CN211196554U - 一种船舶艉轴盘轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船舶艉轴盘轴装置，包括安装基座、减速电机、小齿轮、大齿轮及安装支架，所述减速电机安装于所述安装基座上，所述减速电机的输出轴连接所述小齿轮的齿轮中心，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述安装支架固定于所述大齿轮上，所述安装支架与艉轴上安装螺旋桨的螺纹柱固定连接。本实用新型装置结构简单，在船舶上未设置盘轴装置或盘轴装置尚无法使用的情况时，对船舶的艉轴进行盘轴，以实现轴系的对中及外部包覆，且盘轴精度高，提高了船舶航行的稳定性。

Description

一种船舶艉轴盘轴装置

技术领域

本实用新型属于船舶建造技术领域，具体涉及一种船舶艉轴盘轴装置。

背景技术

在船舶建造的过程中，艉轴的端部用于安装螺旋桨，艉轴在安装时，由于过长会分为两段，两段轴在对接前需要进行对中，连接后需要对联轴器进行玻璃钢保护层的包覆，在进行对中及包覆时，需要在满足特定要求的情况下，使两段轴中的一段以一定的转速转动，以完成对中及包覆操作，上述操作过程称为盘轴。现有大多数船舶上未设置盘轴装置或者盘轴装置精准度不高，因此，设计一种精准度高的盘轴装置十分必要。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种船舶艉轴盘轴装置，本实用新型能够对船舶艉轴的轴系进行盘轴，以满足船舶在建造的过程中轴系包覆保护层或进行轴段对中的操作要求。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种船舶艉轴盘轴装置，包括安装基座、减速电机、小齿轮、大齿轮及安装支架，所述减速电机安装于所述安装基座上，所述减速电机的输出轴连接所述小齿轮的齿轮中心，所述大齿轮与所述小齿轮啮合，所述安装支架固定于所述大齿轮上，所述安装支架与艉轴上安装螺旋桨固定连接。

所述安装基座包括基座本体、底板、垫片、垂向顶升螺栓、横向顶推螺栓及纵向顶推螺栓，所述基座本体为矩形设置于所述底板上方，所述基座本体的旁侧设置有螺纹安装板，贯穿所述螺纹安装板设置有与所述垂向顶升螺栓相匹配的螺纹安装孔，垂向顶升螺栓的端部穿过所述螺纹安装孔并置于所述底板上，所述基座本体的外侧沿周向设置有横向顶推螺栓与纵向顶推螺栓，所述横向顶推螺栓设置于所述基座本体相对的两侧，所述纵向顶推螺栓设置于所述基座本体另外相对的两侧，所述横向顶推螺栓、所述纵向顶推螺栓与固定螺母或螺纹座板配合，所述横向顶推螺栓的端部通过所述横向顶推螺栓与所述固定螺母或螺纹座板的相对运动靠近或远离所述基座本体的中心线，所述纵向顶推螺栓的端部通过所述纵向顶推螺栓与所述固定螺母的相对运动靠近或远离所述基座本体的中心线，所述垫片设置于所述基座本体与所述底板之间，所述减速电机与所述小齿轮的组装件通过安装底脚安装于所述基座本体上，所述安装底脚为矩形，所述安装底脚的长度小于所述基座本体的长度，所述安装底脚的宽度小于所述基座本体的宽度。

作为优选的技术方案，所述艉轴上安装螺旋桨为定距安装螺旋桨，所述定距安装螺旋桨的端部设置有螺纹柱，所述螺纹柱上设置有安装螺母，所述安装螺母沿周向设置有螺母安装孔，所述安装支架包括支架本体及安装法兰，所述支架本体的一端与所述大齿轮固定，另一端设置有所述安装法兰，所述安装法兰的盘面与所述大齿轮的齿轮面平行，所述安装法兰的中部设置有供所述螺纹柱穿过的法兰孔，所述安装法兰沿周向贯穿设置有与所述螺母安装孔相匹配的法兰安装孔，所述安装螺母与所述安装法兰通过连接螺栓固定。

