兰之间设有能迫使两者分离的分离机构。所述分离机构由固定在轴系端联接法兰或主机端联接法兰上的固定块、与活塞式中间体滑块固定连接的推力块和预压复位弹簧组成，所述固定块与推力块之间设有导杆，导杆相对于固定块固定，推力块相对于导杆滑动，预压复位弹簧套装在固定块与推力块之间的导杆上。

在上述技术方案中，预压复位弹簧能够在主机发生大位移时，使活塞式中间体与主机端联接法兰之间更加快速的分离。在活塞式中间体与轴系端联接法兰或主机端联接法兰之间设置有能迫使两者分离的分离机构后，能够在船体遭受冲击时，使主机与齿轮箱快速脱离，从而能够更好的保证主机的安全。

所述油腔的进油口上设有进油单向阀。在上述技术方案中，进油单向阀是联轴器脱开后，手动压油复位时的进油通道。

综上，本发明结构简单，使用方便，在正常状态下本发明对于轴系的扭振性能基本无影响；同时本发明通过活塞式中间体可以实现主机受大冲击时，主机与轴系之间的快速脱离，为主机能够采用大位移冲击隔离器，减少主机的冲击荷载创造条件，满足军船设计中不断提高的抗冲击能力要求，另一方面也能避免弹性联轴节过度变形而被拉坏。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明去掉预压复位弹簧、固定块和推力块时的立体图。

图3为轴系端联接法兰的立体图。

图4为活塞式中间体的立体图。

图5为图1的轴向剖视图。

图6为本发明所述联轴器在船体内的安装结构示意图。

图中，1-控制阀；2-电线孔；3-无线信号接收盒；4-轴系端联接法兰；4.1-滑槽；5-活塞式中间体；5.1-滑块；5.2-活塞；6-主机端联接法兰；7-卸油口；8-油腔；9-卸油储存室；10-放油螺塞；11-密封圈；12-导杆；13-预压复位弹簧；14-进油口；15-推力块；16-固定螺钉；17-齿；18-加速度测量及无线发射模块；19-固定块；20-主机；21-冲击截止式联轴器；22-高弹联轴器；23-齿轮箱；24-隔振器；25-船体；26-支撑轴承；27-艉管密封；28-艉轴承；29-螺旋桨，30-通气管。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点变得更加清楚和容易理解。

参阅附图可知：如图1至图6所示，船用冲击截止式安全联轴器，包括主机端联接法兰6和轴系端联接法兰4，其特征在于：还包括与主机端联接法兰6相啮合并可在轴系端联接法兰4内轴向滑动配合的活塞式中间体5；所述轴系端联接法兰4或主机端联接法兰6内设有油腔8，所述油腔8中设有活塞5.2，该活塞5.2与活塞式中间体5相连，所述油腔8上设有进油口14以及通过控制阀1控制开闭的卸油口7，所述活塞式中间体5与轴系端联接法兰4之间设有周向转动限位机构。

所述活塞式中间体5与主机端联接法兰6之间通过齿17啮合。所述齿17的压力角大于15°。

实际工作过程中，活塞式中间体5与主机端联接法兰6轴向齿或径向齿相啮合，也可以通过其它的方式相啮合，如活塞式中间体5与主机端联接法兰6之间设有一圈相互啮合的斜齿或锥齿，但是以本发明的径向齿或轴向齿为最佳。

如图3至图6所示，所述周向转动限位机构包括设置于活塞式中间体5的外圆周面上的滑块5.1，所述轴系端联接法兰4或主机端联接法兰6上设有与该滑块5.1相对应的滑槽4.1，所述滑块5.1置于滑槽4.1内。所述滑块5.1沿活塞式中间体5的外圆周面均匀的布置有二至六个。

