CN116161211A - 一种适用于船舶的动力传动系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于船舶的动力传动系统，属于船舶动力传动领域，为了解决动力传动系统通过减速齿轮箱进行多档位切换，使得传动系统的可靠性降低问题。本发明的双轴伸柴油机的通过联轴器与分支锥齿轮箱的输入轴连接在一起；分支锥齿轮箱的两个输出轴通过两个联轴器分别与右减速齿轮箱的输入轴以及左减速齿轮箱的输入轴连接在一起；右减速齿轮箱的输出轴与一个螺旋桨轴刚性连接，左减速齿轮箱的输出轴与另一个螺旋桨轴刚性连接；并且两个螺旋桨轴对称设置在船舶本体下部的左右两侧；调速电机分别对螺旋桨轴的转速及转向进行控制。有益效果为提高了船舶动力传动系统的可靠性。

Description

一种适用于船舶的动力传动系统

技术领域

本发明属于船舶动力传动领域。

背景技术

柴油机是船舶动力最为常用的主机，广泛使用于各型船舶，柴油机直接驱动或通过减速齿轮箱驱动螺旋桨；柴油机作为内燃机的一种，具有热效率和经济性较好的特点，但在整个工作转速范围的效率仍有较大变化；近些年来，为提高柴油机的使用效率，通过在减速齿轮箱进行多档位切换以在不同转速匹配柴油机的高效率工作区，但使得减速器变得复杂进而降低其工作可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决动力传动系统通过减速齿轮箱进行多档位切换，使得传动系统的可靠性降低问题，提出了一种适用于船舶的动力传动系统。

本发明所述的一种适用于船舶的动力传动系包括右减速齿轮箱、联轴器、分支锥齿轮箱、左减速齿轮箱、两个螺旋桨轴、两个调速电机和双轴伸柴油机；

所述双轴伸柴油机的一侧输出轴通过联轴器与分支锥齿轮箱的输入轴连接在一起；

所述分支锥齿轮箱的两个输出轴通过两个联轴器分别与右减速齿轮箱的输入轴以及左减速齿轮箱的输入轴连接在一起；

所述右减速齿轮箱的输出轴与一个螺旋桨轴刚性连接，左减速齿轮箱的输出轴与另一个螺旋桨轴刚性连接；并且两个螺旋桨轴对称设置在船舶本体下部的左右两侧；

所述右减速齿轮箱与左减速齿轮箱的结构完全相同，且互为镜像型式，并且右减速齿轮箱内部设有调速齿轮，两个调速电机分别驱动右减速齿轮箱的调速齿轮转动以及左减速齿轮箱的调速齿轮转动，并且两个调速电机分别对两个螺旋桨轴的转速及转向进行控制。

进一步的，该传动系统还包括发电机；

所述双轴伸柴油机的另一侧输出轴与通过联轴器与发电机的旋转轴同轴连接。

进一步的，所述右减速齿轮箱内还设有输入锥齿轮、输出锥齿轮、齿式联轴器、齿环、行星轮、行星架、推力轴承、太阳轮和第一径向轴承；

所述输入锥齿轮的旋转轴为右减速齿轮箱的输入轴；

所述输出锥齿轮与输入锥齿轮相啮合，并且输出锥齿轮与输入锥齿轮处于垂直状态；

所述太阳轮通过齿式联轴器与输出锥齿轮的旋转轴连接在一起；

所述行星轮为多个，多个行星轮同时与太阳轮相啮合，并且多个行星轮设置在太阳轮四周；

所述第一径向轴承设置在行星轮内孔与行星架之间；

所述齿环嵌套在多个行星轮的外部，同时齿环的内表面与多个行星轮同时啮合在一起；

所述推力轴承作用在行星架输出轴推力盘的两侧；

所述调速齿轮与齿环的外齿相啮合。

进一步的，所述行星轮为三个。

进一步的，所述分支锥齿轮箱内设有第二径向轴承、分支输出锥齿轮和柴油机输入锥齿轮；

所述柴油机输入锥齿轮的旋转轴为分支锥齿轮箱的输入轴；

所述分支输出锥齿轮的两个轴端从侧壁分别穿出；

所述分支输出锥齿轮与柴油机输入锥齿轮相啮合，并且分支输出锥齿轮与柴油机输入锥齿轮处于垂直状态。

本发明选用单台双轴伸柴油机作为驱动主机，通过分支锥齿轮箱驱动右减速齿轮箱以及左减速齿轮箱，配置调速电动机调节行星差动齿环的转速；在柴油机恒定转速下改变行星架输出转速以匹配船舶航行速度需求，借助齿环与行星轮构成的行星差动结构对齿环的转速进行调节，实时无级调配螺旋桨轴与柴油机的转速关系，使双轴伸柴油机始终工作在高效率区，并通过齿环转速调节使螺旋桨轴反转实现倒车功能。

