CN106697241B - 一种可调螺距舵桨的配油器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调螺距舵桨的配油器，包括配油轴、铜套、配油座、外侧接头、内侧接头、轴承座、配油管、轴承组和浆轴；轴承座安装轴承组，支撑桨轴旋转；配油轴用螺栓与桨轴同心固接；配油座与轴承座固定连接，提供两路油液出入接口，同时起轴向定位桨轴的作用；U形密封圈和耐磨环嵌入装配在配油轴内部环形槽，双向密封油液，支撑配油管直线运动；铜套外圈用O型密封圈和橡胶柱约束在配油座和配油轴之间；TC骨架油封嵌入安装在配油座一侧凹槽里，对从铜套与配油轴之间一侧腔体泄漏的油液密封，便于具体测量泄漏量，本发明能将高压油液泄漏量稳定控制，结构简单且可靠，具有较高的推广价值。

Description

一种可调螺距舵桨的配油器

技术领域

本发明属于船舶推进技术领域，尤其涉及一种可调螺距舵桨的配油器。

背景技术

可调螺距舵桨不仅可以在水平面内360°任意方向回转，还可以在主机转速和旋转方向不变情况下，通过桨叶的螺距连续变化，实现船舶从全正车到零螺距停车再到全倒车的所有航行状态的动力驱动。这种舵桨适用于大型拖船、海洋工程船、破冰船等工况复杂多变的推进系统，苏州船用动力系统股份有限公司近年来研发成功系列可调螺距舵桨，专利CN103192976A公开了可调螺距舵桨的整体结构。

一般地，可调螺距舵桨使用液压油缸驱动活塞杆直线运动，带动与活塞杆固接的滑块直线移动，通过曲柄滑块机构带动桨叶转动（绕桨叶法兰中心线），改变螺距。液压油缸的两路油液需要经过装于舵桨下齿轮箱内的配油器传递，由于配油器位于舵桨下齿轮箱内，下齿轮箱处于船舶水线以下，下齿轮箱装配有锥齿轮、桨轴等主动力传递机构，充满冷却和润滑油液，配油器安装空间狭小，维护困难；与此配油器用途接近的专利有:CN205186492U、CN202400279U、CN201842245U、CN201362358Y、CN201198370Y、KR101403415B1、KR20100108718A、US4907992A等，它们多数用于无法全回转的主推进可调距螺旋桨，安装于船舱内，维护相对便利。

现有常用可调螺距舵桨配油器如附图1所示结构，桨轴A11连同桨叶及其法兰A12、滑块A13、活塞杆及滑槽A14、变距油缸A15整体连续旋转；配油基座A2以及与其固联的衬套A6、两只接头A1，与轴承座A9固联，不随桨轴A11转动；外配油轴A5连同密封圈A4和O型圈A8通过螺栓A7与桨轴A11固联，随桨轴A11转动；内配油管A3与活塞杆及滑槽A14固联，内配油管A3同活塞杆及滑槽A14既与桨轴A11一起连续旋转，又来回直线移动，将桨叶的转角以线位移方式传递出桨轴。

在附图1中除桨叶及其法兰A12、滑块A13、活塞杆及滑槽A14、变距油缸A15外，构成配油器，配油器外面充满冷却和润滑油液。变距油缸A15所用两路油液从两只接头A1进出，经过配油基座A2以及与其固联的衬套A6的中间孔，与外配油轴A5中的孔连通，其中进油是从外配油轴A5中心孔进入内配油管A3中心孔，向左流动进入变距油缸A15左侧腔体；变距油缸A15右侧腔体油液经过内配油管A3与桨轴A11之间的环形截面孔向右流动，再流经外配油轴A5的外侧孔流向配油基座A2以及与其固联的衬套A6的左侧中间孔，从左侧接头流出。