实际工作过程中，活塞式中间体5和轴系端联接法兰4还可以采用其它的周向转动限位机构，如在活塞式中间体5上设置滑槽，而在轴系端联接法兰4上设置滑块。

如图5所示，在油腔8外表面设有卸油储存室9，所述卸油口7与卸油储存室9相连通。所述卸油机构包括与油腔8连通的卸油储存室9以及控制油腔8的卸油口7开启与关闭的电磁阀，该卸油储存室9上连接有放油螺塞10，该电磁阀与以船体加速度为控制信号的信号控制器连接。所述信号控制器包括设置于船体25上的加速度测量及无线发射模块18，所述的轴系端联接法兰4上设有与该无线信号发射器对应的无线信号接收盒3。

所述卸油储存室9内设有通气管30，通气管30沿径向伸入到卸油储存室9内，通气管30外端通往大气，内端靠近油腔8外表面。实际使用时，卸油储存室9上还可以设置有放油螺塞10。

如图1至图3所示，所述轴系端联接法兰4上设有固定块19以及与活塞式中间体5的滑块5.1固定连接的推力块15，所述固定块19与推力块15之间连接有导杆12，该导杆12上套装有预压复位弹簧13。所述活塞式中间体5的滑块5.1与推力块15之间通过螺钉或螺栓16相固定。

所述控制阀1为电磁阀，该电磁阀由船体冲击加速度信号控制，船体冲击加速度信号由安装在船体25上的加速度测量及无线发射模块18获得。

卸油储存室9与油腔8相连通，电磁阀控制油腔8的卸油口7开启与关闭，该卸油储存室9上连接有放油螺塞10，该电磁阀与以船体的加速度为控制信号的信号控制器连接。

所述信号控制器包括设置于船体上的加速度测量及无线发射模块18，所述的轴系端联接法兰4上设有与该无线信号发射器对应的无线信号接收盒3。上述结构为本发明所述的信号控制器，它能实现电磁阀对油腔8的卸油口7的电控。

所述活塞式中间体5与轴系端联接法兰4或主机端联接法兰6之间设有能迫使两者分离的分离机构。

所述分离机构由固定在轴系端联接法兰4或主机端联接法兰6上的固定块19、与活塞式中间体5滑块5.1固定连接的推力块15和预压复位弹簧13组成，所述固定块19与推力块15之间设有导杆12，导杆12相对于固定块19固定，推力块15相对于导杆12滑动，预压复位弹簧13套装在固定块19与推力块15之间的导杆12上。预压复位弹簧13能够在主机发生大位移时，使活塞式中间体5与主机端联接法兰6之间更加快速的分离。

如图5所示，所述油腔8与活塞式中间体5之间设有密封圈30。所述油腔8的进油口14上设有进油单向阀。

如图6所示，本发明所述的船用冲击截止式安全联轴器21与高弹联轴器22是一起用于联接主机20和齿轮箱23的，船体25上包括依次连接的主机20，船用冲击截止式联轴器21，高弹联轴器22，齿轮箱23，隔振器24，支撑轴承26，艉管密封27，艉轴承28和螺旋桨29。

实际工作过程中，无线信号接收盒3内另外设有的无线信号接收和电磁阀控制模块，无线信号接收盒3上连接有电线孔2，电线孔2是电磁阀控制线连接控制阀1的通道。当安装在船体25上的加速度测量及无线发射模块18测量到其设定的冲击值时，给冲击截止式联轴器21发射动作信号。

实际工作过程中，加速度测量及无线发射模块18安装在最容易感应爆炸载荷的船体25上，测量爆炸冲击时产生的加速度，同时给冲击截止式联轴器21发射动作信号，此时，主机20由于隔振器24作用才开始运动，冲击截止式联轴器21有足够的时间脱开，从而实现了保护轴系和主机20的功能。

实际工作过程中，本发明首先要在油缸8内充满滑油，滑油将活塞式中间体5推向主机端联接法兰6，活塞式中间体5和主机端联接法兰6之间通过各自的一圈轴向齿17啮合；活塞式中间体5和轴系端联接法兰4之间依靠油缸8内的滑油保持轴向位置不变，又通过活塞式中间体5上的突出的两个滑块5.1与轴系端联接法兰4上的滑槽4.1相配合，保持活塞式中间体5和轴系端联接法兰4的周向位置不变，并传递扭矩，此时，本发明所述的安全联轴器处于刚性连接状态，也是安全联轴器装机后一直保持的状态。