作为优选的技术方案，所述大齿轮的转动方向与所述螺纹柱的螺纹旋向相同。

作为优选的技术方案，所述艉轴上的安装螺旋桨为调距安装螺旋桨，所述调距安装螺旋桨的桨毂上沿周向设置有安装桨叶叶根法兰的曲柄盘，所述曲柄盘的周向设置有叶根安装螺纹孔，所述安装支架包括支架本体及安装法兰，所述安装支架的一端于所述大齿轮固定，另一端沿周向向内设置有安装法兰，所述安装法兰沿周向设置有与所述叶根安装螺纹孔相匹配的法兰安装孔，所述曲柄盘与所述安装法兰通过连接螺栓固定。

作为优选的技术方案，所述安装支架与所述大齿轮之间为焊接或者可拆卸式连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型装置结构简单，在船舶上未设置盘轴装置或盘轴装置尚无法使用的情况时，能够对船舶的艉轴进行盘轴，以实现轴系的对中及外部包覆，且盘轴精度高，提高了船舶航行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型船舶艉轴盘轴装置实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型船舶艉轴盘轴装置实施例1中安装支架的结构示意图。

图3为本实用新型船舶艉轴盘轴装置实施例2的结构示意图。

图4为本实用新型船舶艉轴盘轴装置实施例2中安装支架的结构示意图。

图5为本实用新型船舶艉轴盘轴装置中安装基座的结构示意图。

其中，附图标记具体说明如下：减速电机1、安装基座2、小齿轮3、大齿轮4、安装支架5、艉轴6、安装螺旋桨7、螺纹柱8、安装法兰9、安装螺母10、法兰安装孔11、螺母安装孔12、连接螺栓13、曲柄盘14、叶根安装螺纹孔15、基座本体16、底板17、垫片18、垂向顶升螺栓19、横向顶推螺栓20、纵向顶推螺栓21、安装底脚22。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1及图2所示，一种船舶艉轴盘轴装置，适用于艉轴6上的安装螺旋桨 7为定距安装螺旋桨的情况。

船舶艉轴盘轴装置包括安装基座2、减速电机1、小齿轮3、大齿轮4及安装支架5，减速电机1安装于安装基座2上，减速电机1的输出轴连接小齿轮3 的齿轮中心，大齿轮4位于小齿轮3的上端且与小齿轮3啮合，安装支架5固定于大齿轮4上，大齿轮3与安装支架5为焊接式连接。安装定距安装螺旋桨的艉轴端部设置有螺纹柱8，螺纹柱8上设置有安装螺母10，安装螺母10沿周向设置有螺母安装孔12，安装支架5包括支架本体及安装法兰9，支架本体的一端与大齿轮4固定，另一端设置有安装法兰9，安装法兰9的盘面与大齿轮4的齿轮面平行，安装法兰9的中部设置有供螺纹柱8穿过的法兰孔，安装法兰9沿周向贯穿设置有与螺母安装孔12相匹配的法兰安装孔11，安装螺母10与安装法兰9 通过连接螺栓13固定。大齿轮4的转动方向与螺纹柱8的螺纹旋向相同。

如图5所示，安装基座2包括基座本体16、底板17、垫片18、垂向顶升螺栓19、横向顶推螺栓20及纵向顶推螺栓21，基座本体16为矩形设置于底板17 上方，基座本体16的旁侧设置有螺纹安装板，贯穿螺纹安装板设置有与垂向顶升螺栓19相匹配的螺纹安装孔，垂向顶升螺栓19的端部穿过螺纹安装孔并置于底板17上，基座本体16的外侧沿周向设置有横向顶推螺栓20与纵向顶推螺栓 21，横向顶推螺栓20设置于基座本体16相对的两侧，纵向顶推螺栓21设置于基座本体16另外相对的两侧，横向顶推螺栓20、纵向顶推螺栓21与固定螺母或螺纹座板配合，横向顶推螺栓20的端部通过横向顶推螺栓20与固定螺母的相对运动靠近或远离基座本体16的中心线，纵向顶推螺栓21的端部通过纵向顶推螺栓21与固定螺母的相对运动靠近或远离基座本体16的中心线，垫片18设置于基座本体16与底板17之间，减速电机1与小齿轮3的组装件通过安装底脚 22安装于基座本体16上，安装底脚22为矩形，安装底脚22的长度小于基座本体16的长度，安装底脚22的宽度小于基座本体16的宽度。安装底脚22、基座本体16、底板17的相对位置调整完成后需要进行配钻、安装紧固件，将安装底脚22、基座本体16、底板17进行固定。