本发明的有益效果为：充分利用了齿环与行星轮的行星差动结构进行无级调速，使双轴伸柴油机转速与螺旋桨轴转速实现匹配；采用齿环调速实现螺旋桨轴反转，可使用效率更高的定距桨；通过锥齿轮双侧传动的反转功能直接使两侧桨轴对转，减少传动换向齿轮，提高了船舶动力传动系统的可靠性。

本发明可广泛应用于中小型船舶，作为中小型船舶的动力传动系统。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种适用于船舶的动力传动系统的结构示意图；

图2为具体实施方式一中右减速齿轮箱的结构示意图；

图3为具体实施方式一中分支锥齿轮箱的结构示意图。

具体实施方式

结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种适用于船舶的动力传动系统，该传动系统包括右减速齿轮箱1、联轴器2、分支锥齿轮箱3、左减速齿轮箱4、两个螺旋桨轴5、两个调速电机6和双轴伸柴油机8；

所述双轴伸柴油机8的一侧输出轴通过联轴器2与分支锥齿轮箱3的输入轴连接在一起；

所述分支锥齿轮箱3的两个输出轴通过两个联轴器2分别与右减速齿轮箱1的输入轴以及左减速齿轮箱4的输入轴连接在一起；

所述右减速齿轮箱1的输出轴与一个螺旋桨轴5刚性连接，左减速齿轮箱4的输出轴与另一个螺旋桨轴5刚性连接；并且两个螺旋桨轴5对称设置在船舶本体下部的左右两侧；

所述右减速齿轮箱1与左减速齿轮箱4的结构完全相同，且互为镜像型式，并且右减速齿轮箱1内部设有调速齿轮17，两个调速电机6分别驱动右减速齿轮箱1的调速齿轮17转动以及左减速齿轮箱4的调速齿轮17转动，并且两个调速电机6分别对两个螺旋桨轴5的转速及转向进行控制。

优选实施例中，该传动系统还包括发电机7；

所述双轴伸柴油机8的另一侧输出轴与通过联轴器2与发电机7的旋转轴同轴连接。

优选实施例中，所述右减速齿轮箱1内还设有输入锥齿轮9、输出锥齿轮10、齿式联轴器11、齿环12、行星轮13、行星架14、推力轴承15、太阳轮16和第一径向轴承18；

所述输入锥齿轮9的旋转轴为右减速齿轮箱1的输入轴；

所述输出锥齿轮10与输入锥齿轮9相啮合，并且输出锥齿轮10与输入锥齿轮9处于垂直状态；

所述太阳轮16通过齿式联轴器11与输出锥齿轮10的旋转轴连接在一起；

所述行星轮13为多个，多个行星轮13同时与太阳轮16相啮合，并且多个行星轮13设置在太阳轮16四周；

所述第一径向轴承18设置在行星轮13内孔与行星架14之间；

所述齿环12嵌套在多个行星轮13的外部，同时齿环12的内表面与多个行星轮13同时啮合在一起；

所述推力轴承15作用在行星架14输出轴推力盘的两侧；

所述调速齿轮17与齿环12的外齿相啮合。

优选实施例中，所述行星轮13为三个。

优选实施例中，所述分支锥齿轮箱3内设有第二径向轴承21、分支输出锥齿轮19和柴油机输入锥齿轮20；

所述柴油机输入锥齿轮20的旋转轴为分支锥齿轮箱3的输入轴；

所述分支输出锥齿轮19的两个轴端从侧壁分别穿出，通过联轴器2与左减速齿轮箱4和右减速齿轮箱1连接；

所述分支输出锥齿轮19与柴油机输入锥齿轮20相啮合，并且分支输出锥齿轮19与柴油机输入锥齿轮20处于垂直状态。

在本实施方式中，双轴伸柴油机8一侧带动分支锥齿轮箱3，另一侧带动发电机7进行发电；分支锥齿轮箱3同时带动右减速齿轮箱1和左减速齿轮箱4；双轴伸柴油机8恒定转速运行，进而使得太阳轮16恒定转速，右减速齿轮箱1的调速齿轮17和左减速齿轮箱4的调速齿轮17分别由一台调速电机6驱动，通过齿环12上的外啮合齿轮调整齿环12转速，使得行星架14输出转速发生变化；在船舶正车运行时，不停的调节调速电机6的转速来改变行星架14输出转速以匹配工况，在低工况时齿环12与太阳轮16是反转的；在船舶倒车运行时，加大齿环12的反转转速使行星架14及螺旋桨轴5反向旋转以实现倒车运行。

