CN107269658A - 直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，为用于紧固桨叶和曲柄盘的直接拉伸预紧型紧固螺钉，该直接拉伸预紧型紧固螺钉由一个螺钉主体、一个安装在螺钉主体头部下端面的硬质垫片、多个推力螺钉组成，所述螺钉主体的头部沿圆周均匀分布多个轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔内螺纹旋合推力螺钉，当螺钉主体拧紧时，推力螺钉下端面与硬质垫片接触连接，硬质垫片承受来自推力螺钉产生的表面压力，并通过调节推力螺钉实现桨叶紧固预紧力矩精确控制。采用直接拉伸预紧方式进行调距桨桨叶紧固，预紧精度5%以内，提高桨叶紧固螺钉的紧固精度；将桨叶紧固螺钉的总预紧力分散至多个推力螺钉上，降低安装的预紧力矩，使得安装操作方便，降低成本。

Description

直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉
技术领域
本发明涉及一种舰船动力推进的调距桨，尤其是一种用于调距桨的预紧型紧固螺钉，属于舰船调距桨紧固螺钉技术领域。
背景技术
对高速、重载型船舶而言，一方面螺旋桨的桨叶外负荷变化幅值约为50%的额定负荷，另一方面全速航行急转工况桨叶外负荷约为额定工况的2倍，这使得桨叶紧固螺钉的承载情况非常严酷，因此为确保桨叶紧固螺钉联接可靠，对其预紧精度提出了很高要求。然而，目前考虑到调距桨的桨毂体内部低压油不外泄、外部海水不侵入，通常桨叶紧固螺钉采用六角头螺钉A（见图1）。由于六角头螺钉A的紧固方式为扭矩预紧，其存在预紧扭矩大、预紧精度较低且安装操作不方便等缺点。在预紧过程中桨叶2的紧固螺钉的螺纹摩擦系数、头部接触端面摩擦系数难以精确控制，通常导致在工程应用，桨叶紧固螺钉的预紧力误差与设计值相差约20%（见附图6），且安装费时费力，因此当前迫切需要一种预紧精度高、安装操作方便，且也能够防止桨毂体内低压油B外泄及海水侵入的桨叶紧固螺钉来解决上述难题。
发明内容
为了解决现有六角头螺钉的紧固方式为扭矩预紧，其存在预紧扭矩大、预紧精度较低且安装操作不方便等缺点，本发明提出一种直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，采用直接拉伸预紧方式进行调距桨桨叶紧固，预紧精度5%以内，提高桨叶紧固螺钉的紧固精度；将桨叶紧固螺钉的总预紧力分散至多个推力螺钉上，降低安装的预紧力矩，使得安装操作方便，降低成本。
为实现上述目，本发明的技术方案是：一种直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，为用于紧固桨叶和曲柄盘的直接拉伸预紧型紧固螺钉，该直接拉伸预紧型紧固螺钉由一个螺钉主体、一个安装在螺钉主体头部下端面的硬质垫片、多个推力螺钉组成，所述螺钉主体的头部沿圆周均匀分布多个轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔内螺纹旋合推力螺钉，当螺钉主体拧紧时，所述推力螺钉下端面与所述硬质垫片接触连接，所述硬质垫片承受来自推力螺钉产生的表面压力，并通过调节推力螺钉实现桨叶紧固预紧力矩精确控制。
所述螺钉主体的头部下端与硬质垫片之间设有内密封圈，所述硬质垫片与桨叶的安装孔之间设有外密封圈，用于防止桨毂体内低压油外泄及海水侵入。
所述直接拉伸预紧型紧固螺钉的一端与曲柄盘通过螺纹固定连接，另一端头部直接与桨叶上的安装孔连接，通过直接拉伸预紧型紧固螺钉的多个推力螺钉B施加预紧力，将桨叶和曲柄盘刚性紧固在一起了。
本发明的有益效果是：
大型及承受高强度载荷的调距桨桨叶紧固螺钉采用直接拉伸预紧型紧固螺钉进行紧固，预紧精度可控制在5%以内，可提高桨叶紧固精度；降低了大型桨叶紧固螺钉安装的预紧力矩，使得安装操作方便，降低安装和维护成本，提高维修性和经济性。
附图说明
图1是安装传统六角头桨叶紧固螺钉的调距桨总体剖视图；
图2是安装直接拉伸预紧型桨叶紧固螺钉的调距桨总体剖视图；
图3是本发明的直接拉伸预紧型桨叶紧固螺钉结构示意图；
图4是图3的左视图；
图5是图4的Ｃ向视图；
图6是传统六角头螺钉的预紧力试验值与理论值对比；
图7是是直接拉伸预紧型紧固螺钉的预紧力试验值与理论值对比；
图中，1. 直接拉伸预紧型桨叶紧固螺钉，2.桨叶，3.曲柄盘，4.桨毂体，1A.螺钉主体，1B.推力螺钉，1C.硬质垫片，1D.内密封圈，1E.外密封圈。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图3至图5所示，本发明的直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，为用于紧固桨叶2和曲柄盘3的直接拉伸预紧型紧固螺钉1。
直接拉伸预紧型紧固螺钉1（见图2）由一个螺钉主体1A和一个安装在螺钉主体1A上的硬质垫片1C、多个推力螺钉1B、一个内密封圈1D和一个外密封圈1E组成。螺钉主体1A的头部下端与硬质垫片1C之间设有内密封圈1D，所述硬质垫片1C与桨叶2的安装孔之间设有外密封圈1E。内密封圈1D和外密封圈1E使得桨毂体4内部的液压油液不能够向外流出去，外部海水也不能够从外部进入桨毂体内部。螺钉主体1A的头部均匀配有多个轴向螺纹通孔，它们沿圆周均匀分布，推力螺钉1B通过这些螺纹通孔与螺钉主体1A的螺纹旋合穿过，最终实现拧紧。当螺钉主体1A拧紧时，与其接触的是一个硬质垫片1C，这个硬质垫片1C非常坚硬，它可以承受来自推力螺钉1B产生的巨大表面压力。由于推力螺钉1B为均匀分布式的结构设计，因此每个推力螺钉1B预紧力矩值小，且可精确控制。推力螺钉1B拧紧时只需控制其螺纹的摩擦系数，以及其头部与硬质垫片1C接触的摩擦系数，因此，由于一方面安装摩擦面小，安装工艺容易控制，另一方面推力螺钉1B与硬质垫片1C零件小，机械性能和加工工艺也容易控制，因此其预紧力矩可精确控制。最终直接拉伸预紧型紧固螺钉1（见图2）的预紧精度可控制在5%以内（见图7）。由于在整个预紧过程中，作用在螺钉主体1A上的力仅有轴向拉力，没有传统六角头螺钉扭矩而产生的周向剪切力，所以直接拉伸预紧型紧固螺钉1的受力性能更好。由于推力螺钉1B的安装力矩小，安装人员仅需使用手持扳手工具便可完成桨叶安装，省去了大量的工装，实现了简便安装、维修。
如图2所示，采用直接拉伸预紧型紧固螺钉的调距桨总体结构形式与传统调距桨类似，主要包括桨毂体4、螺旋桨桨叶件，用来与桨叶相连接的曲柄盘3、用来紧固桨叶2和曲柄盘3的直接拉伸预紧型紧固螺钉1。直接拉伸预紧型紧固螺钉1的一端与曲柄盘3采用螺纹连接，另一端头部直接与桨叶2上的安装孔连接，对直接拉伸预紧型紧固螺钉1的N个推力螺钉1B（见图3，4，5）施加传统六角头螺钉的1/N预紧力，就可以轻松的将桨叶2和曲柄盘3刚性紧固在一起了，从而桨叶2、曲柄盘3和桨毂体4就形成了平面轴承和径向轴承，能够实现调距桨的桨叶螺距角度调节。每个推力螺钉1B承受螺钉主体1A所用预紧力的一小部分力，但是多个推力螺钉1B的合力能确保螺钉主体1A的预紧力达到设计的要求值，将桨叶2和曲柄盘3可靠地紧固在一起。根据维修需要拆卸桨叶2和曲柄盘3时，将直接拉伸预紧型紧固螺钉1的多个推力螺钉1B依次松脱，就可方便的将其预紧力取消，从而将桨叶2和曲柄盘3分离，方便维修。
安装桨叶2时，将外密封圈1E、硬质垫片1C和内密封圈1D依次组装在一起，安装在桨叶的螺钉安装沉孔中，将直接拉伸预紧型紧固螺钉1的螺钉主体1A穿过硬质垫片1C，手动旋转螺钉主体1A与曲柄盘3的螺纹连接，直至螺钉主体1A的头部与硬质垫片1C表面接触且没有间隙为止。在这个紧固过程中螺钉主体1A不需要承受很大的扭矩。然后，在推力螺钉1B的螺纹、与硬质垫片1C相接处的头部端面均匀的涂上专用润滑剂，采用精度在5%以内的力矩扳手，按照推力螺钉1B最终需要的扭矩值的一半设定扳手扭矩，按照对角位置依次预紧推力螺钉1B至设定的扳手扭矩值，重复预紧两次；然后再按照推力螺钉1B最终需要的旋转力矩值设定扳手扭矩，按照对角位置依次预紧推力螺钉1B至设定的扳手扭矩值，重复预紧两次，这样螺钉主体1A就被拧紧了，即完成了一套直接拉伸预紧型紧固螺钉1的安装。依次完成所有直接拉伸预紧型紧固螺钉1的安装，即可将整片桨叶2与曲柄盘3紧固在一起完成装配。

