CN114876935B - 一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船舶桨轴系统技术领域，具体涉及一种一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法。提供了一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母，液压螺母设置内、外两个环形活塞，其端面分别与桨毂的内、外两个环形端面接触，可确保整个桨毂端面受力均匀；液压螺母螺纹的设计长度与螺旋桨轴艉端螺纹长度相等，且螺纹艏部凸出，以确保工作时液压螺母与螺旋桨轴全螺纹旋合，避免螺旋桨轴艉部螺纹局部应力过大；提供了一种船舶螺旋桨安装方法，采用内外平衡式活塞压装方案，能够有效化解桨毂和轴的受损风险，提高桨轴系统的可靠性。

Description

一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法
技术领域
本发明涉及船舶桨轴系统技术领域，具体涉及一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法。
背景技术
桨轴系统是大型船舶动力系统的关键二级系统，该系统是否运行可靠影响到整船安全。而螺旋桨与轴的联接是该系统研制与建造过程中的一项重要工作，螺旋桨的压装工作质量好坏会影响到桨轴系统的可靠性。
对大型船舶桨轴系统的定距螺旋桨而言，采用普通液压螺母压装螺旋桨存在以下两个问题：
1)由于桨毂艉端有内、外两个端面，受力面只能选用一个端面，易造成内、外端面受力不均，局部应力过大而导致桨毂受损；
2)受桨毂艉部空间限制，普通液压螺母的螺纹长度比螺旋桨轴艉部螺纹短，旋合长度有限，易造成螺旋桨轴艉部螺纹局部应力过大而导致螺旋桨轴和液压螺母受损。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法，能够化解螺旋桨桨毂与螺旋桨轴安装时的受损风险，提高桨轴系统的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母，用于安装螺旋桨桨毂与螺旋桨轴，包括液压螺母底座1，所述液压螺母底座1沿径向由内向外依次开设有连接螺孔9、内侧油压腔8、外侧油压腔6，所述内侧油压腔8和外侧油压腔6通过内外腔连通孔7连通，所述外侧油压腔6侧壁开设有液压螺母注油孔5，所述内侧油压腔8艏端设有内侧活塞2，所述外侧油压腔6艏端设有外侧活塞3，内侧活塞艏端面10的尺寸与桨毂艉部内端面12的尺寸相适配，外侧活塞艏端面11的尺寸与桨毂艉部外端面13的尺寸相适配。
进一步的，所述内侧活塞2艉端受油压面与外侧活塞3艉端受油压面的面积之比等于所述桨毂艉部内端面12与桨毂艉部外端面13的面积之比。
进一步的，所述液压螺母注油孔5通过高压油管连接轴向高压油泵21，用于使液压油经液压螺母注油孔5进入外侧油压腔6，并经内外腔连通孔7进入内侧油压腔8。
进一步的，所述内侧活塞2和外侧活塞3上均设有O型密封圈4，用于防止液压油泄漏。
进一步的，所述螺旋桨桨毂的桨毂内表面14与螺旋桨轴外表面17尺寸相适配。
进一步的，所述螺旋桨桨毂的材料为铸造铜合金。
进一步的，所述螺旋桨桨毂的外壁对应桨叶15的位置开设有桨毂注油孔，所述桨毂注油孔通过高压油管连接径向高压油泵20。
进一步的，所述螺旋桨桨毂的内孔开设有多组油槽，所述多组油槽与所述桨毂注油孔连通。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种船舶螺旋桨安装方法，采用如上所述的内外平衡式液压螺母，具体包括如下步骤：
S1，将螺旋桨轴沿轴线方向向艉推入螺旋桨桨毂，使得螺旋桨轴外表面17与桨毂内表面14贴合，形成螺旋桨轴与桨毂配合锥面；
S2，将内外平衡式液压螺母通过连接螺孔9沿轴线方向向艏旋套在螺旋桨轴艉部螺纹16上；
