CN111846179A - 一种船舶抱轴式电机的安装结构和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶抱轴式电机的安装结构和方法，带有螺旋桨（1）的船舶传动轴（2）上设置抱轴式电机（3），其特征在于所述抱轴式电机（3）底部通过橡胶隔振器（10）和船体基座（11）相联。抱轴式电机与传动轴之间采用胀套式联轴器联接的刚性联接，抱轴式电机与船体电机基座之间采用橡胶隔振器联接的柔性连接，这抱轴式电机在船舶上采用这种一刚一柔的安装方式，既解决了电机传递动力的问题，又有效缓解或吸收了轴系工作中的径向跳动问题。

Description

一种船舶抱轴式电机的安装结构和方法

技术领域

本发明涉及船舶抱轴式推进电机装置，属于船舶电力推进领域，广泛适用于船舶电力推进系统与装置。

背景技术

民用船舶一般采用柴油发动机作为动力，柴油机的转速较高，螺旋桨的转速较低，两者之间通过减速齿轮箱来实现转速匹配。当船舶需要在低速航行时，柴油机则调低功率调低转速运行，这样不仅降低了柴油机的效率，而且由机械传动所带来的噪声与振动也影响了船舶低速巡航时完成特殊任务的质量。为解决这个问题，在传统的船舶柴油机推进系统中引入抱轴式电力推进系统，主要实施方式是在螺旋桨的主传动轴上套上抱轴式电动机。在高速航行时，仍由柴油机驱动螺旋桨，在低速航行时，则由电动机驱动螺旋桨，这种柴－电混合式的推进方式降低了船舶低速航行时噪声与振动幅值，也节约了能源。但是如何在主传动轴上安装抱轴式电机，既能解决传递电机的动力又能适应柴油机高速运转时主轴所产生的径向跳动问题，是决定抱轴式电机技术能否直接在船舶上推广运用的关键。

如图1所示的抱轴电机的典型安装结构图，通过在船舶柴油机推进系统主传动轴上套上抱轴式电动机。在高速航行时，仍由柴油机驱动螺旋桨，在低速航行时，则由电动机驱动螺旋桨，这种柴－电混合式的推进方式降低了船舶低速航行时噪声与振动幅值，也节约了能源。但由于上述安装结构在柴油机推进系统中引入抱轴电机时，在齿轮箱减速机（内含离合器）与螺旋桨之间，除增加了抱轴电机以外还增加弹性联轴器、中间轴承、联轴节等设备，既能传递动力又能吸收或缓解轴系径向跳动问题，但所带来的问题是在总体布置上占用了许多空间，也增加了重量，特别是在老旧型小船上（船长＜50 m）需加装抱轴电机进行技术改造时，这样的方案几乎不可能实施。不仅安装的空间不够，而且还需要进行断轴处理，或者重新更换新的主轴，增加了技术改造的成本费用。为此必需另辟蹊径，寻找解决办法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足，提供一种船舶抱轴式电机的安装方法，实现了在小型船舶（船长≤50 m）上柴油机的推进系统中引入抱轴式电力推进系统，解决电机传递动力的问题，能够在船舶低速航行时明显降低船舶推进装置的机械振动和噪声，并有效缓解或吸收轴系工作中的径向跳动问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种船舶抱轴式电机的安装结构，带有螺旋桨（1）的船舶传动轴（2）上设置抱轴式电机（3），其特征在于所述抱轴式电机（3）底部通过橡胶隔振器（10）和船体基座（11）相联。

上述技术方案中，抱轴式电机（3）和传动轴（2）上的主柴油机（5）之间设置减速箱（4），减速箱（4）内含离合器。

上述技术方案中，每个抱轴式电机（3）沿轴向安装前后两个胀套联轴器（6），各胀套联轴器（6）设置在抱轴式电机（3）的电机转子内衬套（8）内，且各胀套联轴器（6）的轴向内端面与相配合的电机转子内衬套内安装面（8.1）相平齐设置。

上述技术方案中，胀套联轴器（6）上周向均匀分布胀紧螺栓（9）。

上述技术方案中，橡胶隔振器（10）与电机基脚（3.1）配对设置，四个电机基脚（3.1）在电机的左右对称和前后对称位置上；船体基座（11）与电机基脚（3.1）相适应设置。

上述技术方案中，橡胶隔振器（10）的中心线与胀套联轴器（6）的轴线一致并沿胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称；或者橡胶隔振器（10）的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称；或者，水平的船体基座（11）向上提升，在橡胶隔振器（10）上悬挂式设置电机基脚（3.1），使得电机基脚（3.1）的顶点位于胀套联轴器（6）的上半圆外周上，橡胶隔振器（10）的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称。

一种抱轴式电机的安装方法，其特征在于：

抱轴式电机（3）与船体基座（11）之间通过橡胶隔振器（10）联结；橡胶隔振器（10）与电机基脚（3.1）配对设置；四个电机基脚（3.1）布置在电机的左右对称和前后对称位置上。

