CN112531362B - 一种船舶主轴接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶主轴接地装置，包括主轴、轴夹、桥接结构、集电环、碳刷组件、圆形支架、竖直支架，主轴外侧设有轴夹，轴夹通过与其相连的桥接结构与外侧集电环的内壁相连，桥接结构内安装电流电压传感器集成模块，电流电压传感器集成模块两端分别与轴夹、集电环电性相连，碳刷组件通过圆形支架安装在竖直支架上，碳刷组件的一端与集电环相连，另一端与船体导通；上述主轴、轴夹、电流电压传感器集成模块、集电环、碳刷组件串联组成低电阻通路，使轴电流通过该通路流回船体，从而起到保护整个轴系的作用，延长轴、轴承、轴套的使用寿命。本发明较容易实现集电环圆心与转轴轴心重合，可避免集电环配合处间隙问题，提高了监测数据的可靠性。

Description

一种船舶主轴接地装置

技术领域

本发明涉及船舶主轴保护领域，尤其是防止船舶螺旋桨轴与轴承、轴套、齿轮与齿轮等之间产生的电弧的主轴接地装置，具体为一种适应性好、稳定性高的船舶主轴接地装置。

背景技术

随着造船技术的进步，人们越来越重视船舶运行过程中的构件寿命，螺旋桨主轴作为船舶的重要动力构件，承受着巨大的循环应力和扭矩。同时，船舶安装有阴极保护系统，系统中有部分保护势必电流经轴、轴承等部件流回保护系统。导致轴与轴承中产生的电势差，长期积累，主轴上产生的磨损和疲劳蚀点必然降低主轴力学强度，造成轴、轴承经常性的拆修，增加更换频次，更为严重的是加剧整套轴系系统的失效，影响船舶运营效率，增加运营成本。

目前，已建造船舶主要采用完整轴接地装置来保护船舶主轴系统，该装置主要是由含银石墨碳刷、固定碳刷的基座、集电环和测量表等。其中集电环、银石墨碳刷等组件组成一个低电阻通路，确保流经轴上的电流通过该装置流回船体，无需经过轴承，从而保护了轴及轴承结构。

经现场调研发现，船舶主轴接地装置在运行过程中，故障频繁发生，主要集中在以下几点：

1、集电环尺寸大小由螺旋桨的直径和回转速度决定，不同型号船的轴径不同，同一型号的船上装置安装位置也有差别。为了满足集电环与轴的配合，在现场安装时，需要现场加工车削，加工精度取决于加工师傅的水平。

2、安装后的集电环圆心与转轴轴心不重合，产生严重的轴转动偏心问题，多数情况下经现场调节后能满足要求，但该问题严重时需要重新更换新的集电环。

3、安装后的集电环两个半圆配合处有明显的缺口间隙，造成石墨碳刷的跳动，发出异响，使得碳刷磨损过快或不均匀。该问题也主要取决于集电环的现场加工精度。

4、现有装置的测量表串联安装在银石墨碳刷与船体之间，当银石墨碳刷与集电环未充分接触时，造成测量表读数失真。

因此，针对上述情况，设计出适应性好、稳定性高的一种新型船舶主轴接地装置是非常有必要的。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种船舶主轴接地装置。该装置安装有可调节的桥接结构，该结构能适用于多种轴径的接地保护，较容易实现集电环圆心与转轴轴心重合，也可避免集电环配合处间隙问题，同时桥接结构内含电流、电压监测传感器，提高监测数据的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种船舶主轴接地装置，包括主轴、轴夹、桥接结构、集电环、碳刷组件、圆形支架、竖直支架，

所述主轴的外侧至少设有两个轴夹，每个轴夹通过与其相连的桥接结构与外侧集电环的内壁相连，所述桥接结构内安装电流电压传感器集成模块，电流电压传感器集成模块两端分别与轴夹、集电环电性相连，所述碳刷组件通过圆形支架安装在竖直支架上，碳刷组件的一端与集电环相连，另一端与船体导通；

上述主轴、轴夹、电流电压传感器集成模块、集电环、碳刷组件串联组成低电阻通路，使轴电流通过该通路流回船体，从而起到保护整个轴系的作用，延长轴、轴承、轴套的使用寿命。

进一步地，所述轴夹为与主轴轴径相适应的曲面导电板，曲面导电板凹面与主轴紧密连接，曲面导电板凸面上有与桥接结构相适应含的外螺纹空心柱，该外螺纹空心柱内装有电流电压传感器集成模块接线柱。

进一步地，所述桥接结构为可调节的紧固装置，装置两端含有紧固螺母，通过紧固螺母可实现两端与轴夹和集电环紧固，根据需要调节桥接结构，使该结构与主轴轴径相适应；该结构为绝缘中空结构，中空结构中内含电流电压传感器集成模块，电流电压传感器集成模块包括集成电路板、电导线和接线头，电流电压传感器集成模块将轴夹与集电环串联，实现轴地电流及其两端电压的测量。