S3，将径向高压油泵20和轴向高压油泵21通过高压油管分别连接至桨毂注油孔和液压螺母注油孔5；
S4，启动径向高压油泵20，使液压油经桨毂注油孔进入桨毂内孔开设的多组油槽，同时启动轴向高压油泵21，使液压油经液压螺母注油孔5进入外侧油压腔6，并经内外腔连通孔7进入内侧油压腔8；
S5，内侧油压腔8和外侧油压腔6内的液压油分别推动内侧活塞2和外侧活塞3向艏移动，使内侧活塞艏端面10和外侧活塞艏端面11分别与桨毂艉部内端面12和桨毂艉部外端面13相接触；
S6，当所述螺旋桨轴与桨毂配合锥面间充满高压油膜后，提升轴向高压油泵21的油压至预设值，使内侧活塞2和外侧活塞3共同推动螺旋桨桨毂向艏滑动，直至螺旋桨轴艉部锥段起始线18和螺旋桨轴艉部锥段终止线19到达预设位置；
S7，停止径向高压油泵20和轴向高压油泵21，分别从桨毂注油孔和液压螺母注油孔5处排油泄压，拆除内外平衡式液压螺母和高压油管。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种大型船舶，其螺旋桨安装采用如上所述的内外平衡式液压螺母。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、提供了一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母，液压螺母设置内、外两个环形活塞，其端面分别与桨毂的内、外两个环形端面接触，可确保整个桨毂端面受力均匀；
2、液压螺母螺纹的设计长度与螺旋桨轴艉端螺纹长度相等，且螺纹艏部凸出，以确保工作时液压螺母与螺旋桨轴全螺纹旋合，避免螺旋桨轴艉部螺纹局部应力过大；
3、提供了一种船舶螺旋桨安装方法，采用内外平衡式活塞压装方案，能够有效化解桨毂和轴的受损风险，提高桨轴系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明内外平衡式液压螺母的侧向剖视图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图1中的B方向视图；
图4为本发明螺旋桨桨毂示意图；
图5为本发明螺旋桨轴示意图；
图6为本发明船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母整体安装示意图；
图7为本发明安装方法的流程图。
图中：1、液压螺母底座；2、内侧活塞；3、外侧活塞；4、O型密封圈；5、液压螺母注油孔；6、外侧油压腔；7、内外腔连通孔；8、内侧油压腔；9、连接螺孔；10、内侧活塞艏端面；11、外侧活塞艏端面；12、桨毂艉部内端面；13、桨毂艉部外端面；14、桨毂内表面；15、桨叶；16、螺旋桨轴艉部螺纹；17、螺旋桨轴外表面；18、螺旋桨轴艉部锥段起始线；19、螺旋桨轴艉部锥段终止线；20、径向高压油泵；21、轴向高压油泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
一、一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母
如图1～图6所示，本发明提供的大型船舶螺旋桨安装专用内外平衡式液压螺母，主要包括液压螺母底座1、内侧活塞2、外侧活塞3、O型密封圈4等。其他需要说明的部件或部件部位有液压螺母注油孔5、外侧油压腔6、内外腔连通孔7、内侧油压腔8、液压螺母连接螺孔9、内侧活塞艏端面10、外侧活塞艏端面11、桨毂艉部内端面12、桨毂艉部外端面13、桨毂内表面14、桨叶15、螺旋桨轴艉部螺纹16、螺旋桨轴外表面17、螺旋桨轴艉部锥段起始线18、螺旋桨轴艉部锥段终止线19、径向高压油泵20、轴向高压油泵21等。
本发明不同于只有单一活塞的普通液压螺母，根据桨毂艉部的内、外两个不同高度的端面而设计成含有两个活塞的内外平衡式液压螺母。主要部件有液压螺母底座1、内侧活塞2、外侧活塞3、O型密封圈4等。