实施例2

如图3及图4所示，一种船舶艉轴盘轴装置，适用于艉轴6上的安装螺旋桨 7为调距安装螺旋桨的情况。

船舶艉轴6盘轴装置包括安装基座2、减速电机1、小齿轮3、大齿轮4及安装支架5，减速电机1安装于安装基座2上，减速电机1的输出轴连接小齿轮 3的齿轮中心，大齿轮4位于小齿轮3的上端且与小齿轮3啮合，安装支架5固定于大齿轮4上，大齿轮3与安装支架5为焊接式连接。调距安装螺旋桨的桨毂上沿周向设置有安装叶根法兰的曲柄盘14，曲柄盘14的周向设置有叶根法兰安装螺纹孔15，安装支架5包括支架本体及安装法兰9，安装支架5的一端于大齿轮4固定，另一端沿周向向内设置有安装法兰9，安装法兰9设置为4个，安装法兰9沿周向设置有与叶根安装螺纹孔15相匹配的法兰安装孔11，叶根法兰14与安装法兰9通过连接螺栓13固定。

如图5所示，安装基座2包括基座本体16、底板17、垫片18、垂向顶升螺栓19、横向顶推螺栓20及纵向顶推螺栓21，基座本体16为矩形设置于底板17 的上方，基座本体16的旁侧设置有螺纹安装板，贯穿螺纹安装板设置有与垂向顶升螺栓19相匹配的螺纹安装孔，垂向顶升螺栓19的端部穿过螺纹安装孔并置于底板17上，基座本体16的外侧沿周向设置有横向顶推螺栓20与纵向顶推螺栓21，横向顶推螺栓20设置于基座本体16相对的两侧，纵向顶推螺栓21设置于基座本体16另外相对的两侧，横向顶推螺栓20、纵向顶推螺栓21与固定螺母或螺纹座板配合，横向顶推螺栓20的端部通过横向顶推螺栓20与固定螺母或螺纹座板的相对运动靠近或远离基座本体16的中心线，纵向顶推螺栓21的端部通过纵向顶推螺栓21与固定螺母的相对运动靠近或远离基座本体16的中心线，垫片18设置于基座本体16与底板17之间，减速电机1与小齿轮3的组装件通过安装底脚22安装于基座本体16上，安装底脚22为矩形，安装底脚22的长度小于基座本体16的长度，安装底脚22的宽度小于基座本体16的宽度。安装底脚22、基座本体16、底板17的相对位置调整完成后需要进行配钻、安装紧固件，将安装底脚22、基座本体16、底板17进行固定。

下面以实施例1为例，说明本实用新型船舶艉轴盘轴装置的制作步骤：

步骤一、根据艉轴6计算大齿轮4、小齿轮3的尺寸、减速电机1的功率、大齿轮4与小齿轮3的安装参数，根据艉轴6上安装定距安装螺旋桨7的螺柱8 制作相匹配的安装支架5。

步骤二、按照步骤一中的计算结果选取大齿轮4、小齿轮3及减速电机1，将大齿轮4和安装支架5进行安装，将艉轴6上的安装螺旋桨7与安装支架5 固定安装，艉轴6上安装有轴承，轴承与轴套匹配。根据大齿轮4的位置及尺寸，初步确定安装基座2的位置，将减速电机1及小齿轮3组装件的安装底脚22放置于安装基座2上，通过安装基座2调整小齿轮3和大齿轮4之间的中心距、齿顶间隙参数，直至满足步骤一的计算要求。调整过程如下：通过垂向顶升螺栓 19调节基座本体16与底板17之间的间距，通过横向顶推螺栓20、纵向顶推螺栓21调节安装底脚22与基座本体16之间的相对位置，进一步调节大齿轮4与小齿轮3轮之间的相对位置。

其中，步骤一中的参数计算过程具体如下：

(1)估算艉轴6上轴承与轴套的摩擦力F1；

F1＝μFN；FN为施加于轴承的压力，取需要驱动的轴段、联轴器、大齿轮4、安装支架5及连接件的重量之和，大齿轮4的重量为预估重量；μ为摩檫系数，根据轴承与轴套的材料查阅得到。

