CN220980265U - 一种高性能混合动力船用齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能混合动力船用齿轮箱，包括主传动组件和辅助传动组件，所述辅助传动组件位于齿轮箱内部；所述主传动组件包括输入组件、输出组件以及离合器组件；所述辅助传动组件包括PTO/PTI装置与齿轮副；所述齿轮副与输入组件啮合，且相互啮合的齿轮位于离合器组件前端；所述输入组件和输出组件同心布置。本实用新型在满足用户PTO/PTI功能需求的同时，又不需占用机舱使用更多的空间，省去像外挂式辅助装置需在机舱尾轴端交错安装大体积电机支架、电机安装找正等繁琐步骤，使得机舱动力系统更加整洁美观。

Description

一种高性能混合动力船用齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及一种高性能混合动力船用齿轮箱，属于船用齿轮箱技术领域。

背景技术

随着节能理念深入，以及越来越严格的排放标准的实施，节能减排已经成为船舶行业急需要解决的问题。把主推进系统的一部分动力（推进柴油机冗余功率）分配给其它驱动装置，安装轴带发电机是目前常用的船舶节能减排的方法。该方法能达到节约燃油、运维成本，节约使用空间的目的，动力配置灵活等优势，渐渐成为船用齿轮箱设计新趋势。

目前采用上述方法设计的齿轮箱常规结构如图1所示，辅助装置（电机）位于推进齿轮箱输出端，该种结构需外挂安装辅助装置（电机），外挂装置支架与螺旋桨尾轴空间交差，占用机舱空间大，辅助装置安装支架体积较大，在机舱安装困难，使得机舱推进轴系布置错乱，后期维护成本较高。

实用新型内容

本实用新型是提供一种高性能混合动力船用齿轮箱，为解决现有技术中因安装辅助结构而造成齿轮箱体积较大的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种高性能混合动力船用齿轮箱，包括主传动组件和辅助传动组件，所述辅助传动组件位于齿轮箱内部；所述主传动组件包括输入组件、输出组件以及离合器组件；所述辅助传动组件包括PTO/PTI装置与齿轮副；所述齿轮副与输入组件啮合，且相互啮合的齿轮位于离合器组件前端；所述输入组件和输出组件同心布置。

优选地，所述齿轮副包括第二辅助齿轮、第三辅助齿轮和第一辅助齿轮；所述第二辅助齿轮和第一辅助齿轮固定在第一辅助传动轴上，所述第三辅助齿轮固定在第二辅助传动轴上，所述第二辅助传动轴与PTO/PTI装置连接；所述第三辅助齿轮与第二辅助齿轮啮合，所述第一辅助齿轮与输入组件啮合。辅助装置通过两级传动增速实现，速比调整范围较大。

优选地，所述第二辅助传动轴与PTO/PTI装置之间设置有弹性联轴节和PTO /PTI法兰。弹性联轴节用于传递第二辅助传动轴的转速与扭矩到PTO/PTI装置，且能在轴向、径向和角向进行一定的偏移补偿，改善PTO/PTI装置的工作性能。

优选地，所述输入组件包括输入轴，位于输入轴上的输入主动齿轮，以及位于离合器组件前端的输入从动齿轮，所述输入主动齿轮与输入从动齿轮啮合；所述输入从动齿轮与第一辅助齿轮啮合。

优选地，所述输出组件包括输出正车齿轮轴、输出大齿轮、输出轴和输出倒车齿轮轴；所述输出正车齿轮轴与正车油缸连接，所述正车油缸上固定有输入从动齿轮和离合器主动齿轮，所述离合器主动齿轮与输出正车齿轮轴上的输出齿轮之间设置有正车离合；所述输出倒车齿轮轴与倒车油缸连接，所述倒车油缸上固定有离合器从动齿轮，所述离合器从动齿轮与输出倒车齿轮轴上的输出齿轮之间设置有倒车离合；所述输出正车齿轮轴上的输出齿轮、输出倒车齿轮轴上的输出齿轮均与输出大齿轮啮合；所述输出大齿轮固定在输出轴上；所述离合器主动齿轮与离合器从动齿轮啮合。

