CN103991527B - 差动齿条式可调螺距桨机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及差动齿条式可调螺距桨机构，包含伺服油缸和桨毂，桨毂的侧壁沿径向开有侧孔，桨毂沿轴向开有通孔，通孔内壁沿轴向固定有导轨，导轨上沿轴向固定有静齿条，伺服油缸的活塞沿桨毂的轴向置于桨毂的轴向通孔中，活塞上沿轴向固定有动齿条，动齿条与静齿条平行相对，动齿条与静齿条之间设有齿轮，齿轮分别与动齿条与静齿条相啮合；桨叶穿过侧孔与齿轮相连接；伺服油缸活塞的直线运动带动动齿条直线运动，动齿条直线运动转换为齿轮的旋转运动，齿轮的旋转运动传递带动桨叶旋转。此机构能够实现直线运动转换为螺旋运动，传动效率高，无死点，螺旋桨调整角度大；螺距角角度变化值与伺服活塞的直线行程呈线性关系，螺距反馈信号精确度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种差动齿条式可调螺距桨机构，属于船舶设备技术领域。
背景技术
可调螺距桨因其能够降低船舶主机启动转矩，实现与船舶柴油机的输出特性的最佳匹配，并适应船舶的各种推进工况要求，降低船舶燃油消耗，对于当今日益突出的能源危机来说，具有降低能源消耗，节能减排等诸多优点，在各种船舶上的使用日益广泛。
现有的可调螺距桨主要是依靠液压系统控制桨毂中的伺服油缸的运动来调节螺距的变化。通过伺服油缸推动曲柄滑块机构（或曲柄销槽机构）的滑块带动曲柄盘旋转，桨叶与曲柄盘紧固而与曲柄盘一起旋转，从而实现调节螺距作用。这种机构经典可靠，已延续使用近百年。但其存在以下缺点：一是曲柄滑块机构的曲柄盘为偏心结构，曲柄盘的旋转角度受偏心距与活塞的直线行程的比值影响，桨叶螺距角的信号与伺服活塞的直线行程为非线性关系，在进行螺距角反馈时存在较大误差；二是曲柄滑块机构在最大螺距角附近存在死点，曲柄盘的旋转力矩小，难以锁定最大螺距角。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种差动齿条式可调螺距桨机构。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
差动齿条式可调螺距桨机构，特点是：包含伺服油缸和桨毂，所述桨毂的侧壁沿径向开有侧孔，桨毂沿轴向开有通孔，通孔内壁沿轴向固定有导轨，导轨上沿轴向固定有静齿条，所述伺服油缸的活塞沿桨毂的轴向置于桨毂的轴向通孔中，活塞上沿轴向固定有动齿条，动齿条与静齿条平行相对，动齿条与静齿条之间设有齿轮，齿轮分别与动齿条与静齿条相啮合；桨叶穿过侧孔与齿轮相连接；伺服油缸活塞的直线运动带动动齿条直线运动，动齿条直线运动转换为齿轮的旋转运动，齿轮的旋转运动传递带动桨叶旋转。
进一步地，上述的差动齿条式可调螺距桨机构，其中，所述桨毂的轴向通孔呈三角形或正方形或五边形，通孔内壁的每一边均沿轴向固定一导轨，每一导轨上沿轴向固定一静齿条，相对应地，所述伺服油缸的活塞呈三角形或正方形或五边形，活塞的每一边均沿轴向固定有一动齿条，每一动齿条与其相对的静齿条之间设有一齿轮。
更进一步地，上述的差动齿条式可调螺距桨机构，其中，所述静齿条通过内六角螺栓固定于导轨上。
再进一步地，上述的差动齿条式可调螺距桨机构，其中，所述动齿条通过内六角螺栓固定于活塞上。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明机构能够实现直线运动转换为螺旋运动，传动效率高，无死点，螺旋桨调整角度大。螺距角角度变化值与伺服活塞的直线行程呈线性关系，螺距反馈信号精确度高。提高了可调螺距桨的调距机构的机械效率，扩大了螺距角的可调角度范围。螺距反馈信号精确度高，提高了可调距桨的控制精度。彻底解决了现有可调螺距桨曲柄滑块机构存在死点、桨叶螺距角的信号与伺服活塞的直线行程为非线性关系、螺距角反馈时存在较大误差等问题。其结构较紧凑，可靠性高，仅需对原有的可调螺距桨进行适当的结构调整即可在现有产品上应用。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的构造示意图；