(2)估算大齿轮4周向驱动力F2；

F2＝F1×D1/D2’；D2’为根据空间位置情况预设的大齿轮4分度圆直径；D1 为艉轴6上轴套直径。

(3)估算减速电机1的功率P。

P＝F2×V；V为大齿轮4分度圆上线速度，根据转速的要求换算得到；

(4)减速电机1选型；

根据驱动功率，选取安全系数≥1.5；减速比u为5～12。

(5)齿轮参数的选取；

大齿轮4与小齿轮3选为直齿圆柱齿轮；小齿轮3的齿轮数n1大于17；大齿轮4的齿轮数n2根据公式u＝n1:n2计算得到；大齿轮4与小齿轮3的齿轮模数相同，取m＝0.007～0.02a’；a’为大齿轮4与小齿轮3的预设中心距；a＝d1’ /2+D2’/2；d1’为预设小齿轮3分度圆直径，根据预设大齿轮4分度圆直径计算得到，u＝d1/D2’。

(6)计算大齿轮4与小齿轮3的实际分度圆直径D2与d1；

d1＝mn1；D2＝mn2；计算大齿轮4与小齿轮3的实际中心距a；

a＝d1/2+D2/2；

验证是否满足m＝0.007～0.02a。

(7)核算减速电机1的功率F2；

根据大齿轮4分度圆直径实际值D2，根据公式F2＝F1×D1/D2，P＝F2×V，计算步骤(2)选型的电机功率进行修正，核算修正后的减速电机1选型是否符合安全系数≥1.5的要求。

(8)计算大齿轮4与小齿轮3的尺寸；

大齿轮4与小齿轮3的齿高h＝2.25m，齿顶高ha＝m，齿根高hf＝1.25m；齿距p＝πm；小齿轮3的齿顶圆直径da1＝m(n1+2)，大齿轮4的齿顶圆直径 da2＝m(n2+2)；小齿轮3的齿根圆直径df1＝m(n1-2.5)，大齿轮4的齿根圆直径 df2＝m(n2-2.5)；大齿轮4的齿宽与小齿轮3的齿宽相等，齿宽

求得, 系齿宽数

取0.1～0.3。

(9)齿轮强度校核

齿面接触疲劳强度的计算应力

Z_H为节点区域系数，采用标准直齿轮时取Z_H＝2.5；

Z_E为材料弹性系数,可查阅齿轮的材料得到；

Z_εβ为接触强度计算重合度与螺旋角系数，标准圆柱齿轮近似取Z_εβ＝1；

F_i为分度圆上圆周力，即为驱动力；

d1为小齿轮3分度圆直径；

u为齿数比；

b为齿宽。

齿面接触疲劳强度的许用应力

σ_Hlim为接触疲劳极限应力，可查取；

s_Hmin为接触面最小安全系数，可近似取s_Hmin＝1。

需满足σ_H<σ_HP

(10)齿根弯曲应力强度校核

齿根弯曲应力

F_i、h_f和b分别为度圆上圆周力、齿根高和齿宽；

h为齿根厚度，h＝zmsin(90°/z)，z为齿数，m为模数；

I_z，截面惯性矩，矩形截面惯性矩

许用齿根弯曲应力计算

计算公式：

σ_FE，弯曲强度基本值，可查取；

S_Fmin，弯曲强度最小安全系数，可取1.4。

技术要求满足σ_F<σ_FP。

(11)齿轮齿顶间隙校核

小齿轮3齿顶间隙

DL小齿轮3节圆直径；df小齿轮3齿根圆直径；ha齿顶高。

大齿轮4、小齿轮3模数、齿形一致，齿顶间隙计算也一致。根据运行条件计算运行温度，按材质膨胀率及齿轮尺寸计算大、小齿轮3径向膨胀量,核算齿顶间隙是否安全。

(12)紧固螺栓校核

紧固螺栓组所受周向力F3＝F1×D1/D3计算。

F3，螺栓整体所受等效剪切力；

F1，轴承处轴套或轴颈位置摩檫力；

D1,轴承处轴套或轴颈直径；

D3，螺栓中心圆直径。

单个螺栓受的剪切力计算

根据螺栓数量，计算单个螺栓受的剪切力τ，本实施例中螺栓设置为8个，τ＝F3/8。

允许剪切强度[τ]＝k×[σs](k可取范围为0.286～0.2，[σs]可查取)

要求τ<[τ]，则螺栓强度可以满足使用要求。

尽管上述实施例已对本实用新型作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本实用新型的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (5)

