内驱动式船舶舵机论文和设计-杨仁强

全文摘要

本实用新型提供一种内驱动式船舶舵机，包括活塞板、活塞、上油缸盖、下油缸盖、花键同步套、螺旋同步套、复合螺杆、花键套和螺旋套，花键套与螺旋套通过止推法兰固定连接，在止推法兰内安装有双向止推轴承；复合螺杆的上半段位于花键套内，在复合螺杆的上半段加工有直滚道，花键同步套装配在复合螺杆上半段与花键套之间，复合螺杆的下半段位于螺旋套内，在复合螺杆的下半段加工有螺旋滚道，螺旋同步套装配在复合螺杆下半段与螺旋套之间；下油缸盖与上油缸盖分别装配在复合螺杆的底部与顶部，且上油缸盖套装在活塞上，活塞的顶部与活塞板固定连接。本实用新型能够很大程度缩短船舶舵机的轴向长度及体积，进一步提高功率密度。

主设计要求

1.一种内驱动式船舶舵机，其特征在于，包括：活塞板、活塞、上油缸盖、下油缸盖、隔离套、花键套、止推法兰、花键同步套、螺旋同步套、复合螺杆和螺旋套；其中，所述花键套与所述螺旋套通过所述止推法兰固定连接，在所述止推法兰内安装有双向止推轴承；所述复合螺杆为空心螺杆，所述复合螺杆的上半段位于所述花键套内，在所述复合螺杆的上半段与所述花键套相对应的位置分别加工有直滚道，所述花键同步套装配在所述复合螺杆上半段与所述花键套之间，在所述花键同步套上安装有在所述直滚道内滚动的滚珠；所述复合螺杆的下半段位于所述螺旋套内，在所述复合螺杆的下半段与所述螺旋套相对应的位置分别加工有螺旋滚道，所述螺旋同步套装配在所述螺旋套与所述复合螺杆之间，在所述螺旋同步套上安装有在所述螺旋滚道内滚动的滚珠；所述下油缸盖与所述上油缸盖分别装配在所述复合螺杆的底部与顶部，将所述复合螺杆的内腔密封，且所述上油缸盖套装在所述活塞上，所述活塞的顶部与所述活塞板固定连接。

设计方案

1.一种内驱动式船舶舵机，其特征在于，包括：活塞板、活塞、上油缸盖、下油缸盖、隔离套、花键套、止推法兰、花键同步套、螺旋同步套、复合螺杆和螺旋套；其中，

所述花键套与所述螺旋套通过所述止推法兰固定连接，在所述止推法兰内安装有双向止推轴承；

所述复合螺杆为空心螺杆，所述复合螺杆的上半段位于所述花键套内，在所述复合螺杆的上半段与所述花键套相对应的位置分别加工有直滚道，所述花键同步套装配在所述复合螺杆上半段与所述花键套之间，在所述花键同步套上安装有在所述直滚道内滚动的滚珠；所述复合螺杆的下半段位于所述螺旋套内，在所述复合螺杆的下半段与所述螺旋套相对应的位置分别加工有螺旋滚道，所述螺旋同步套装配在所述螺旋套与所述复合螺杆之间，在所述螺旋同步套上安装有在所述螺旋滚道内滚动的滚珠；

所述下油缸盖与所述上油缸盖分别装配在所述复合螺杆的底部与顶部，将所述复合螺杆的内腔密封，且所述上油缸盖套装在所述活塞上，所述活塞的顶部与所述活塞板固定连接。

2.根据权利要求1所述的内驱动式船舶舵机，其特征在于，

所述花键套与所述螺旋套分别具有凸缘，所述止推法兰通过螺栓与所述花键套的凸缘固定，所述螺旋套的凸缘被固定在所述止推法兰与所述花键套的凸缘之间；以及，所述双向止推轴承包括隔离套和安装在所述隔离套内的滚珠，在所述花键套的凸缘与所述螺旋套的凸缘对应于所述滚珠的位置分别开设有供所述滚珠滚动的滚道。

3.根据权利要求1所述的内驱动式船舶舵机，其特征在于，在所述螺旋套与舵杆的连接处设置有密封板和钢板。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于船舶舵机技术领域，更为具体地，涉及一种内驱动式船舶舵机。