船体25上安装有加速度传感器和开关信号无线发射器，一旦加速度超过设定值，就表明主机遭受爆炸冲击而且量值大于主机的抗冲击能力，开关信号无线发射模块给联轴器上的无线信号接收盒3发射开启卸油口7的指令，联轴器上的卸油口7打开，由于轴系以高于1000转/分，甚至高达2000～3000转/分的转速高速旋转，在离心力和预压复位弹簧力13的弹力作用下，滑油迅速从卸油口7通过接管流入卸油储存室9。在预压复位弹簧13和主机端联接法兰6上的啮合齿17的作用下，轴系端联接法兰4上的脱开用推力块15带动活塞式中间体5向轴系端移动，使得轴系与主机迅速脱离，主机可以做大位移缓冲。

当需要将本发明复位时，关闭电磁阀，将滑油从油腔的进油口14注入即可，此时油腔内的滑油推动活塞式中间体5与主机端连接法兰相啮合，进而实现复位。

为了方便说明本发明，实施例中只说明了将油腔放置在轴系端连接法兰上的情况，但是油腔也可以放置在主机端连接法兰上，将油腔放置在主机端连接法兰上的工作原理和工作方式与将油腔防止在轴系端连接法兰上是相同的。实际工作时，只需将油腔放置在主机端连接法兰上并按照上述实施方式对应的修改其它的零部件即可。

其它未详细说明的部分均属于现有技术。

Claims (10)

1.船用冲击截止式安全联轴器，包括主机端联接法兰(6)和轴系端联接法兰(4)，其特征在于：还包括与主机端联接法兰(6)相啮合并可在轴系端联接法兰(4)内轴向滑动配合的活塞式中间体(5)；所述轴系端联接法兰(4)或主机端联接法兰(6)内设有油腔(8)，所述油腔(8)中设有活塞(5.2)，该活塞(5.2)与活塞式中间体(5)相连，所述油腔(8)上设有进油口(14)以及通过控制阀(1)控制开闭的卸油口(7)，所述活塞式中间体(5)与轴系端联接法兰(4)之间设有周向转动限位机构。

2.根据权利要求1所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述活塞式中间体(5)与主机端联接法兰(6)之间通过齿(17)啮合。

3.根据权利要求2所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述齿(17)的压力角大于15°。

4.根据权利要求1所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述周向转动限位机构包括设置于活塞式中间体(5)的外圆周面上的滑块(5.1)，所述轴系端联接法兰(4)或主机端联接法兰(6)上设有与该滑块(5.1)相对应的滑槽(4.1)，所述滑块(5.1)置于滑槽(4.1)内。

5.根据权利要求1所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：在油腔(8)外表面设有卸油储存室(9)，所述卸油口(7)与卸油储存室(9)相连通。

6.根据权利要求5所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述卸油储存室(9)内设有通气管(30)，通气管(30)沿径向伸入到卸油储存室(9)内，通气管(30)外端通往大气，内端靠近油腔(8)外表面。

7.根据权利要求1所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述控制阀(1)为电磁阀，该电磁阀由船体冲击加速度信号控制，船体冲击加速度信号由安装在船体(25)上的加速度测量及无线发射模块(18)获得。

8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述活塞式中间体(5)与轴系端联接法兰(4)或主机端联接法兰(6)之间设有能迫使两者分离的分离机构。

9.根据权利要求8所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述分离机构由固定在轴系端联接法兰(4)或主机端联接法兰(6)上的固定块(19)、与活塞式中间体(5)滑块(5.1)固定连接的推力块(15)和预压复位弹簧(13)组成，所述固定块(19)与推力块(15)之间设有导杆(12)，导杆(12)相对于固定块(19)固定，推力块(15)相对于导杆(12)滑动，预压复位弹簧(13)套装在固定块(19)与推力块(15)之间的导杆(12)上。

10.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的船用冲击截止式安全联轴器，其特征在于：所述油腔(8)的进油口(14)上设有进油单向阀。