为了实时精确控制桨叶及其法兰转角，可调螺距舵桨的调距驱动系统为电液伺服系统，要求液压油路流经配油器时，泄漏量稳定且适量减小。附图1所示的外配油轴A5高速转动过程中，外配油轴A5外表面与衬套A6内表面相对滑动速度在每秒几米的量级（随可调螺距舵桨型号变化）；通常，外配油轴A5外表面与衬套A6内表面之间留有间隙，进入配油器的压力油充斥这里的间隙时，必然泄漏。同时，外配油轴A5与桨轴A11固定在一起高速旋转，桨轴承受重载交变载荷，桨轴A11连同外配油轴A5一起会径向旋转跳动，外配油轴A5外表面与衬套A6内表面之间的间隙不稳定，导致压力油泄漏量不固定；还容易引起外配油轴A5外表面与衬套A6内表面干涉或者衬套A6内表面局部瞬间高温，造成衬套A6粘附磨损。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种结构安全可靠，同时铜套采用浮动支撑，减小了铜套与配油轴之间的偏心量，避免二者直接接触，且泄漏量稳定且合适，并能对泄漏的油液进行测量的可调螺距舵桨的配油器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可调螺距舵桨的配油器，包括配油轴、铜套、配油座、轴承座、配油管、轴承组和浆轴；所述配油轴外通过可浮动的铜套与配油座相连；所述配油座固定在轴承座上；所述轴承座内设有位于轴承组内的浆轴，且浆轴与配油轴同心相连；所述配油管穿过配油轴和浆轴的中心孔；所述配油轴、铜套、配油座、轴承座、配油管、轴承组和浆轴之间设有相互贯穿配合使用的进油回路和出油回路；所述进油回路包括设置在配油轴右侧的四个第一径向孔、设置在铜套内的右侧径向孔、设置在配油管内的两个第二径向孔以及与第二径向孔相联通的第一中心孔；所述第一径向孔与配油轴外径相贯处设有环形凹槽，且环形凹槽与第一中心孔相联通；所述右侧径向孔与铜套内、外径相贯处设有右侧外围环形凹槽和右侧环形凹槽；所述右侧径向孔与内侧接头相连。

优选的，所述出油回路包括设置在配油轴左侧的四个轴向盲孔、位于四个轴向盲孔垂直方向上的第三径向孔、设置在铜套内的左侧径向孔和设置在浆轴和配油管之间的环形腔；所述左侧径向孔与铜套内、外径相贯处设有左侧外围环形凹槽和左侧环形凹槽；所述环形腔与轴向盲孔相联通；所述左侧径向孔与外侧接头相连。

优选的，所述铜套与穿过配油座的左侧孔的螺栓销螺纹相连，且铜套套设在配油轴上；所述螺栓销外套设有位于配油座左侧孔内的橡胶柱；所述橡胶柱的左端设有设置在配油座内的垫圈；所述橡胶柱外径比配油座左侧孔的内孔直径小0.6 mm～1mm。

优选的，所述铜套中心腔体边缘设置多处微小环形压力平衡槽；所述铜套与配油轴之间设有第一环状间隙；所述第一环状间隙距离为配油轴该处外径值的8‰～10‰。

优选的，所述配油座和铜套左侧之间还设有空腔；所述空腔一侧设有位于配油座凹槽内的TC骨架油封，用于对空腔进行油液密封；所述空腔与位于配油座上的出油孔相通。

优选的，所述配油轴和配油管之间还设有相对设置的两个U型密封圈和相对设置的两个耐磨环；所述配油轴和配油管之间还设有第二环状间隙；所述第二环状间隙的距离为0.5mm～1mm。

优选的，所述配油座和铜套之间还设有三个第一O型圈密封圈，且第一O型圈密封圈与铜套的左侧外围环形凹槽和右侧外围环形凹槽间隔设置；所述配油座与铜套之间设有第三环状间隙。

优选的，所述配油座通过第一螺栓固定在轴承座上；所述配油座左侧端面与轴承组之间设有轴承挡环。

优选的，所述浆轴与配油轴通过四个第二螺栓同心固定相连，并且两者之间还设有第二O型圈。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案的可调螺距舵桨的配油器的，其两路液压油顺利从旋转的桨轴中分开传输，并且铜套采用浮动支撑，减小了铜套与配油轴之间的偏心量，保证二者环状缝隙截面稳定，避免二者直接接触；配油管与配油轴之间环形凹槽构成的环状油膜形状稳定，从二者环状缝隙泄漏的油液量稳定且合适，为可调螺距舵桨的调距液压伺服系统稳定工作提供了必要保证，同时设置专门的空腔和TC骨架油封，让泄漏的油液可具体测量。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为现有技术中配油器的主视图；