由于螺旋桨桨毂的材料为铸造铜合金，其屈服强度较低，在安装和使用过程中若局部应力过大易出现裂纹或受损等风险。故为确保螺旋桨的使用安全，本发明的核心原理是使得液压螺母的推力均匀作用在桨毂艉部内端面12、外端面13上，且内侧活塞艏端面10、外侧活塞艏端面11与桨毂艉部内、外端面尺寸相同，内、外侧活塞艉端面(受油压面)面积之比等于桨毂艉部内、外端面面积之比。
二、工作原理
1)液压螺母设置内、外两个环形活塞，要求内、外侧活塞艏端面与桨毂艉部内、外端面尺寸相同，且内、外侧活塞艉端面(受油压面)面积之比等于桨毂艉部内、外端面面积之比。
由于内、外两个环形活塞艉端面所在的内、外侧油压腔通过4个连通孔连通，根据帕斯卡定律，内、外侧油压腔的压力相等，故液压油作用在内、外侧活塞艉端面并通过活塞传递到桨毂艉部内、外端面的推力与桨毂艉部内、外端面的面积之比相同，即桨毂艉部内、外端面受力均匀，不易应力集中。
2)在轴向受力不变的条件下，螺纹旋合长度越长，则单位螺纹长度上的受力越小，螺纹应力也越小。本液压螺母螺纹的设计长度与螺旋桨轴艉端螺纹长度相等，且螺纹艏部凸出，以确保工作时液压螺母与螺旋桨轴全螺纹旋合，保证了螺纹有效受力长度的最大化，避免了螺旋桨轴艉部螺纹局部应力过大。
三、安装方法
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种船舶螺旋桨安装方法，采用如上所述的内外平衡式液压螺母，如图7所示，具体包括如下步骤：
第一步：将螺旋桨轴沿轴线方向向艉推入螺旋桨桨毂，使得螺旋桨轴外表面17与螺旋桨桨毂内表面14贴合，形成螺旋桨轴与桨毂配合锥面。
第二步：将内外平衡式液压螺母通过连接螺孔9沿轴线方向向艏旋套在螺旋桨轴的艉部螺纹16上。
第三步：将径向高压油泵20、轴向高压油泵21通过高压油管分别连接在桨毂上布置在桨叶15旁的注油孔上和液压螺母注油孔5上。
第四步：启动径向高压油泵20，使高压油经注油孔进入桨毂内孔的6道油槽中。与此同时，启动轴向高压油泵21，使高压油经注油孔5进入液压螺母外侧油压腔6，经内外腔连通孔7进入内侧油压腔8，O型密封圈4可确保液压油不泄漏。
第五步：内、外油腔里的液压油压力分别推动内侧活塞2、外侧活塞3向艏移动，使得内侧活塞艏端面10、外侧活塞艏端面11分别与内侧活塞艏端面10、外侧活塞艏端面11相接触。
第六步：当径向高压油压力高达一定数值时，螺旋桨轴与桨毂配合锥面间充满高压油膜，将桨毂内孔胀开，桨毂内孔表面与螺旋桨轴外表面处于隔开状态。此时，将轴向高压油逐步升至规定值，液压螺母的内、外活塞将作用力均匀作用在桨毂末端，推动桨毂向艏滑动，直至螺旋桨轴艉部锥段起始线18和螺旋桨轴艉部锥段终止线19到达设定位置，此时表明桨毂与螺旋桨轴已安装到位。
第七步：停止径向高压油泵20，从桨毂注油孔处缓慢排油泄压，使桨毂内孔收缩紧箍在螺旋桨轴锥面上；停止轴向高压油泵21，从液压螺母注油孔5处缓慢排油泄压；将内外平衡式液压螺母通过连接螺孔9沿轴线方向向艉旋出，将径向高压油泵20、轴向高压油泵21和高压油管拆除。至此，采用内外平衡式液压螺母进行螺旋桨安装的工作结束。
综上所述，采用本发明的一种一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母及其安装方法：
1、提供了一种船舶螺旋桨安装用内外平衡式液压螺母，液压螺母设置内、外两个环形活塞，其端面分别与桨毂的内、外两个环形端面接触，可确保整个桨毂端面受力均匀；
2、液压螺母螺纹的设计长度与螺旋桨轴艉端螺纹长度相等，且螺纹艏部凸出，以确保工作时液压螺母与螺旋桨轴全螺纹旋合，避免螺旋桨轴艉部螺纹局部应力过大；