上述技术方案中，包括如下安装步骤：

步骤1：先将抱轴式电机（3）的挡盖、轴承、安装了传感器电路板的轴承挡板依次拆下；

步骤2：将传感器组件拆下，拆传感器组件只拆下组件上的螺栓即可将传感器组件一起拆卸；

步骤3：把抱轴式电机（3）推移到传动轴（2）上，并到达设定位置；

步骤4：将拧松螺钉的两个胀套联轴器（6）都从设置螺旋桨（1）一侧或电机后轴一侧平滑地装入电机的前轴和后轴联结孔处，胀套联轴器（6）无螺钉处轴向内端面分别与前后轴电机转子内衬套内安装面（8.1）相平齐设置；通过顺时针方向旋转拧紧胀套联轴器（6）上均匀分布的胀紧螺栓（9），将胀套联轴器（6）与抱轴式电机（3）紧密联接； 然后用手将螺钉拧紧；

步骤5：依次组装挡盖、轴承、轴承挡板。

综上，本发明在现有船舶主传动轴上通过胀套联结、橡胶隔振的方式在小型柴电船舶上安装抱轴式电机，实现了在小型船舶（船长≤50 m）上柴油机的推进系统中引入一种抱轴式电力推进系统，共同组成船舶柴－电混合式推进系统。

所述的一种抱轴式电机的安装结构，其特征在于船舶抱轴式电机与主传动轴之间的联接是通过胀套联轴器实现的。这种联结方式是依靠拧紧的高强度螺栓使得接触面间产生压力和摩擦力实现负载传送的一种无键联结装置，胀套依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽削弱，也无相对运动，工作中不会产生磨损。在超载时失去联结作用，可以保护设备不受损害。由于胀套能把较大配合间隙的轴毂结合起来，拆卸时将螺栓拧松，即可使被联结件容易拆卸。胀套涨紧时，胀套与主轴接触面紧密贴合不易锈蚀，也便于拆开。

所述的一种抱轴式电机的安装方法，其特征在于胀套联轴器的安装方向可以设计成从一个方向（尾部）安装，也可以设计成从电机的前轴两个方向装入联结孔后安装。每个电机需要安装前后两个胀套联轴器，通过顺时针方向旋转，可以拧紧胀套上均匀分布的胀紧螺栓，将胀套联轴器与电机紧密联接；若反时针方向旋转，则可将胀套联轴器与电机拆开分离。

本发明的有益效果：

采用本方法的目的是将抱轴式电机嫁接在传统船舶柴油机推进系统上，组成柴－电混合式船舶推进系统。在船舶中高速航行时，采用传统的柴油机作为动力推进，在低速航行时，采用抱轴式电机驱动，充分利用电力推进能源转换效率高、噪声与振动幅值低的优势。

抱轴式电机与传动轴之间采用胀套式联轴器联接的（刚性联接），改变传统的法兰式连接方式，安装与拆卸比法兰连接方便，特别是功率在传递过程中几乎没有损失，且可以根据负荷大小调节拧紧力矩，可实现超载保护；抱轴式电机与船体电机基座之间采用橡胶隔振器联接（柔性连接），有效地缓解或吸收了由柴油机驱动所带来的轴系振动（径向跳动）。

抱轴式电机在船舶上采用这种一刚一柔的安装方式，既解决了电机传递动力的问题，又有效缓解或吸收了轴系工作中的径向跳动问题。

也即能够将电机的动力输出到船舶主传动轴上，同时吸收或者缓解轴系在高速运转时的径向跳动。实现了抱轴电机在小型船舶上的成功运用；同时能够在船舶低速航行时，明显降低了船舶推进装置的机械振动和噪声，高质量地完成船舶低速航行时的特殊任务，同时也满足了乘员舒适性要求和环保要求。

附图说明

图1为现有技术中抱轴电机的典型安装结构图。

图2为根据本发明实施的抱轴电机的安装结构图。

图3为本发明胀套联轴器与抱轴电机转子内衬套联接安装图。

图4为抱轴电机和橡胶隔振器斜对称安装图。

图5为抱轴电机和橡胶隔振器水平对称安装图。

图6为抱轴电机和橡胶隔振器水平提升安装图。

具体实施方式

如图2所示为根据本发明实施的抱轴式电机的改进安装结构图，在在小型船舶的船体7上，带有螺旋桨1的船舶传动轴2上通过胀套联轴器6安装抱轴式电机3，抱轴式电机3和传动轴2上的主柴油机5之间设置减速箱4，减速箱4内含离合器。抱轴式电机3底部通过橡胶隔振器10和船体基座11相联。

无需断轴且不会占用太多空间，将抱轴式电机3的动力输出到船舶传动轴2上，可吸收或者缓解轴系在高速运转时的径向跳动，能够在船舶低速航行时，明显降低船舶推进装置的机械振动和噪声，对小型船舶（船长≤50 m）低速航行减振降噪具有重要意义。

如图3所示，每个抱轴式电机3沿轴线需要安装前后两个胀套联轴器6，胀套联轴器6设置在电机转子内衬套8内，且胀套联轴器6的两个轴向内端面与电机转子内衬套内安装面8.1对齐。通过顺时针方向旋转，可以拧紧胀套联轴器6上均匀分布的胀紧螺栓9，由此将胀套联轴器6与抱轴式电机3紧密联接；若反时针方向旋转，则可将胀套联轴器6与抱轴式电机3拆开分离。