附图2为本发明的主视图；

附图3为附图2中的局部放大图；

附图4为附图2中的局部放大图；

附图5为附图2中A-A截面剖视图；

附图6为附图2中B-B截面剖视图；

附图7为附图2中C-C截面剖视图；

附图8为附图2的左视图；

其中：A1-接头；A2-配油基座；A3-内配油管；A4-密封圈；A5-外配油轴；A6-衬套；A7-螺栓；A8-O型圈；A9-轴承座；A10-桨轴轴承组；A11-桨轴；A12-桨叶及其法兰；A13-滑块；A14-活塞杆及滑槽；A15-变距油缸；10-配油轴；11-铜套；12-配油座；13-外侧接头；14-内侧接头；15-轴承座;16-配油管;17-轴承组;18-浆轴;19-环形腔;101-轴向盲孔;102-第三径向孔;103-第一径向孔;104-环形凹槽; 105-U型密封圈、106-耐磨环；107-第二环状间隙；111-左侧径向孔;112-右侧径向孔;113- 左侧外围环形凹槽; 114-左侧环形凹槽; 115-右侧外围环形凹槽;116-右侧环形凹槽; 117- 微小环形压力平衡槽；118-第一环状间隙；121-螺栓销；122-橡胶柱；123-垫圈；124-TC骨架油封；125-空腔；126-出油孔；127-第一O型圈密封圈；128-第三环状间隙；161-第一中心孔；162-第二径向孔；171-轴承挡环；172-第一螺栓；181-第二螺栓；182-第二O型圈。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如附图2-8所示的本发明所述的一种可调螺距舵桨的配油器，包括配油轴10、铜套11、配油座12、轴承座15、配油管16、轴承组17和浆轴18；所述配油轴10外通过可浮动的铜套11与配油座12相连；所述配油座12固定在轴承座15上；所述轴承座15内设有位于轴承组17内的浆轴18，且浆轴18与配油轴10同心相连；所述配油管16穿过配油轴10和浆轴18的中心孔；所述配油轴10、铜套11、配油座12、轴承座15、配油管16、轴承组17和浆轴18之间设有相互贯穿配合使用的进油回路和出油回路；

所述进油回路包括设置在配油轴右10侧的四个第一径向孔103、设置在铜套11内的右侧径向孔112、设置在配油管16内的两个第二径向孔162以及与第二径向孔162相联通的第一中心孔161；所述第一径向孔103与配油轴10外径相贯处设有环形凹槽104，且环形凹槽104与第一中心孔161相联通；所述右侧径向孔112与铜套11内、外径相贯处设有右侧外围环形凹槽115和右侧环形凹槽116；所述右侧径向孔112与内侧接头14相连。

所述出油回路包括设置在配油轴10左侧的四个轴向盲孔101、位于四个轴向盲孔101垂直方向上的第三径向孔102、设置在铜套11内的左侧径向孔111和设置在浆轴18和配油管16之间的环形腔19；所述左侧径向孔111与铜套11内、外径相贯处设有左侧外围环形凹槽113和左侧环形凹槽114；所述环形腔19与轴向盲孔101相联通；所述左侧径向孔111与外侧接头13相连。

所述铜套11与穿过配油座12的左侧孔的螺栓销121螺纹相连，且铜套11套设在配油轴10上；所述螺栓销121外套设有位于配油座12左侧孔内的橡胶柱122；所述橡胶柱122的左端设有设置在配油座12内的垫圈123；所述橡胶柱122外径比配油座12左侧孔的内孔直径小0.6 mm～1mm；所述铜套11中心腔体边缘设置多处微小环形压力平衡槽117；所述铜套11与配油轴10之间设有第一环状间隙118；所述第一环状间隙118距离为配油轴10该处外径值的8‰～10‰。

所述配油座12和铜套11左侧之间还设有空腔125；所述空腔125一侧设有位于配油座12凹槽内的TC骨架油封124，用于对空腔125进行油液密封；所述空腔125与位于配油座12上的出油孔126相通；所述配油轴10和配油管16之间还设有相对设置的两个U型密封圈105和相对设置的两个耐磨环106；所述配油轴10和配油管16之间还设有第二环状间隙107；所述第二环状间隙107的距离为0.5mm～1mm。

所述配油座12和铜套11之间还设有三个第一O型圈密封圈127，且第一O型圈密封圈127与铜套11的左侧外围环形凹槽113和右侧外围环形凹槽115间隔设置；所述配油座12与铜套11之间设有第三环状间隙128；所述配油座12通过第一螺栓172固定在轴承座15上；所述配油座12左侧端面与轴承组17之间设有轴承挡环171；所述浆轴18与配油轴10通过四个第二螺栓181同心固定相连，并且两者之间还设有第二O型圈182。

