CN111271389A - 自支撑弹性的高速传动轴系装置 - Google Patents

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严忠胜
陈武超
魏涛
江瑞田
何永慧
邓俊杰
景伟
张萌思
刘国花
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Abstract

本发明提供了一种自支撑弹性的高速传动轴系装置，包括第一过渡盘、碳纤维双膜盘联轴器、碳纤维传动轴、第二过渡盘以及自支撑高弹性联轴器，其中：自支撑高弹性联轴器连接原动机；第一过渡盘连接工作机；碳纤维传动轴与碳纤维双膜盘联轴器形成一个整体；碳纤维双膜盘联轴器一端连接第一过渡盘，碳纤维双膜盘联轴器另一端连接第二过渡盘，第二过渡盘与自支撑高弹性联轴器连接。本发明通过带自支撑功能的高弹性联轴器，取消中间轴承座，可以减小轴系重量和安装空间；通过碳纤维复合材料传动轴，进一步减轻了轴系重量，提高了轴系的工作转速；采用碳纤维双膜盘联轴器，进一步提高了轴系的径向补偿能力，弥补了轴系的轴向补偿能力。

Description

自支撑弹性的高速传动轴系装置
技术领域
本发明涉及船舶主推进轴系领域，具体地，涉及一种自支撑弹性的高速传动轴系装置。
背景技术
主推进轴系主要为船舶传递推进动力，使船舶能够在水面上不断行驶。目前船舶柴油机驱动主推进轴系根据轴系材料主要分为钢制轴系和复合材料轴系，其中，钢制轴系根据柴油机转速是否减速分为两种布置形式。具体而言：
钢制轴系第一种布置形式为柴油机通过高弹性联轴器将动力传递给减速齿轮箱，齿轮箱输出端通过主推进轴系装置驱动螺旋桨或喷泵等，根据主推进轴系的长度可能需要增加中间支撑。这种布置形式的主推进轴系传递功率大，然而其缺点是工作转速低，且轴系补偿能力一般，整个系统重量非常重。
钢制轴系第二种布置形式为柴油机通过高弹性联轴器直接连接主推进轴系装置，主推进轴系上需要有中间支撑装置，最后驱动螺旋桨或喷泵等。这种布置形式的主推进轴系的特点是结构形式简单，低功率和高转速，然而其缺点是轴系补偿能力一般，系统重量较重，高转速工况下需要增加中间支撑装置。
复合材料轴系具有重量轻、强度高等优点，目前有少部分船舶主推进轴系上将钢制轴系两种布置形式中的钢制轴替换为复合材料轴，其中可能需要增加中间支撑，另外除了减轻轴系重量外，其他对应的缺点去除效果不是很明显。
本专利针对上述柴油机驱动主推进轴系形式，创新性的提出一种自支撑弹性的高速传动轴系装置。能够在有限的空间布置情况下，使轴系能够具有高工作转速，同时还要能够适应恶劣的水面工况，具有足够的轴向和径向补偿能力。
申请号为201910030494.0的发明专利公开了一种高速重载轴系可调节超扭保护结构，包括外传动轴系、外接轴承座、内传动轴系、可调节超扭保护销组件和防飞压板；具有内花键接口结构的外传动轴系与高速重载行星齿轮箱连接；外接轴承座与齿轮箱箱体连接，外传动轴系与内传动轴系通过可调节超扭保护销组件连接，防飞压板通过螺栓与内传动轴系连接。采用该结构后通过改变超扭保护销组件的个数以及结构不但可提高试验件及配套的试验器在运转试验时的安全性并可得到其安全运转的极限载荷。具有工作转速高、结构紧凑、通用性高、拆卸快速、可靠、有效规避试验件破坏风险性的特点。但是上述专利会占用空间布置。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自支撑弹性的高速传动轴系装置。
根据本发明提供的一种自支撑弹性的高速传动轴系装置，包括第一过渡盘、碳纤维双膜盘联轴器、碳纤维传动轴、第二过渡盘以及自支撑高弹性联轴器，其中：
自支撑高弹性联轴器连接原动机；第一过渡盘连接工作机；
碳纤维传动轴与碳纤维双膜盘联轴器形成一个整体；
碳纤维双膜盘联轴器一端连接第一过渡盘，碳纤维双膜盘联轴器另一端连接第二过渡盘，第二过渡盘与自支撑高弹性联轴器连接。
优选地，所述工作机包括喷泵。
优选地，所述原动机包括柴油机。
优选地，所述碳纤维传动轴的轴系长度能够调节。
优选地，碳纤维双膜盘联轴器与第二过渡盘之间设置有调整垫。
优选地，碳纤维传动轴采用碳纤维复合材料传动轴。
优选地，所述自支撑高弹性联轴器具备自支撑功能。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明将传统的高弹性联轴器换成带自支撑功能的高弹性联轴器，取消中间轴承座，可以减小轴系重量和安装空间；