优选地，所述正车离合器与所述倒车离合器内，均设置有内置外摩擦片和内置内摩擦片。

优选地，所述PTO/PTI装置上设置有电机调整垫。调整垫在PTO/PTI装置安装找正时磨配厚度，以保证PTO/PTI装置安装精度要求。

本实用新型针对现有外挂式辅助装置（电机）占用机舱尾部空间较大、支架和电机安装复杂、外观错乱等缺点，提供一种一体式混合动力高性能船用齿轮箱，把辅助装置（电机）及其连接附件整体集成到齿轮箱上，且集成辅助装置（电机）高度与原齿轮箱顶部其他附件基本一致，能在不增加齿轮箱整体最大外形尺寸的前提下做到一体化。

本实用新型在满足用户PTO/PTI功能需求的同时，又不需占用机舱使用更多的空间，省去像外挂式辅助装置（电机）需在机舱尾轴端交错安装大体积电机支架、电机安装找正等繁琐步骤，使得机舱动力系统更加整洁美观。针对不同电机需求只需更换传动齿轮副和箱体上安装底板即可。

附图说明

图1为现有技术中的船用齿轮箱结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种高性能混合动力船用齿轮箱的结构示意图；

图3为本实用新型齿轮箱的示意图。

其中：1-输入轴，2-输入主动齿轮，3-正车油缸，4-输入从动齿轮，5-第一辅助传动轴，6-第二辅助齿轮，7-第三辅助齿轮，8-第一辅助齿轮，9-第二辅助传动轴，10-离合器主动齿轮，11-弹性联轴节，12-PTO/PTI装置，13-电机调整垫，14-输出正车齿轮轴，15-输出大齿轮，16-输出轴，17-输出倒车齿轮轴，18-内置外摩擦片，19-离合器从动齿轮，20-内置内摩擦片，21-倒车油缸，22-主传动组件，23-辅助传动组件，24-输入法兰，25-PTO/PTI法兰，26-输出法兰。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的实质，下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的阐述。

本实用新型具体涉及一种高性能混合动力船用齿轮箱，如图2所示，包括主传动组件22、辅助传动组件23以及离合器组件，所述辅助传动组件23位于齿轮箱内部；所述主传动组件22包括输入组件、离合器组件和输出组件；所述辅助传动组件23包括PTO/PTI装置12与齿轮副；所述齿轮副与输入组件啮合，且相互啮合的齿轮位于离合器组件前端；所述输入组件和输出组件同心布置。本实用新型中集成化混合动力的齿轮箱用作发电时，电机从离合器前端取力，不受主离合器接脱排的约束即可驱动电机。同时把辅助装置（电机）及其连接附件整体集成到到齿轮箱上，且集成辅助装置（电机）高度与原齿轮箱顶部其他附件基本一致，能在不增加齿轮箱整体最大外形尺寸的前提下做到一体式，如图3所示。

在本实用新型的部分实施例中，所述齿轮副包括第二辅助齿轮6、第三辅助齿轮7和第一辅助齿轮8；所述第二辅助齿轮6和第一辅助齿轮8固定在第一辅助传动轴5上，所述第三辅助齿轮7固定在第二辅助传动轴9上，所述第二辅助传动轴9与PTO/PTI装置12连接；所述第三辅助齿轮7与第二辅助齿轮6啮合，所述第一辅助齿轮8与输入组件啮合。在PTO/PTI装置12不同的工况下，第一辅助传动轴5可作为PTO第一级从动轴或PTI第二级主动轴；第二辅助传动轴9可作为PTO的输出轴或PTI输入轴；第二辅助齿轮6可作为PTO第二级主动齿轮或PTI第一级从动齿轮；第三辅助齿轮7可作为PTI第一级主动齿轮或PTO第二级从动齿轮，第一辅助齿轮8可作为PTO第一级从动齿轮或PTI第二级主动齿轮。

在本实用新型的部分实施例中，所述输入组件包括输入轴1，位于输入轴1上的输入主动齿轮2以及输入从动齿轮4，所述输入从动齿轮4与第一辅助齿轮8啮合，所述输入从动齿轮4位于离合器组件前端，所述输入从动齿轮4与输入主动齿轮2啮合。