背景技术

船舶舵机是控制船舶行驶航行必不可少的关键设备，是直接影响船舶前进与倒退、回转与直线航行之十分重要的设施，因此，其工作性能和安装质量对船舶和人员的安全有着直接的影响，而可用空间对于船舶，特别是军用舰船而言是十分重要的资源，这就要求舵机应结构简单紧凑，功率密度高，承载能力更优。但现有的船舶舵机的轴向尺寸过长，结构不够紧凑、功率密度低，承载能力不够强。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种内驱动式船舶舵机，包括：活塞板、活塞、上油缸盖、下油缸盖、止推法兰、花键套、花键同步套、螺旋同步套、复合螺杆和螺旋套；其中，花键套与螺旋套通过止推法兰固定连接，在止推法兰内安装有双向止推轴承；复合螺杆为空心螺杆，复合螺杆的上半段位于花键套内，在复合螺杆的上半段与花键套相对应的位置分别加工有直滚道，花键同步套装配在复合螺杆与花键同步套之间，在花键同步套上安装有在直滚道内滚动的滚珠；复合螺杆的下半段位于螺旋套内，在复合螺杆的下半段与螺旋套相对应的位置分别加工有螺旋滚道，螺旋同步套装配在螺旋套与复合螺杆之间，在螺旋同步套上安装有在螺旋滚道内滚动的滚珠；下油缸盖与上油缸盖分别装配在复合螺杆的底部与顶部，将复合螺杆的内腔密封，且上油缸盖套装在活塞上，活塞的顶部与活塞板固定连接。

另外，优选的结构是，花键套与螺旋套分别具有凸缘，止推法兰通过螺栓与花键同步套的凸缘固定，螺旋套的凸缘被固定在止推法兰与花键同步套的凸缘之间；以及，双向止推轴承包括花键套和安装在花键套内的滚珠，在花键套的凸缘与螺旋套的凸缘对应于滚珠的位置分别开设有供滚珠滚动的滚道。

此外，优选的结构是，在螺旋套与舵杆的连接处设置有密封板和钢板。

与现有技术相比，本实用新型提供的内驱动式船舶舵机，将液压缸内置于复合螺杆的内腔中，即将复合螺杆的内腔作为驱动液压缸的缸套，从而缩短船舶舵机的轴向长度，改进后的内驱动式舵机相对于液压缸外置的内驱动式舵机可缩短三分之一的轴向长度。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。

在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的内驱动式船舶舵机的半剖面结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例的复合螺杆的半剖面结构示意图；

图3为图2沿A-A线的剖面图；

图4为图2沿C-C线的剖面图；

图5为根据本实用新型实施例的螺旋套的半剖面结构示意图；

图6为图5的A向视图；

图7为图5中沿C-C线的剖面图；

图8为根据本实用新型实施例的螺旋同步套的结构示意图；

图9为图8沿A-A线的剖面图；

图10为根据本实用新型实施例的花键套的半剖面结构示意图；

图11为图10的右视图；

图12为根据本实用新型实施例的花键同步套的半剖面结构示意图；

图13为图12沿A-A线的剖面图；

图14为根据本实用新型实施例的止推法兰的结构示意图；

图15为根据本实用新型实施例的双向止推轴承的结构示意图；

图16为根据本实用新型实施例的止推轴承副的结构示意图；

图17为根据本实用新型实施例的活塞的结构示意图。

其中的附图标记包括：螺旋套1、螺旋滚道101、密封板2、钢板3、复合螺杆4、直滚道41、螺旋滚道42、螺旋同步套5、滚珠安装孔51、止推法兰6、螺纹孔61、凹槽62、双向止推轴承7、隔离套71、滚珠72、花键套8、直滚道81、花键同步套9、滚珠安装孔91、上油缸盖10、活塞11、活塞板12、下油缸盖13。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

为了进一步缩小舵机的轴向尺寸，使舵机的结构更紧凑，从而进一步提高功率密度，同时减小标准液压缸对舵机多型号设计的限制性，本实用新型的改进思路为：将液压缸内置于复合螺杆内，即将复合螺杆的内腔作为驱动液压缸的缸套，从而缩短舵机的轴向长度，使舵机的结构更加紧凑。

