[發明專利]用于潤滑冷卻舵槳的泵送環的設計方法

有效

• 申請號: 201610755184.1
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106114753B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 王榮軍;王建強;邱曉峰;雷華堂;徐建國
• 申請（專利權）人: 武漢船用機械有限責任公司
• 主分類號: B63B9/00
• 分類號: B63B9/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及船舶推進技術領域，特別涉及一種用于潤滑冷卻舵槳的泵送環的設計方法。

背景技術

舵和槳是船舶推進系統的主要組成部分，舵能用于控制船舶的行進方向，槳用于為船舶的行進提供推動力。舵槳是一種新型的船舶推進裝置，它能如普通推進器一樣產生推力，也能在360°范圍內改變推力方向，兼有舵和槳的功效，能夠很靈活地改變船舶位置和航向，廣泛應用于游輪、工程船、海洋平臺等對機動性要求較高或需要動力定位的場合。

舵槳包括密封殼體和安裝在密封殼體內的傳動機構，傳動機構包括上部水平設置的輸入短軸和動力軸、中間豎直設置的芯軸、以及下部水平設置的螺旋槳軸，輸入短軸和動力軸通過離合器聯接，動力軸和芯軸之間、芯軸和螺旋槳軸之間均通過傘齒輪嚙合傳動。

為了實現舵槳的潤滑冷卻，在密封殼體的頂部設置油箱，油箱內設有從芯軸內穿過油箱的底部延伸到油箱的頂部的溢流管，密封殼體和芯軸圍成的腔體與油箱的底部連通，芯軸外套設與芯軸同步轉動的泵送環，芯軸內開設潤滑介質返回油箱的通道，通道的下端口與密封殼體和芯軸圍成的腔體連通，通道的上端口與溢流管連通。舵槳工作時，芯軸帶動泵送環轉動，攪動密封殼體和芯軸圍成的腔體內的潤滑介質沿泵送環上螺紋的旋向轉動，進而向下流動到密封殼體的底部與海水熱交換降溫，再經由返回油箱的通道從溢流管溢出到油箱中，形成潤滑介質的循環流動，對傳動機構進行潤滑和散熱。但目前沒有泵送環的具體設計方案，以實現舵槳充分的潤滑冷卻。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種用于潤滑冷卻舵槳的泵送環的設計方法。所述技術方案如下：

本發明實施例提供了一種用于潤滑冷卻舵槳的泵送環的設計方法，所述設計方法包括：

根據舵槳的散熱要求，確定潤滑介質的目標流量；

選取泵送環的設計參數，所述設計參數包括所述泵送環的外徑、所述泵送環的內徑、所述泵送環的軸向厚度、所述泵送環上螺紋的螺紋升角、所述泵送環上螺紋的寬度、所述泵送環上螺紋的深度中的一種或多種；

基于選取的所述設計參數，計算驅動流量和泄漏流量，所述驅動流量為所述潤滑介質在所述泵送環驅動下的流量，所述泄漏流量為所述潤滑介質的泄漏量；

當所述驅動流量與所述泄漏流量的差值等于所述目標流量時，按照選取的所述設計參數設計所述泵送環。

可選地，所述基于選取的所述設計參數，計算所述驅動流量，包括：

按照如下公式計算所述泵送環上螺紋的升程H：

按照如下公式計算所述驅動流量Q_S；

其中，π為圓周率，D為所述泵送環上螺紋的外徑，為所述泵送環上螺紋的螺紋升角，A為所述泵送環上螺紋的寬度，B為所述泵送環上螺紋的深度，n為所述泵送環的轉速。

可選地，所述基于選取的所述設計參數，計算所述泄漏流量，包括：

按照如下管道流速公式確定所述潤滑介質的流速v：

按照如下流體動力學壓力損失公式計算所述泵送環建立的壓力ΔP：

按照如下流體力學的環形縫隙流公式計算所述泄漏流量Q_L：

其中，d為所述潤滑介質返回油箱的通道的直徑，Q_D為所述目標流量，λ為沿程阻力系數，l為所述潤滑介質返回油箱的通道的長度，ρ為所述潤滑介質的密度，π為圓周率，δ為所述泵送環與密封殼體之間的間隙的寬度，μ為所述潤滑介質的粘度，L為所述泵送環與密封殼體之間的間隙的長度，ε為所述泵送環由于安裝工藝產生的偏心量。

可選地，所述根據所述舵槳的散熱要求，確定潤滑介質的目標流量，包括：

按照如下公式計算所述舵槳的散熱量Q_W：

Q_W＝P·(1-η)；

按照如下公式計算所述目標流量Q_D：

Q_D＝Q_W/(Δt·γ·C)；

其中，P為所述舵槳的功率，η為所述舵槳的效率，Δt為所述潤滑介質一次循環過程中為冷卻所述舵槳所產生的溫度變化值，γ為所述潤滑介質的比重，C為所述潤滑介質的比熱。

可選地，所述選取所述泵送環的設計參數，包括：

基于所述舵槳的結構參數，確定所述設計參數的取值范圍；

在所述取值范圍內選取所述設計參數。

優選地，所述基于所述舵槳的結構，確定所述設計參數的取值范圍，包括：