本实用新型将辅助装置集成在齿轮箱上，其安装调试均可在齿轮箱厂完成，可靠性更高。同时辅传动部分的结构简约，占用空间小，且对主传动部分结构改动较小。辅助装置通过两级传动增速实现，速比调整范围较大，集成电机一般为可空转式，辅助传动组件23即可采用辅助离合器也可取消辅助离合器，两种情况都能实现发电功能，根据具体使用需求调整优化辅助传动部分的尺寸空间，且能根据用户需求增设辅助离合器单独实施控制，更好的满足客户不同的需求。

在本实用新型的部分实施例中，所述输出组件包括输出正车齿轮轴14、输出大齿轮15、输出轴16和输出倒车齿轮轴17；所述输出正车齿轮轴14与正车油缸3连接，所述正车油缸3上固定有输入从动齿轮4和离合器主动齿轮10，所述离合器主动齿轮10与输出正车齿轮轴14上的输出齿轮之间设置有正车离合；所述输出倒车齿轮轴17与倒车油缸21连接，所述倒车油缸21上固定有离合器从动齿轮19，所述离合器从动齿轮19与输出倒车齿轮轴17上的输出齿轮之间设置有倒车离合；所述输出正车齿轮轴14上的输出齿轮、输出倒车齿轮轴17上的输出齿轮均与输出大齿轮15啮合；所述输出大齿轮15固定在输出轴16上；所述正车离合器与所述倒车离合器内，均设置有内置外摩擦片18和内置内摩擦片20；所述离合器主动齿轮10与离合器从动齿轮19啮合。

在本实用新型的部分实施例中，所述PTO/PTI装置12上设置有电机调整垫13，调整垫13在PTO/PTI装置12安装找正时磨配厚度，以保证PTO/PTI装置12安装精度要求。

在本实用新型的部分实施例中，所述辅第二辅助传动轴9与PTO/PTI装置12之间设置有弹性联轴节11和PTO /PTI法兰25，弹性联轴节11用于传递第二辅助传动轴9的转速与扭矩到PTO/PTI装置12，且能在轴向、径向和角向进行一定的偏移补偿，改善PTO/PTI装置12的工作性能。

本实用新型在各工况下的实现原理：

主推进正车功能：柴油机动力输入→输入联轴节→输入法兰24→输入轴1→输入主动齿轮2→输入从动齿轮4→正车油缸3→离合器主动齿轮10→内置内摩擦片20和内置外摩擦片18接排→输出正车齿轮轴14→输出大齿轮15→输出轴16→输出法兰26→动力输出到螺旋桨。

主推进倒车功能：柴油机动力输入→输入联轴节→输入法兰24→输入轴1→输入主动齿轮2→输入从动齿轮4→正车油缸3→离合器主动齿轮10→离合器从动齿轮19→内置内摩擦片20和内置外摩擦片18接排→输出倒车齿轮轴17→输出大齿轮15→输出轴16→输出法兰26→动力输出到螺旋桨。

发电功能：柴油机动力输入→输入联轴节→输入法兰24→输入轴1→输入主动齿轮2→输入从动齿轮4→第一辅助齿轮8→第一辅助传动轴5→第二辅助齿轮6→第三辅助齿轮7→第二辅助传动轴9→PTO /PTI法兰25→弹性联轴节11→PTO/PTI装置12。在该种工况下，第一辅助传动轴5作为PTO第一级从动轴，位于第一辅助传动轴5上的第二辅助齿轮6为PTO第二级主动齿轮，第一辅助齿轮8为PTO第一级从动齿轮；第二辅助传动轴9作为PTO的输出轴，位于所述第二辅助传动轴9上的第三辅助齿轮7为PTO第二级从动齿轮。