进一步地，所述集电环由两个对称的半圆集电环通过紧固件连接为一个圆形整体，集电环内表面含有内螺纹空心柱，该内螺纹空心柱与桥接结构连接，外表面与碳刷摩擦接触。集电环为工厂精密加工件，现场安装即可，确保两半圆配合处间隙最小化，提高装置整体运行稳定。

进一步地，所述碳刷组件包括碳刷、碳刷架、压紧螺母、调压帽、碳刷导线、导线夹，碳刷组件穿过圆形支架固定孔，通过压紧螺母完全固定在圆形支架上，碳刷放置在碳刷架孔内，碳刷一端外伸出碳刷组件，另一端与碳刷导线连接，通过导线夹与圆形支架紧固，所述碳刷导线与船体导通。

进一步地，所述碳刷组件还包括恒力弹簧，恒力弹簧设在调压帽内，恒力弹簧将碳刷紧压在集电环外表面，通过调节调压帽，确保碳刷与集电环接触良好。

进一步地，所述碳刷要求两两对称固定在圆形支架上，碳刷通过恒力弹簧紧顶在集电环外表面上。

进一步地，所述圆形支架为两支半圆形支架，两端有用于紧固的支座，用于支撑固定碳刷支架，并通过紧固件固定于竖直支架上。

本发明的一种船舶主轴接地装置与现有技术相比，所产生的有益效果是，

1、通常电流电压测量系统安装在碳刷船体之间，当碳刷接触不良时，测量的数值将失真。本发明将电流电压测试系统安装在桥接结构中，串联在轴夹与集电环之间，可避免碳刷接触不良对监测数值的影响。

2、通过调节桥接结构，该装置适用于多种轴径的主轴接地保护。同时，集电环为精加工构件，半圆连接间隙可实现最小化，消除配合处缺口间隙问题。

3、通过调节桥接结构，该装置可容易实现集电环圆心与转轴轴心重合，从而降低轴转动产生的偏心问题，提高主轴接地的可靠性。

附图说明

附图1为船舶主轴接地装置整体示意图（主视图）。

附图2为轴夹示意图。

附图3为桥接结构组装示意图。

附图4为电流电压传感器集成模块示意图。

附图5为集电环示意图。

附图6为碳刷组件安装示意图。

附图7为碳刷组件恒力弹簧安装示意图。

其中：10、主轴，11、轴夹，12、曲面导电板，13、外螺纹空心柱，14、A端传感器接线柱，

20、桥接结构，21、可调装置，22、紧固螺母，23、集成电路板，24、电导线，25、电流电压传感器集成模块，26、接线头，

30、集电环，31,32,33,34、紧固件，35、内螺纹空心柱，36、B端传感器接线柱，37、配合安装孔，

40、碳刷组件，41、碳刷，42、碳刷架，43、压紧螺母，44、调压帽，45、碳刷导线，46、导线夹，47、恒力弹簧。

50、圆形支架，

90、竖直支架，91,92,93、锁紧件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种船舶主轴10接地装置作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的一种船舶主轴10接地装置，包括主轴10、轴夹11、桥接结构20、集电环30、碳刷组件40、圆形支架50、竖直支架90，所述主轴10的外侧至少设有两个轴夹11，每个轴夹11通过与其相连的桥接结构20与外侧集电环30的内壁相连，所述桥接结构20内安装电流电压传感器集成模块25，电流电压传感器集成模块25两端分别与轴夹11、集电环30电性相连，所述碳刷组件40通过圆形支架50安装在竖直支架90上，碳刷组件40的一端与集电环30相连，另一端与船体导通；

上述主轴10、轴夹11、电流电压传感器集成模块25、集电环30、碳刷组件40串联组成低电阻通路，使轴电流通过该通路流回船体，从而起到保护整个轴系的作用，延长轴、轴承、轴套的使用寿命。

结合附图2，轴夹11为导电金属材料，其形状为与主轴10轴径相适应的1/6-1/4圆弧曲面导电板12，四支曲面导电板12规则排布并与主轴10紧密连接，曲面导电板12凸面上有与桥接结构20相适应的外螺纹空心柱13，该外螺纹空心柱13内装有A端传感器接线柱14，A端传感器接线柱14接线柱与传感器接线头26连接。

结合附图3、4，桥接结构20为绝缘材料例如电木材料，桥接结构20包括调节装置，装置两端各有紧固螺母22，通过调节装置实现装置整体紧固，通过紧固螺母22可实现桥接结构20与轴夹11和集电环30紧固，根据需要调节桥接结构20，使该结构与主轴10轴径相适应。调节装置为绝缘中空结构，中空结构中内含电流电压传感器集成模块25，电流电压传感器集成模块25包括集成电路板23、电导线24和接线头26，电流电压传感器集成模块25将轴夹11与集电环30串联，实现轴地电流及其两端电压的测量。