Claims (3)

1.一种直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，为用于紧固桨叶（2）和曲柄盘（3）的直接拉伸预紧型紧固螺钉（1），其特征在于：该直接拉伸预紧型紧固螺钉（1）由一个螺钉主体(1A)、一个安装在螺钉主体(1A)头部下端面的硬质垫片(1C)、多个推力螺钉(1B)组成，所述螺钉主体(1A)的头部沿圆周均匀分布多个轴向螺纹通孔，轴向螺纹通孔内螺纹旋合推力螺钉(1B)，当螺钉主体(1A)拧紧时，所述推力螺钉(1B)下端面与所述硬质垫片(1C)接触连接，所述硬质垫片(1C)承受来自推力螺钉(1B)产生的表面压力，并通过调节推力螺钉(1B)实现桨叶（2）紧固预紧力矩精确控制。
2.根据权利要求1所述的直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，其特征在于：所述螺钉主体(1A)的头部下端与硬质垫片(1C)之间设有内密封圈(1D)，所述硬质垫片(1C)与桨叶（2）的安装孔之间设有外密封圈(1E)，用于防止桨毂体内低压油外泄及海水侵入。
3.根据权利要求1或2所述的直接拉伸预紧型调距桨桨叶紧固螺钉，其特征在于：所述直接拉伸预紧型紧固螺钉（1）的一端与曲柄盘（3）通过螺纹固定连接，另一端头部直接与桨叶（2）上的安装孔连接，通过直接拉伸预紧型紧固螺钉（1）的多个推力螺钉(1B)施加预紧力，将桨叶（2）和曲柄盘（3）刚性紧固在一起了。
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