1.一种船舶艉轴盘轴装置，其特征在于，包括安装基座(2)、减速电机(1)、小齿轮(3)、大齿轮(4)及安装支架(5)，所述减速电机(1)安装于所述安装基座(2)上，所述减速电机(1)的输出轴连接所述小齿轮(3)的齿轮中心，所述大齿轮(4)与所述小齿轮(3)啮合，所述安装支架(5)固定于所述大齿轮(4)上，所述安装支架(5)与艉轴(6)上安装螺旋桨(7)固定连接；

所述安装基座(2)包括基座本体(16)、底板(17)、垫片(18)、垂向顶升螺栓(19)、横向顶推螺栓(20)及纵向顶推螺栓(21)，所述基座本体(16)为矩形设置于所述底板(17)上方，所述基座本体(16)的旁侧设置有螺纹安装板，贯穿所述螺纹安装板设置有与所述垂向顶升螺栓(19)相匹配的螺纹安装孔，垂向顶升螺栓(19)的端部穿过所述螺纹安装孔并置于所述底板(17)上，所述基座本体(16)的外侧沿周向设置有横向顶推螺栓(20)与纵向顶推螺栓(21)，所述横向顶推螺栓(20)设置于所述基座本体(16)相对的两侧，所述纵向顶推螺栓(21)设置于所述基座本体(16)另外相对的两侧，所述横向顶推螺栓(20)、所述纵向顶推螺栓(21)与固定螺母或螺纹座板配合，所述横向顶推螺栓(20)的端部通过所述横向顶推螺栓(20)与所述固定螺母或螺纹座板的相对运动靠近或远离所述基座本体(16)的中心线，所述纵向顶推螺栓(21)的端部通过所述纵向顶推螺栓(21)与所述固定螺母的相对运动靠近或远离所述基座本体(16)的中心线，所述垫片(18)设置于所述基座本体(16)与所述底板(17)之间，所述减速电机(1)与所述小齿轮(3)的组装件通过安装底脚(22)安装于所述基座本体(16)上，所述安装底脚(22)为矩形，所述安装底脚(22)的长度小于所述基座本体(16)的长度，所述安装底脚(22)的宽度小于所述基座本体(16)的宽度。

2.如权利要求1所述的一种船舶艉轴盘轴装置，其特征在于，所述艉轴(6)上安装螺旋桨(7)为定距安装螺旋桨，所述定距安装螺旋桨(7)的端部设置有螺纹柱(8)，所述螺纹柱(8)上设置有安装螺母(10)，所述安装螺母(10)沿周向设置有螺母安装孔(12)，所述安装支架(5)包括支架本体及安装法兰(9)，所述支架本体的一端与所述大齿轮(4)固定，另一端设置有所述安装法兰(9)，所述安装法兰(9)的盘面与所述大齿轮(4)的齿轮面平行，所述安装法兰(9) 的中部设置有供所述螺纹柱(8)穿过的法兰孔，所述安装法兰(9)沿周向贯穿设置有与所述螺母安装孔(12)相匹配的法兰安装孔(11)，所述安装螺母(10)与所述安装法兰(9)通过连接螺栓(13)固定。

3.如权利要求2所述的一种船舶艉轴盘轴装置，其特征在于，所述大齿轮(4)的转动方向与所述螺纹柱(8)的螺纹旋向相同。

4.如权利要求1所述的一种船舶艉轴盘轴装置，其特征在于，所述艉轴(6)上的安装螺旋桨(7)为调距安装螺旋桨，所述调距安装螺旋桨的桨毂上沿周向设置有安装桨叶叶根法兰的曲柄盘(14)，所述曲柄盘(14)的周向设置有叶根安装螺纹孔(15)，所述安装支架(5)包括支架本体及安装法兰(9)，所述安装支架(5)的一端于所述大齿轮(4)固定，另一端沿周向向内设置有安装法兰(9)，所述安装法兰(9)沿周向设置有与所述叶根安装螺纹孔(15)相匹配的法兰安装孔(11)，所述曲柄盘(14)与所述安装法兰(9)通过连接螺栓(13)固定。

5.如权利要求2-4任一项所述的一种船舶艉轴盘轴装置，其特征在于，所述安装支架(5)与所述大齿轮(4)之间为焊接或者可拆卸式连接。

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