[发明专利]一种基于刚度优化的大型高载荷调距桨桨毂

权利要求书

1.一种基于刚度优化的大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述大型高载荷调距桨桨毂包括活塞杆导架(1)、桨毂本体(2)、曲柄盘(3)、伺服油缸体(5)、滑块(6)、调距活塞(7)、螺旋桨轴(12)和桨叶(13)；

所述桨毂本体(2)与设有轴内油管的所述螺旋桨轴(12)连接；所述伺服油缸体(5)与所述桨毂本体(2)通过油缸螺栓连接，所述调距活塞(7)位于所述伺服油缸体(5)内；所述桨叶(13)的叶根法兰与设置在所述桨毂本体(2)上的所述曲柄盘(3)通过叶根螺栓(4)连接；所述活塞杆导架(1)前端置于所述螺旋桨轴(12)的孔内衬套上，后端置于所述桨毂本体(2)后端孔内，尾端与所述调距活塞(7)连接；所述滑块(6)的内孔与所述曲柄盘(3)的曲柄销相配合，同时滑块(6)置于活塞杆导架(1)的滑槽内，用于由所述活塞杆导架(1)的移动使所述叶根法兰转动进行调距；

所述叶根螺栓(4)固定所述曲柄盘(3)和叶根法兰时不使用密封圈进行密封。

2.根据如权利要求1所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述曲柄盘(3)螺纹孔外缘与曲柄盘侧壁之间的最小壁厚为：

其中，t_w为曲柄盘螺纹孔外缘与曲柄盘侧壁之间的最小壁厚；F为载荷力；r_bt为螺栓螺纹孔半径；σ_tw为曲柄盘螺纹孔外沿等效应力；k为无量纲系数；σ_-1为曲柄盘材料对称循环弯曲疲劳极限。

3.根据如权利要求1所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述叶根螺栓(4)的头部下平面与所述叶根法兰相配合的沉头孔上接触面积为：

其中，A₂为叶根螺栓的头部下平面与所述叶根法兰相配合的沉头孔上接触面积；D″₁为叶根螺栓头部接触直径；D″₂为本发明中叶根螺栓倒角r位置的直径。

4.根据如权利要求1所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述桨毂本体(2)与所述叶根法兰和曲柄盘(3)连接处设有叶根轴承，所述叶根轴承用于支撑所述叶根法兰和曲柄盘(3)在所述桨毂本体(2)上进行转动。

5.根据如权利要求4所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述桨毂本体(2)与曲柄盘配合的叶根孔下端设有环槽，所述环槽截面为半圆形，用于减小了与之对应曲柄盘倒角处的比压。

6.根据如权利要求4所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述曲柄盘(3)的下台阶外圆柱面设计降低应力集中的卸荷槽，所述卸荷槽为半圆形，用于降低曲柄盘台阶外圆出的刚度。

7.根据如权利要求1所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述桨毂本体(2)用于安装所述伺服油缸体(5)的桨毂本体高压侧壁为倾斜结构，所述桨毂本体高压侧壁从外径往内径向外侧倾斜；

所述倾斜角度α与所述桨毂本体高压侧壁刚度表示为：

k_h∝f(α)

其中，α∈(0，15)按1°的步长变化进行三维结构建模和有限元分析，求出各倾斜角度α下的刚度k_h，最终根据变形的许可和桨毂整体几何结构的强度、刚度和协调性来选取最终的倾斜角度α。

8.根据如权利要求7所述大型高载荷调距桨桨毂，其特征在于，所述桨毂本体高压侧壁刚度定义为：

式中，p_oil为高压侧油压，df为对应的轴向变形位移，k_h桨毂本体高压侧壁2d的刚度，D_h2为桨毂本体高压侧壁外部倾斜面的直径，D_rod为活塞杆导架安装孔直径。