电机辅助输入功能：PTO/PTI装置12→弹性联轴节11→第二辅助传动轴9→第三辅助齿轮7→第二辅助齿轮6→第一辅助传动轴5→第一辅助齿轮8→输入从动齿轮4→正车油缸3→内置外摩擦片18和内置内摩擦片20接排→输出正车齿轮轴14→输出大齿轮15→输出轴16→输出法兰26→动力输出到螺旋桨。在该种工况下，第一辅助传动轴5作为PTI第二级主动轴，位于第一辅助传动轴5上的第二辅助齿轮6为PTI第一级从动齿轮，第一辅助齿轮8为PTI第二级主动齿轮；第二辅助传动轴9作为PTI输入轴，位于所述第二辅助传动轴9上的第三辅助齿轮7为PTI第一级主动齿轮。

本实用新型的辅助装置在齿轮箱输入离合器前端通过齿轮副啮合传递扭矩，集成有轴带发电（PTO模式）、电机辅助输入（PTI模式）或轴发和电机辅助输入（PTO/PTI双模式）功能满足用户不同使用需求。辅助装置（电机）可仅作为发电设备，即单PTO模式；也可采用输入输出可逆电机既可发电也可作为输入在低工况下驱动螺旋桨，即PTO和PTI双模式，可以避免柴油机在低速下效率过低同时满足特殊区域排放要求，在高工况与柴油机并车以满足船舶更大的动力需求。

本实用新型既能节约燃油、运维成本，又能起到美观及节约机舱使用空间的目的。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本实用新型进行了描述，然而本实用新型还可有其它多种实施方式。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本实用新型所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：包括主传动组件（22）和辅助传动组件（23），所述辅助传动组件（23）位于齿轮箱内部；所述主传动组件（22）包括输入组件、输出组件以及离合器组件；所述辅助传动组件（23）包括PTO/PTI装置（12）与齿轮副；所述齿轮副与输入组件啮合，且相互啮合的齿轮位于离合器组件前端；所述输入组件和输出组件同心布置。

2.根据权利要求1所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述齿轮副包括第二辅助齿轮（6）、第三辅助齿轮（7）和第一辅助齿轮（8）；所述第二辅助齿轮（6）和第一辅助齿轮（8）固定在第一辅助传动轴（5）上，所述第三辅助齿轮（7）固定在第二辅助传动轴（9）上，所述第二辅助传动轴（9）与PTO/PTI装置（12）连接；所述第三辅助齿轮（7）与第二辅助齿轮（6）啮合，所述第一辅助齿轮（8）与输入组件啮合。

3.根据权利要求2所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述第二辅助传动轴（9）与PTO/PTI装置（12）之间设置有弹性联轴节（11）和PTO /PTI法兰（25）。

4.根据权利要求2所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述输入组件包括输入轴（1），位于输入轴（1）上的输入主动齿轮（2），以及位于离合器组件前端的输入从动齿轮（4），所述输入主动齿轮（2）与输入从动齿轮（4）啮合；所述输入从动齿轮（4）与第一辅助齿轮（8）啮合。

5.根据权利要求4所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述输出组件包括输出正车齿轮轴（14）、输出大齿轮（15）、输出轴（16）和输出倒车齿轮轴（17）；所述输出正车齿轮轴（14）与正车油缸（3）连接，所述正车油缸（3）上固定有输入从动齿轮（4）和离合器主动齿轮（10），所述离合器主动齿轮（10）与输出正车齿轮轴（14）上的输出齿轮之间设置有正车离合；所述输出倒车齿轮轴（17）与倒车油缸（21）连接，所述倒车油缸（21）上固定有离合器从动齿轮（19），所述离合器从动齿轮（19）与输出倒车齿轮轴（17）上的输出齿轮之间设置有倒车离合；所述输出正车齿轮轴（14）上的输出齿轮、输出倒车齿轮轴（17）上的输出齿轮均与输出大齿轮（15）啮合；所述输出大齿轮（15）固定在输出轴（16）上；所述离合器主动齿轮（10）与离合器从动齿轮（19）啮合。

6.根据权利要求5所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述正车离合器与所述倒车离合器内，均设置有内置外摩擦片（18）和内置内摩擦片（20）。

7.根据权利要求6所述高性能混合动力船用齿轮箱，其特征在于：所述PTO/PTI装置（12）上设置有电机调整垫（13）。