如图4、图5及图6所示，抱轴式电机3与船体基座11之间的联接是通过橡胶隔振器10实现的。橡胶隔振器10与电机基脚3.1配对。四个电机基脚3.1一般按对称布置设计，即四个电机基脚3.1在电机的左右对称和前后对称位置上。考虑到船舶轴系一般都是在机舱底部位置布置，船体底部的结构比较复杂，而且适合安装电机的空间大小也不同。所以在电机基脚设计时，就要考虑如何适应船体结构的安装形式。可以设计成不同的安装形式，如图4所示为斜对称安装形式，橡胶隔振器10的中心线与胀套联轴器6的轴线一致并沿胀套联轴器6的竖向轴线中心对称；图5所示为水平对称安装形式，橡胶隔振器10的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器6的竖向轴线中心对称。更为特殊的是受船体结构的限制，按通常的办法设计也无法满足安装的要求，那么对电机的基脚设计可按特殊办法处理，即将水平的船体基座11向上提升到一定高度，设计成如图6所示的水平提升安装形式，橡胶隔振器10的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器6的竖向轴线中心对称，在橡胶隔振器10上悬挂式设置电机基脚3.1，电机基脚3.1的顶点位于胀套联轴器6的上半圆外周上。

无论哪一种安装形式，对于小型船舶而言，加装电机的总功率≤50 kW，主传动轴2的有效长度（可套装抱轴式电机3的长度）≤2.0 m。则可采用上述的安装方式。简而言之，抱轴电机3与主传动轴2之间采用胀套联轴器6（刚性）联接，抱轴电机3与船体基座11之间采用橡胶隔振器10（柔性）联接。

Claims (8)

1.一种船舶抱轴式电机的安装结构，带有螺旋桨（1）的船舶传动轴（2）上设置抱轴式电机（3），其特征在于所述抱轴式电机（3）底部通过橡胶隔振器（10）和船体基座（11）相联。

2.根据权利要求1所述的船舶抱轴式电机的安装结构，其特征在于抱轴式电机（3）和传动轴（2）上的主柴油机（5）之间设置减速箱（4），减速箱（4）内含离合器。

3.根据权利要求1所述的船舶抱轴式电机的安装结构，其特征在于每个抱轴式电机（3）沿轴向安装前后两个胀套联轴器（6），各胀套联轴器（6）设置在抱轴式电机（3）的电机转子内衬套（8）内，且各胀套联轴器（6）的轴向内端面与相配合的电机转子内衬套内安装面（8.1）相平齐设置。

4.根据权利要求1所述的船舶抱轴式电机的安装结构，其特征在于胀套联轴器（6）上周向均匀分布胀紧螺栓（9）。

5.根据权利要求1所述的船舶抱轴式电机的安装结构，其特征在于橡胶隔振器（10）与电机基脚（3.1）配对设置，四个电机基脚（3.1）在电机的左右对称和前后对称位置上；船体基座（11）与电机基脚（3.1）相适应设置。

6.根据权利要求1所述的船舶抱轴式电机的安装结构，其特征在于橡胶隔振器（10）的中心线与胀套联轴器（6）的轴线一致并沿胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称；或者橡胶隔振器（10）的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称；或者，水平的船体基座（11）向上提升，在橡胶隔振器（10）上悬挂式设置电机基脚（3.1），使得电机基脚（3.1）的顶点位于胀套联轴器（6）的上半圆外周上，橡胶隔振器（10）的中心线竖直设置，且相对于胀套联轴器（6）的竖向轴线中心对称。

7.一种抱轴式电机的安装方法，其特征在于：

抱轴式电机（3）与船体基座（11）之间通过橡胶隔振器（10）联结；橡胶隔振器（10）与电机基脚（3.1）配对设置；四个电机基脚（3.1）布置在电机的左右对称和前后对称位置上。

8.根据权利要求7所述的抱轴式电机的安装方法，其特征在于包括如下安装步骤：

步骤1：先将抱轴式电机（3）的挡盖、轴承、安装了传感器电路板的轴承挡板依次拆下；

步骤2：将传感器组件拆下，拆传感器组件只拆下组件上的螺栓即可将传感器组件一起拆卸；

步骤3：把抱轴式电机（3）推移到传动轴（2）上，并到达设定位置；

步骤4：将拧松螺钉的两个胀套联轴器（6）都从设置螺旋桨（1）一侧或电机后轴一侧平滑地装入电机的前轴和后轴联结孔处，胀套联轴器（6）无螺钉处轴向内端面分别与前后轴电机转子内衬套内安装面（8.1）相平齐设置；通过顺时针方向旋转拧紧胀套联轴器（6）上均匀分布的胀紧螺栓（9），将胀套联轴器（6）与抱轴式电机（3）紧密联接； 然后用手将螺钉拧紧；

步骤5：依次组装挡盖、轴承、轴承挡板。

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