图2：本发明的截面结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，差动齿条式可调螺距桨机构，包含伺服油缸和桨毂2，桨毂2的侧壁沿径向开有侧孔，桨毂沿轴向开有通孔，通孔内壁沿轴向固定有导轨6，导轨6上沿轴向固定有静齿条5，静齿条5通过内六角螺栓固定于导轨6上，伺服油缸的活塞1沿桨毂的轴向置于桨毂的轴向通孔中，活塞1上沿轴向固定有动齿条3，动齿条3通过内六角螺栓固定于活塞1上，动齿条3与静齿条5平行相对，动齿条3与静齿条5之间设有齿轮4，齿轮4分别与动齿条3与静齿条5相啮合；桨叶穿过侧孔与齿轮4相连接。
具体设计时，可根据应用需要，桨毂的轴向通孔设计为三角形或正方形或五边形，相对应地，伺服油缸的活塞1设计为三角形或正方形或五边形，每一动齿条与其相对的静齿条之间设有一齿轮，齿轮的数量为3或4或5，桨毂2侧壁上侧孔的数量为3或4或5，桨叶的数量为3或4或5。
伺服油缸活塞1的直线运动带动动齿条3直线运动，齿轮4同时与动齿条3、静齿条5啮合，此时在与齿轮4的两侧啮合处存在速度差，从而实现齿轮4的旋转运动，动齿条3直线运动转换为齿轮4的旋转运动，齿轮4的旋转运动传递带动桨叶同步旋转，从而实现桨叶螺距的调节。
此机构能够实现直线运动转换为螺旋运动，传动效率高，无死点，螺旋桨调整角度大。螺距角角度变化值与伺服活塞的直线行程呈线性关系，螺距反馈信号精确度高。提高了可调螺距桨的调距机构的机械效率，扩大了螺距角的可调角度范围。螺距反馈信号精确度高，提高了可调距桨的控制精度。彻底解决了现有可调螺距桨曲柄滑块机构存在死点、桨叶螺距角的信号与伺服活塞的直线行程为非线性关系、螺距角反馈时存在较大误差等问题。其结构较紧凑，可靠性高，仅需对原有的可调螺距桨进行适当的结构调整即可在现有产品上应用。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.差动齿条式可调螺距桨机构，其特征在于：包含伺服油缸和桨毂，所述桨毂的侧壁沿径向开有侧孔，桨毂沿轴向开有通孔，通孔内壁沿轴向固定有导轨，导轨上沿轴向固定有静齿条，所述伺服油缸的活塞沿桨毂的轴向置于桨毂的轴向通孔中，活塞上沿轴向固定有动齿条，动齿条与静齿条平行相对，动齿条与静齿条之间设有齿轮，齿轮分别与动齿条与静齿条相啮合；桨叶穿过侧孔与齿轮相连接；伺服油缸活塞的直线运动带动动齿条直线运动，动齿条直线运动转换为齿轮的旋转运动，齿轮的旋转运动传递带动桨叶旋转。
2.根据权利要求1所述的差动齿条式可调螺距桨机构，其特征在于：所述桨毂的轴向通孔呈三角形或正方形或五边形，通孔内壁的每一边均沿轴向固定一导轨，每一导轨上沿轴向固定一静齿条，相对应地，所述伺服油缸的活塞呈三角形或正方形或五边形，活塞的每一边均沿轴向固定有一动齿条，每一动齿条与其相对的静齿条之间设有一齿轮。
3.根据权利要求1或2所述的差动齿条式可调螺距桨机构，其特征在于：所述静齿条通过内六角螺栓固定于导轨上。
4.根据权利要求1或2所述的差动齿条式可调螺距桨机构，其特征在于：所述动齿条通过内六角螺栓固定于活塞上。
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