[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

本發明提出一種基于剛度優化的大型高載荷調距槳槳轂，包括活塞桿導架、槳轂本體、曲柄盤、伺服油缸體、滑塊、調距活塞、螺旋槳軸和槳葉；槳轂本體與設有軸內油管的螺旋槳軸連接；伺服油缸體與槳轂本體通過油缸螺栓連接，調距活塞位于伺服油缸體內；槳葉的葉根法蘭與設置在槳轂本體上的曲柄盤通過葉根螺栓連接；活塞桿導架前端置于螺旋槳軸的孔內襯套上，后端置于槳轂本體后端孔內，尾端與調距活塞連接；滑塊的內孔與曲柄盤的曲柄銷相配合，同時滑塊置于活塞桿導架的滑槽內。本發明的槳轂結構有效提高槳轂的承載能力、優化零件的剛度設計、提高槳轂可靠性。

技術領域

本發明涉及調距槳技術領域，具體涉及一種基于剛度優化的大型高載荷調距槳槳轂。

背景技術

調距槳裝置亦稱可調螺距螺旋槳裝置，是一種螺旋槳槳葉可繞自身轉軸轉動改變螺距的螺旋槳推進器，因其優良的操控性能及船、機、槳匹配性能，廣泛應用于各類船舶，應用范圍僅次于固定螺距螺旋槳。槳轂作為調距裝置的最終調距執行機構，是推進器水下核心部件，使用環境嚴酷、受力復雜，零件強度設計極為重要，對于大型高載荷調距槳裝置來說，在零件設計中，需要提高槳轂的承載能力、優化零件的剛度設計、提高槳轂可靠性。

目前絕大多數調距槳裝置采用液壓式調距方式，槳葉與槳轂連接也大多采用法蘭式螺栓連接方式；現有的槳轂結構中，連接槳葉與槳轂的槳葉連接螺栓采用密封件密封技術，大多為O形密封圈，或采用唇形密封圈；與油缸相鄰的槳轂本體高壓側壁處于垂直于槳轂軸心線的平面內，即角度α＝0；現有的槳轂葉根軸承組件設計技術大多未考慮軸承接觸面的剛度優化，曲柄盤上葉根螺孔離曲柄盤邊緣的尺寸設計大多按經驗選取。

發明內容

本發明旨在提供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、槳轂本體、曲柄盤、伺服油缸體、滑塊、調距活塞、螺旋槳軸和槳葉；

所述槳轂本體與設有軸內油管的所述螺旋槳軸連接；所述伺服油缸體與所述槳轂本體通過油缸螺栓連接，所述調距活塞位于所述伺服油缸體內；所述槳葉的葉根法蘭與設置在所述槳轂本體上的所述曲柄盤通過葉根螺栓連接；所述活塞桿導架前端置于所述螺旋槳軸的孔內襯套上，后端置于所述槳轂本體后端孔內，尾端與所述調距活塞連接；所述滑塊的內孔與所述曲柄盤的曲柄銷相配合，同時滑塊置于活塞桿導架的滑槽內，用于由所述活塞桿導架的移動使所述葉根法蘭轉動進行調距；

所述葉根螺栓固定所述曲柄盤和葉根法蘭時不使用密封圈進行密封。

更進一步地，所述曲柄盤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。

更進一步地，所述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。

更進一步地，所述槳轂本體與所述葉根法蘭和曲柄盤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在所述槳轂本體上進行轉動。

更進一步地，所述槳轂本體與曲柄盤配合的葉根孔下端設有環槽，所述環槽環槽截面為半圓形，用于減小了與之對應曲柄盤倒角處的比壓。

更進一步地，所述曲柄盤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。