2、本发明将传统的钢制轴系换成碳纤维复合材料传动轴，在保证轴系强度的前提下，进一步减轻了轴系重量，提高了轴系的工作转速；
3、本发明在碳纤维复合材传动轴的基础上，采用碳纤维双膜盘联轴器，进一步提高了轴系的径向补偿能力，弥补了轴系的轴向补偿能力。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为自支撑弹性的高速传动轴系装置结构图。
图中示出：
第一过渡盘1
碳纤维双膜盘联轴器2
碳纤维传动轴3
第二过渡盘4
自支撑高弹性联轴器5
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的自支撑弹性的高速传动轴系装置，由带自支撑功能的高弹性联轴器、碳纤维双膜盘联轴器、碳纤维传动轴、第一过渡盘和第二过渡盘组成。自支撑高弹性联轴器与原动机连接，例如柴油机飞轮，第一过渡盘与喷泵等工作机连接，碳纤维双膜盘联轴器通过复杂工艺与碳纤维传动轴形成一个整体，并分别与第一过渡盘和第二过渡盘连接。为了保证轴系现场安装时，轴系长度可以调节，在碳纤维膜盘联轴器与第二过渡盘之间设计一个两half的调整垫。
根据柴油机和喷泵的性能参数和接口尺寸进行自支撑高弹性联轴器、碳纤维双膜盘联轴器和碳纤维传动轴的初步选型和方案设计，自支撑高弹性联轴器与柴油机连接的尺寸按飞轮的接口尺寸配，在选型和方案设计过程中需要避免高弹性联轴器与柴油机外围附件干涉。
根据方案设计的碳纤维双膜盘联轴器和喷泵接口初步设计第一过渡盘，设计过程中要避免与喷泵外围附件存在干涉情况。为了满足轴系扭振计算要求和喷泵振动特性要求，在保证传扭能力的前提下，第一过渡盘的重量应尽量减小。
根据方案设计的碳纤维双膜盘联轴器和自支撑高弹性联轴器接口初步设计第二过渡盘，在保证传扭能力的前提下，第二过渡盘的重量应尽量减小。
为了保证碳纤维双膜盘联轴器和碳纤维轴的装拆空间，在第二过渡盘与碳纤维膜盘联轴器之间设置一个两half的调整垫。
根据从柴油机飞轮端面到喷泵法兰端面的轴系总长度确定碳纤维复合材料轴的长度。
在轴系满足设计要求和不存在空间干涉的前提下，计算轴系各个零部件的重量、重心和转动惯量，进行轴系扭振计算和喷泵振动特性计算。假如计算不满足要求，在保证传扭能力和刚度的前提下，对两个过渡盘尺寸或材料进行修改，减小其重量和转动惯量。
本发明将传统的高弹性联轴器换成带自支撑功能的高弹性联轴器，取消中间轴承座，可以减小轴系重量和安装空间；本发明将传统的钢制轴系换成碳纤维复合材料传动轴，在保证轴系强度的前提下，进一步减轻了轴系重量，提高了轴系的工作转速；本发明在碳纤维复合材传动轴的基础上，采用碳纤维双膜盘联轴器，进一步提高了轴系的径向补偿能力，弥补了轴系的轴向补偿能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，包括第一过渡盘、碳纤维双膜盘联轴器、碳纤维传动轴、第二过渡盘以及自支撑高弹性联轴器，其中：
自支撑高弹性联轴器连接原动机；第一过渡盘连接工作机；
碳纤维传动轴与碳纤维双膜盘联轴器形成一个整体；
碳纤维双膜盘联轴器一端连接第一过渡盘，碳纤维双膜盘联轴器另一端连接第二过渡盘，第二过渡盘与自支撑高弹性联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，所述工作机包括喷泵。
3.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，所述原动机包括柴油机。
4.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，所述碳纤维传动轴的轴系长度能够调节。
5.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，碳纤维双膜盘联轴器与第二过渡盘之间设置有调整垫。
6.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，碳纤维传动轴采用碳纤维复合材料传动轴。
7.根据权利要求1所述的自支撑弹性的高速传动轴系装置，其特征在于，所述自支撑高弹性联轴器具备自支撑功能。
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