具体的，如附图7所示，螺栓销121外套橡胶柱122，垫圈123约束橡胶柱122的左端变形，这三个零件构成整体部件，通过螺纹连接在铜套11上，橡胶柱122外径比配油座12该处的内孔直径小0.6 mm～1mm，这样铜套11相对配油座12有微小浮动的空间，铜套11浮动支撑，减小了铜套11与配油轴10之间的偏心量，保证二者环状缝隙截面稳定，避免二者直接接触，同时在铜套11中心腔体边缘设置多处微小环形压力平衡槽117，提供铜套11浮动对中的均载压力。

其中，TC骨架油封124和三个第一O型圈127放置于配油座12的四处凹槽里，三个第一O型圈127对配油座12与铜套11之间两油腔的油分别密封，TC骨架油封124对从铜套11与配油轴10之间的左腔125泄漏的油液密封，让泄漏的油液流经配油座12下端M12的出油孔126；当调试可调螺距舵桨时，上述M12出油孔126连接接头和软管到量杯中，可以测量一定时间内的具体泄漏量。

两套U形密封圈105和耐磨环106嵌入装配在配油轴10中间环形槽内，U形密封圈105对配油轴10和配油管16之间的油液双向密封，两耐磨环106支撑配油管16直线运动。

配油座12与轴承座15由M12第一螺栓172固定连接，二者有止口定位，配油座12左侧端面压紧轴承挡环171，磨削轴承挡环171厚度，微调轴承组17支撑的桨轴18左右位置，并且起轴向定位轴承组17的作用。

配油轴10通过螺栓4个M10第二螺栓181与桨轴18固接，用止口作径向定位，第二O型圈182放置在桨轴18右端的凹槽里，配油轴10左端面和桨轴18右端面贴合，将第二O型圈182压紧变形，起密封油液作用。

进一步的，第二环状间隙是根据通用液压油缸的活塞杆与缸体配合间隙要求确定的，第二环状间隙较小，当桨轴18连同配油轴10高速旋转时，配油轴10会出现径向跳动，从而试图影响铜套11与配油轴10对中效果，同时，油液进出内侧接头14、外侧接头13过程中，铜套11内孔的多处微小环形压力平衡槽117起平衡作用，通过整圈槽中的油膜压力加载，使铜套11自动与配油轴10对中，第一环状间隙的距离在整个圆周基本保持一致，减小铜套11与配油轴10之间的偏心距离，减少泄漏，并保证这种泄漏量的稳定性；而配油座12与铜套11之间第三环状间隙，为铜套11的这种自动对中浮动提供了空间。

其中，第一环状间隙可以取配油轴10该处外径值的8‰～10‰，根据配油轴10转速、内外油液压力差、油液粘度、环状间隙轴向长度等因素适当变化，保证压力油从此处环状间隙泄漏量在每分钟100mL量级；若泄漏量过少，易导致铜套11局部升温，损害铜套11，刮伤配油轴10；若泄漏量过多，可调螺距舵桨的调距液压油路在该处压力降急剧加大，且液压油路流量无法靠流量控制阀精确快速地调节，桨叶的位置无法及时定位，可能诱发船舶推进系统振动。

第一环状间隙可以取值0.5mm～1mm，依据本发明的整体尺寸、桨轴18动态径向跳动量、本发明各零件加工定位精度等具体确定，第一O型圈127截面直径相对较大，能够动态补偿铜套11径向浮动量，且始终将铜套11与配油座12之间油液径向密封。

实际工作时，桨轴18由轴承组17支撑在轴承座15上，配油轴10与桨轴18一端固定，随桨轴18一起高速转动；配油管16从桨轴18和配油轴10的中心孔穿过，既同桨轴18同步高速旋转，又相对配油轴10的轴向进行直线滑动。

具体的油液流动路线如下所述：进油路线，①压力油从内侧接头14进入，少量滞留在铜套11右侧外围环形槽115里，绝大部分流经铜套11右侧径向孔112到达配油轴10和铜套11之间的右侧环形槽116中；②压力油从右侧环形槽116进入到配油轴10右侧4个第一径向孔，然后通过右侧4个第一径向孔，到达配油轴10与配油管16之间的环形凹槽104中；③上述环形凹槽104内的压力油经过配油管16的2个第二径向孔162，会流到配油管16的第一中心孔161中，然后聚集到油缸（图中未示出）的无杆腔体，同时该油缸有杆腔体油液回流。回油路线，①回流油液从桨轴18与配油管16之间的环形腔19流过，到达配油轴10右侧4个轴向盲孔101，通过这里的4个轴向盲孔101垂直的方向的4个第三径向孔102，回流油液流经4个第三径向孔102，接着到达配油轴10和铜套11之间的左侧环形凹槽114内；②而后，回流油液汇入铜套11左侧径向孔111，最后经过左侧外围环形凹槽113和外侧接头17流出配油器。当油液按照上述方向流通时，配油管16连同活塞杆（图中未示出）向右直线运动；当油液按照上述方向反向流通时，配油管16向左直线运动。

