[發明專利]一種基于剛度優化的大型高載荷調距槳槳轂

在審

• 申請號: 202111159526.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113859496A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 謝清程;易小冬;胡舉喜;楊文凱;王國亮
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: B63H3/08
• 分類號: B63H3/08
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

1.一種基于剛度優化的大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述大型高載荷調距槳槳轂包括活塞桿導架(1)、槳轂本體(2)、曲柄盤(3)、伺服油缸體(5)、滑塊(6)、調距活塞(7)、螺旋槳軸(12)和槳葉(13)；

所述槳轂本體(2)與設有軸內油管的所述螺旋槳軸(12)連接；所述伺服油缸體(5)與所述槳轂本體(2)通過油缸螺栓連接，所述調距活塞(7)位于所述伺服油缸體(5)內；所述槳葉(13)的葉根法蘭與設置在所述槳轂本體(2)上的所述曲柄盤(3)通過葉根螺栓(4)連接；所述活塞桿導架(1)前端置于所述螺旋槳軸(12)的孔內襯套上，后端置于所述槳轂本體(2)后端孔內，尾端與所述調距活塞(7)連接；所述滑塊(6)的內孔與所述曲柄盤(3)的曲柄銷相配合，同時滑塊(6)置于活塞桿導架(1)的滑槽內，用于由所述活塞桿導架(1)的移動使所述葉根法蘭轉動進行調距；

所述葉根螺栓(4)固定所述曲柄盤(3)和葉根法蘭時不使用密封圈進行密封。

2.根據如權利要求1所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述曲柄盤(3)螺紋孔外緣與曲柄盤側壁之間的最小壁厚為：

其中，t_w為曲柄盤螺紋孔外緣與曲柄盤側壁之間的最小壁厚；F為載荷力；r_bt為螺栓螺紋孔半徑；σ_tw為曲柄盤螺紋孔外沿等效應力；k為無量綱系數；σ_-1為曲柄盤材料對稱循環彎曲疲勞極限。

3.根據如權利要求1所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述葉根螺栓(4)的頭部下平面與所述葉根法蘭相配合的沉頭孔上接觸面積為：

其中，A₂為葉根螺栓的頭部下平面與所述葉根法蘭相配合的沉頭孔上接觸面積；D″₁為葉根螺栓頭部接觸直徑；D″₂為本發明中葉根螺栓倒角r位置的直徑。

4.根據如權利要求1所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述槳轂本體(2)與所述葉根法蘭和曲柄盤(3)連接處設有葉根軸承，所述葉根軸承用于支撐所述葉根法蘭和曲柄盤(3)在所述槳轂本體(2)上進行轉動。

5.根據如權利要求4所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述槳轂本體(2)與曲柄盤配合的葉根孔下端設有環槽，所述環槽截面為半圓形，用于減小了與之對應曲柄盤倒角處的比壓。

6.根據如權利要求4所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述曲柄盤(3)的下臺階外圓柱面設計降低應力集中的卸荷槽，所述卸荷槽為半圓形，用于降低曲柄盤臺階外圓出的剛度。

7.根據如權利要求1所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述槳轂本體(2)用于安裝所述伺服油缸體(5)的槳轂本體高壓側壁為傾斜結構，所述槳轂本體高壓側壁從外徑往內徑向外側傾斜；

所述傾斜角度α與所述槳轂本體高壓側壁剛度表示為：

k_h∝f(α)

其中，α∈(0，15)按1°的步長變化進行三維結構建模和有限元分析，求出各傾斜角度α下的剛度k_h，最終根據變形的許可和槳轂整體幾何結構的強度、剛度和協調性來選取最終的傾斜角度α。

8.根據如權利要求7所述大型高載荷調距槳槳轂，其特征在于，所述槳轂本體高壓側壁剛度定義為：

式中，p_oil為高壓側油壓，df為對應的軸向變形位移，k_h槳轂本體高壓側壁2d的剛度，D_h2為槳轂本體高壓側壁外部傾斜面的直徑，D_rod為活塞桿導架安裝孔直徑。