3、提供了一种液压螺母的安装方法，采用内外平衡式活塞压装方案，能够有效化解桨毂和轴的受损风险，提高桨轴系统的可靠性。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种大型船舶，其螺旋桨安装采用如上所述的内外平衡式液压螺母。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种船舶螺旋桨安装方法，采用内外平衡式液压螺母，其特征在于，所述内外平衡式液压螺母包括液压螺母底座(1)，所述液压螺母底座(1)沿径向由内向外依次开设有连接螺孔(9)、内侧油压腔(8)、外侧油压腔(6)，所述内侧油压腔(8)和外侧油压腔(6)通过内外腔连通孔(7)连通，所述外侧油压腔(6)侧壁开设有液压螺母注油孔(5)，所述内侧油压腔(8)艏端设有内侧活塞(2)，所述外侧油压腔(6)艏端设有外侧活塞(3)，内侧活塞艏端面(10)的尺寸与桨毂艉部内端面(12)的尺寸相适配，外侧活塞艏端面(11)的尺寸与桨毂艉部外端面(13)的尺寸相适配；
所述内侧活塞(2)艉端受油压面与外侧活塞(3)艉端受油压面的面积之比等于所述桨毂艉部内端面(12)与桨毂艉部外端面(13)的面积之比；
液压螺母螺纹的设计长度与螺旋桨轴艉端螺纹长度相等，且螺纹艏部凸出，以确保工作时液压螺母与螺旋桨轴全螺纹旋合；
所述安装方法，包括如下步骤：
S1，将螺旋桨轴沿轴线方向向艉推入螺旋桨桨毂，使得螺旋桨轴外表面(17)与桨毂内表面(14)贴合，形成螺旋桨轴与桨毂配合锥面；
S2，将内外平衡式液压螺母通过连接螺孔(9)沿轴线方向向艏旋套在螺旋桨轴艉部螺纹(16)上；
S3，将径向高压油泵(20)和轴向高压油泵(21)通过高压油管分别连接至桨毂注油孔和液压螺母注油孔(5)；
S4，启动径向高压油泵(20)，使液压油经桨毂注油孔进入桨毂内孔开设的多组油槽，同时启动轴向高压油泵(21)，使液压油经液压螺母注油孔(5)进入外侧油压腔(6)，并经内外腔连通孔(7)进入内侧油压腔(8)；
S5，内侧油压腔(8)和外侧油压腔(6)内的液压油分别推动内侧活塞(2)和外侧活塞(3)向艏移动，使内侧活塞艏端面(10)和外侧活塞艏端面(11)分别与桨毂艉部内端面(12)和桨毂艉部外端面(13)相接触；
S6，当所述螺旋桨轴与桨毂配合锥面间充满高压油膜后，提升轴向高压油泵(21)的油压至预设值，使内侧活塞(2)和外侧活塞(3)共同推动螺旋桨桨毂向艏滑动，直至螺旋桨轴艉部锥段起始线(18)和螺旋桨轴艉部锥段终止线(19)到达预设位置；
S7，停止径向高压油泵(20)和轴向高压油泵(21)，分别从桨毂注油孔和液压螺母注油孔(5)处排油泄压，拆除内外平衡式液压螺母和高压油管。
2.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述液压螺母注油孔(5)通过高压油管连接轴向高压油泵(21)，用于使液压油经液压螺母注油孔(5)进入外侧油压腔(6)，并经内外腔连通孔(7)进入内侧油压腔(8)。
3.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述内侧活塞(2)和外侧活塞(3)上均设有O型密封圈(4)，用于防止液压油泄漏。
4.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，所述螺旋桨桨毂的桨毂内表面(14)与螺旋桨轴外表面(17)尺寸相适配。
5.根据权利要求4所述的安装方法，其特征在于，所述螺旋桨桨毂的材料为铸造铜合金。
6.根据权利要求5所述的安装方法，其特征在于，所述螺旋桨桨毂的外壁对应桨叶(15)的位置开设有桨毂注油孔，所述桨毂注油孔通过高压油管连接径向高压油泵(20)。
7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，所述螺旋桨桨毂的内孔开设有多组油槽，所述多组油槽与所述桨毂注油孔连通。
8.一种大型船舶，其特征在于，所述船舶的螺旋桨安装采用如权利要求1～7任一项所述的安装方法。
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