结合附图5，集电环30为导电金属材料，由两个对称的半圆集电环30连接为而成，集电环30内表面含有内螺纹空心柱35，该内螺纹空心柱35与桥接结构20连接，内螺纹空心柱35空心柱中有B端传感器接线柱36，B端传感器接线柱36与传感器接线头26连接。集电环30外表面与碳刷41摩擦接触。集电环30为车间精密加工件，半圆集电环30配合处有配合安装孔37，两半圆通过紧固件31,32,33,34连接为一个圆形整体，半圆配合处缝隙出厂时已调节最佳。现场安装即可，保证运装置行稳定。

结合附图6，碳刷组件40包括碳刷41、碳刷41架42、压紧螺母43、调压帽44、碳刷41导线45、导线夹46，碳刷组件40穿过圆形支架50固定孔，通过压紧螺母43完全固定在圆形支架50上，碳刷41放置在碳刷41架42孔内，碳刷41一端外伸出碳刷组件40，另一端与碳刷41导线45连接，通过导线夹46与圆形支架50紧固，所述碳刷41导线45与船体导通。

结合附图7，碳刷组件40还包括恒力弹簧47，恒力弹簧47设在调压帽44内，恒力弹簧47将碳刷41紧压在集电环30外表面，通过调节调压帽44，确保碳刷41与集电环30接触良好。

碳刷41要求两两对称固定在圆形支架50上，碳刷41通过恒力弹簧47紧顶在集电环30外表面上。

圆形支架50为两支半圆形支架50，两端有用于紧固的支座，用于支撑固定碳刷41支架，并通过锁紧件91,92,93固定于竖直支架90上。

Claims (7)

1.一种船舶主轴接地装置，其特征在于，包括主轴（10）、轴夹（11）、桥接结构（20）、集电环（30）、碳刷组件（40）、圆形支架（50）、竖直支架（90），

所述主轴（10）的外侧至少设有两个轴夹（11），每个轴夹（11）通过与其相连的桥接结构（20）与集电环（30）的内壁相连，所述桥接结构（20）内安装电流电压传感器集成模块（25），电流电压传感器集成模块（25）两端分别与轴夹（11）、集电环（30）电性相连，所述碳刷组件（40）通过圆形支架（50）安装在竖直支架（90）上，碳刷组件（40）的一端与集电环（30）相连，另一端与船体导通；

上述主轴（10）、轴夹（11）、电流电压传感器集成模块（25）、集电环（30）、碳刷组件（40）串联组成低电阻通路，使轴电流通过该低电阻通路流回船体；

所述桥接结构（20）为可调节的紧固装置，紧固装置两端含有紧固螺母（22），通过紧固螺母（22）可实现两端与轴夹（11）和集电环（30）紧固；该结构为绝缘中空结构，中空结构中内含电流电压传感器集成模块（25），电流电压传感器集成模块（25）包括集成电路板（23）、电导线（24）和接线头（26），电流电压传感器集成模块（25）将轴夹（11）与集电环（30）串联，实现轴地电流及其两端电压的测量。

2.根据权利要求1所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述轴夹（11）为与主轴（10）轴径相适应的曲面导电板（12），曲面导电板（12）凹面与主轴（10）紧密连接，曲面导电板（12）凸面上有与桥接结构（20）相适应含的外螺纹空心柱（13），该外螺纹空心柱（13）内装有电流电压传感器集成模块（25）接线柱。

3.根据权利要求1或2所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述集电环（30）由两个对称的半圆集电环（30）通过紧固件连接为一个圆形整体，集电环（30）内表面含有内螺纹空心柱（35），该内螺纹空心柱（35）与桥接结构（20）连接，外表面与碳刷（41）摩擦接触。

4.根据权利要求1或2所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述碳刷组件（40）包括碳刷（41）、碳刷（41）架（42）、压紧螺母（43）、调压帽（44）、碳刷（41）导线（45）、导线夹（46），碳刷组件（40）穿过圆形支架（50）固定孔，通过压紧螺母（43）完全固定在圆形支架（50）上，碳刷（41）放置在碳刷（41）架（42）孔内，碳刷（41）一端外伸出碳刷组件（40），另一端与碳刷（41）导线（45）连接，通过导线夹（46）与圆形支架（50）紧固，所述碳刷（41）导线（45）与船体导通。

5.根据权利要求4所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述碳刷组件（40）还包括恒力弹簧（47），恒力弹簧（47）设在调压帽（44）内，恒力弹簧（47）将碳刷（41）紧压在集电环（30）外表面，通过调节调压帽（44），确保碳刷（41）与集电环（30）接触良好。

6.根据权利要求5所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述碳刷（41）要求两两对称固定在圆形支架（50）上，碳刷（41）通过恒力弹簧（47）紧顶在集电环（30）外表面上。

7.根据权利要求1、2、5或6所述的一种船舶主轴接地装置，其特征在于，所述圆形支架（50）为两支半圆形支架，两端有用于紧固的支座，用于支撑固定碳刷（41）支架，并通过紧固件固定于竖直支架（90）上。

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