[发明专利]一种基于刚度优化的大型高载荷调距桨桨毂

说明书

本发明提出一种基于刚度优化的大型高载荷调距桨桨毂，包括活塞杆导架、桨毂本体、曲柄盘、伺服油缸体、滑块、调距活塞、螺旋桨轴和桨叶；桨毂本体与设有轴内油管的螺旋桨轴连接；伺服油缸体与桨毂本体通过油缸螺栓连接，调距活塞位于伺服油缸体内；桨叶的叶根法兰与设置在桨毂本体上的曲柄盘通过叶根螺栓连接；活塞杆导架前端置于螺旋桨轴的孔内衬套上，后端置于桨毂本体后端孔内，尾端与调距活塞连接；滑块的内孔与曲柄盘的曲柄销相配合，同时滑块置于活塞杆导架的滑槽内。本发明的桨毂结构有效提高桨毂的承载能力、优化零件的刚度设计、提高桨毂可靠性。

技术领域

本发明涉及调距桨技术领域，具体涉及一种基于刚度优化的大型高载荷调距桨桨毂。

背景技术

调距桨装置亦称可调螺距螺旋桨装置，是一种螺旋桨桨叶可绕自身转轴转动改变螺距的螺旋桨推进器，因其优良的操控性能及船、机、桨匹配性能，广泛应用于各类船舶，应用范围仅次于固定螺距螺旋桨。桨毂作为调距装置的最终调距执行机构，是推进器水下核心部件，使用环境严酷、受力复杂，零件强度设计极为重要，对于大型高载荷调距桨装置来说，在零件设计中，需要提高桨毂的承载能力、优化零件的刚度设计、提高桨毂可靠性。

目前绝大多数调距桨装置采用液压式调距方式，桨叶与桨毂连接也大多采用法兰式螺栓连接方式；现有的桨毂结构中，连接桨叶与桨毂的桨叶连接螺栓采用密封件密封技术，大多为O形密封圈，或采用唇形密封圈；与油缸相邻的桨毂本体高压侧壁处于垂直于桨毂轴心线的平面内，即角度α＝0；现有的桨毂叶根轴承组件设计技术大多未考虑轴承接触面的刚度优化，曲柄盘上叶根螺孔离曲柄盘边缘的尺寸设计大多按经验选取。

发明内容

本发明旨在提供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、桨毂本体、曲柄盘、伺服油缸体、滑块、调距活塞、螺旋桨轴和桨叶；

所述桨毂本体与设有轴内油管的所述螺旋桨轴连接；所述伺服油缸体与所述桨毂本体通过油缸螺栓连接，所述调距活塞位于所述伺服油缸体内；所述桨叶的叶根法兰与设置在所述桨毂本体上的所述曲柄盘通过叶根螺栓连接；所述活塞杆导架前端置于所述螺旋桨轴的孔内衬套上，后端置于所述桨毂本体后端孔内，尾端与所述调距活塞连接；所述滑块的内孔与所述曲柄盘的曲柄销相配合，同时滑块置于活塞杆导架的滑槽内，用于由所述活塞杆导架的移动使所述叶根法兰转动进行调距；

所述叶根螺栓固定所述曲柄盘和叶根法兰时不使用密封圈进行密封。

更进一步地，所述曲柄盘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。

更进一步地，所述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。

更进一步地，所述桨毂本体与所述叶根法兰和曲柄盘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在所述桨毂本体上进行转动。

更进一步地，所述桨毂本体与曲柄盘配合的叶根孔下端设有环槽，所述环槽环槽截面为半圆形，用于减小了与之对应曲柄盘倒角处的比压。

更进一步地，所述曲柄盘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。