本发明的可调螺距舵桨的配油器的，其两路液压油顺利从旋转的桨轴中分开传输，并且铜套采用浮动支撑，减小了铜套与配油轴之间的偏心量，保证二者环状缝隙截面稳定，避免二者直接接触；配油管与配油轴之间环形凹槽构成的环状油膜形状稳定，从二者环状缝隙泄漏的油液量稳定且合适，为可调螺距舵桨的调距液压伺服系统稳定工作提供了必要保证，同时设置专门的空腔和TC骨架油封，让泄漏的油液可具体测量。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可调螺距舵桨的配油器，其特征在于：包括配油轴、铜套、配油座、轴承座、配油管、轴承组和浆轴；所述配油轴外通过可浮动的铜套与配油座相连；所述配油座固定在轴承座上；所述轴承座内设有位于轴承组内的浆轴，且浆轴与配油轴同心相连；所述配油管穿过配油轴和浆轴的中心孔；所述配油轴、铜套、配油座、轴承座、配油管、轴承组和浆轴之间设有相互贯穿配合使用的进油回路和出油回路；所述进油回路包括设置在配油轴右侧的四个第一径向孔、设置在铜套内的右侧径向孔、设置在配油管内的两个第二径向孔以及与第二径向孔相联通的第一中心孔；所述第一径向孔与配油轴外径相贯处设有环形凹槽，且环形凹槽与第一中心孔相联通；所述右侧径向孔与铜套内、外径相贯处设有右侧外围环形凹槽和右侧环形凹槽；所述右侧径向孔与内侧接头相连。

2.根据权利要求1所述的可调螺距舵桨的配油器，其特征在于：所述出油回路包括设置在配油轴左侧的四个轴向盲孔、位于四个轴向盲孔垂直方向上的第三径向孔、设置在铜套内的左侧径向孔和设置在浆轴和配油管之间的环形腔；所述左侧径向孔与铜套内、外径相贯处设有左侧外围环形凹槽和左侧环形凹槽；所述环形腔与轴向盲孔相联通；所述左侧径向孔与外侧接头相连。

3.根据权利要求1或2所述的可调螺距舵桨的配油器，其特征在于：所述铜套与穿过配油座的左侧孔的螺栓销螺纹相连，且铜套套设在配油轴上；所述螺栓销外套设有位于配油座左侧孔内的橡胶柱；所述橡胶柱的左端设有设置在配油座内的垫圈；所述橡胶柱外径比配油座左侧孔的内孔直径小0.6 mm～1mm。

4.根据权利要求3所述的可调螺距舵桨的配油器,其特征在于：所述铜套中心腔体边缘设置多处微小环形压力平衡槽；所述铜套与配油轴之间设有第一环状间隙；所述第一环状间隙距离为配油轴该处外径值的8‰～10‰。

5.根据权利要求4所述的可调螺距舵桨的配油器,其特征在于：所述配油座和铜套左侧之间还设有空腔；所述空腔一侧设有位于配油座凹槽内的TC骨架油封，用于对空腔进行油液密封；所述空腔与位于配油座上的出油孔相通。

6.根据权利要求1所述的可调螺距舵桨的配油器，其特征在于：所述配油轴和配油管之间还设有相对设置的两个U型密封圈和相对设置的两个耐磨环；所述配油轴和配油管之间还设有第二环状间隙；所述第二环状间隙的距离为0.5mm～1mm。

7.根据权利要求1所述的可调螺距舵桨的配油器,其特征在于：所述配油座和铜套之间还设有三个第一O型圈密封圈，且第一O型圈密封圈与铜套的左侧外围环形凹槽和右侧外围环形凹槽间隔设置；所述配油座与铜套之间设有第三环状间隙。

8.根据权利要求1所述的可调螺距舵桨的配油器,其特征在于：所述配油座通过第一螺栓固定在轴承座上；所述配油座左侧端面与轴承组之间设有轴承挡环。

9.根据权利要求1所述的可调螺距舵桨的配油器,其特征在于：所述浆轴与配油轴通过四个第二螺栓同心固定相连，并且两者之间还设有第二O型圈。