分支锥齿轮箱3同时带动两侧的右减速齿轮箱1和左减速齿轮箱4的输入锥齿轮9，两个输入锥齿轮9的旋向相同，因两个输出锥齿轮10与各自输入锥齿轮9的啮合位置不同，使两个输出锥齿轮10旋向相反，直接实现了两螺旋桨轴5对转，不需额外增加换向齿轮，精简了传动结构。

由于，双轴伸柴油机8始终工作在额定转速，长期处于高效率区，其经济性较好，多余的功通过发电机7传递至电网，与发电机组匹配以满足全船供电。

由于，可通过调节调速电机6的转速使行星架14反转进行倒车，本动力传动系统可使用工作效率更高的定距桨。

在船舶运行时，通过调整两台调速电机6的转速及转向，使两个螺旋桨轴5产生转差进而进行转向，可以替代舵机的功能，增加船舶转向功能的冗余性。

输出锥齿轮10可绕输入锥齿轮9的轴线安装，使得在螺旋桨轴5倾斜时，分支锥齿轮箱3、发电机7与双轴伸柴油机8仍可水平摆放，便于船舱布置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种适用于船舶的动力传动系统，其特征在于，该传动系统包括右减速齿轮箱(1)、联轴器(2)、分支锥齿轮箱(3)、左减速齿轮箱(4)、两个螺旋桨轴(5)、两个调速电机(6)和双轴伸柴油机(8)；

所述双轴伸柴油机(8)的一侧输出轴通过联轴器(2)与分支锥齿轮箱(3)的输入轴连接在一起；

所述分支锥齿轮箱(3)的两个输出轴通过两个联轴器(2)分别与右减速齿轮箱(1)的输入轴以及左减速齿轮箱(4)的输入轴连接在一起；

所述右减速齿轮箱(1)的输出轴与一个螺旋桨轴(5)刚性连接，左减速齿轮箱(4)的输出轴与另一个螺旋桨轴(5)刚性连接；并且两个螺旋桨轴(5)对称设置在船舶本体下部的左右两侧；

所述右减速齿轮箱(1)与左减速齿轮箱(4)的结构完全相同，并且右减速齿轮箱(1)内部设有调速齿轮(17)，两个调速电机(6)分别驱动右减速齿轮箱(1)的调速齿轮(17)转动以及左减速齿轮箱(4)的调速齿轮(17)转动，并且两个调速电机(6)分别对两个螺旋桨轴(5)的转速及转向进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的动力传动系统，其特征在于，该传动系统还包括发电机(7)；

所述双轴伸柴油机(8)的另一侧输出轴与通过联轴器(2)与发电机(7)的旋转轴同轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的动力传动系统，其特征在于，所述右减速齿轮箱(1)内还设有输入锥齿轮(9)、输出锥齿轮(10)、齿式联轴器(11)、齿环(12)、行星轮(13)、行星架(14)、推力轴承(15)、太阳轮(16)和第一径向轴承(18)；

所述输入锥齿轮(9)的旋转轴为右减速齿轮箱(1)的输入轴；

所述输出锥齿轮(10)与输入锥齿轮(9)相啮合，并且输出锥齿轮(10)与输入锥齿轮(9)处于垂直状态；

所述太阳轮(16)通过齿式联轴器(11)与输出锥齿轮(10)的旋转轴连接在一起；

所述行星轮(13)为多个，多个行星轮(13)同时与太阳轮(16)相啮合，并且多个行星轮(13)设置在太阳轮(16)四周；

所述第一径向轴承(18)设置在行星轮(13)内孔与行星架(14)之间；

所述齿环(12)嵌套在多个行星轮(13)的外部，同时齿环(12)的内表面与多个行星轮(13)同时啮合在一起；

所述推力轴承(15)作用在行星架(14)输出轴推力盘的两侧；

所述调速齿轮(17)与齿环(12)的外齿相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种适用于船舶的动力传动系统，其特征在于，所述行星轮(13)为三个。

5.根据权利要求1所述的一种适用于船舶的动力传动系统，其特征在于，所述分支锥齿轮箱(3)内设有第二径向轴承(21)、分支输出锥齿轮(19)和柴油机输入锥齿轮(20)；

所述柴油机输入锥齿轮(20)的旋转轴为分支锥齿轮箱(3)的输入轴；

所述分支输出锥齿轮(19)的两个轴端从侧壁分别穿出；

所述分支输出锥齿轮(19)与柴油机输入锥齿轮(20)相啮合，并且分支输出锥齿轮(19)与柴油机输入锥齿轮(20)处于垂直状态。

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