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

如图1至图13所示，本实用新型实施例的内驱动式船舶舵机，包括：螺旋套1、密封板2、钢板3、复合螺杆4、螺旋同步套5、止推法兰6、双向止推轴承7、花键套8、花键同步套9、上油缸盖10、活塞11、活塞板12和下油缸盖13；其中，内驱动式船舶舵机通过花键套8的法兰采用螺钉固定在船体上，花键套8与螺旋套1分别具有凸缘，两个凸缘通过止推法兰6固定连接，即花键套8与螺旋套1通过止推法兰6固定连接，在止推法兰6内安装有双向止推轴承7；复合螺杆4为空心螺杆，复合螺杆4的上半段位于花键套8内，在复合螺杆4的上半段加工有直滚道41，在花键套8的内壁上对应于直滚道41的位置加工有与直滚道41相配合的直滚道81，花键同步套9装配在复合螺杆4的上半段与花键套8之间，在花键同步套9上开设有滚珠安装孔91，在滚珠安装孔91内安装有在直滚道41内与直滚动81内滚动的滚珠；复合螺杆4的下半段位于螺旋套1内，在复合螺杆4的下半段加工有螺旋滚道42，在螺旋套1的内壁上对应于螺旋滚道42的位置加工有与螺旋滚道42相配合的螺旋滚道101，螺旋同步套5装配在螺旋套1与复合螺杆4的下半段之间，在螺旋同步套5上开设有滚珠安装孔51，在滚珠安装孔51内安装有在螺旋滚道42内与螺旋滚道101内滚动的滚珠；下油缸盖13与上油缸10盖分别装配在复合螺杆4的底部与顶部，将复合螺杆4的内腔密封，且上油缸盖10套装在活塞11上，活塞11的顶部与活塞板12固定连接；密封板2和钢板3设置在螺旋套1与舵杆的连接处，起到密封内驱动式船舶舵机的作用。

由复合螺杆4、活塞11、活塞板12、上油缸盖10与下油缸盖13组成内液压驱动副，由复合螺杆4的上半段、活塞11、上油缸盖10组成液压缸的上腔；由复合螺杆4的下半段、活塞11、下油缸盖13组成液压缸的下腔。当活塞11的弯曲内油道进油时，即液压缸的上腔进油，由于活塞11固定，油压便在上油缸盖10上产生向上的推力，从而驱动复合螺杆4向上移动；同理，当活塞11的直线内油道进油时，即液压缸的下腔进油，油压便在下缸盖13上产生向下的推力，从而驱动复合螺杆4向下移动。

滚珠、花键同步套9、花键套8和复合螺杆4的直滚道41组成滚动花键副，直滚道41内的滚珠在轴向移动的同时带动花键同步套9运动，由于花键套8与船体固定，这种结构限制了复合螺杆4和花键同步套9的运动形式，复合螺杆4和花键同步套9只能在直滚道41的导向下作轴向移动，而不能旋转。

滚珠、螺旋同步套5、螺旋套1和复合螺杆4的螺旋滚道42组成构成滚动螺旋副，液压驱动副促使复合螺杆4作轴向移动，此时螺旋套1经滚珠在螺旋滚道42的作用下旋转，从而带动与之相联接的舵杆产生摆动。

止推法兰6、螺旋套1、双向止推轴承7和花键套8构成滚动止推轴承副，此结构的功能在于保证了螺旋套1和花键套8相对运动的同时又卸载了船舶工作状态下对舵机产生的轴向力。

止推法兰6沿径向设置有与螺栓配合的螺纹孔61，止推法兰6通过螺栓与花键套8的凸缘固定连接，螺旋套1的凸缘被固定在止推法兰6与花键套8的凸缘之间，在止推法兰6内开设有用于安装双向止推轴承7的凹槽62。

由于复合螺杆4有轴向两个相反方向的直线推力，因此止推轴承7应能承受直线相反的轴向推力，从而应使用双向推力轴承，但若选用标准的双向推力轴承时，需要确定三个基本尺寸即内孔直径d、外孔直径D和宽度T，当内孔直径d大于300mm时，宽度T大约150mm，从而将会使轴向尺寸过大，造成空间的浪费以及其他零件的强度减弱。因此，在结构长度的限制下，本实用新型设计了无内外环的双向止推轴承。无内外环的双向止推轴承7包括两个隔离套71和安装在隔离套71内的滚珠72，在花键套8的凸缘、凹槽62与螺旋套1的凸缘对应于滚珠72的位置分别开设有供滚珠72滚动的滚道，双向止推轴承7的内外环由花键套8的凸缘、螺旋套1的凸缘及止推法兰6组成。

双向止推轴承7的结构区别于现有的双向止推轴承的结构，只具有隔离套71和滚珠72，自身没有内外环，采用此创新结构的双向止推轴承7可在轴向长度不增加的情况下设计出任意尺寸的止推轴承，具有非常大的灵活性。当载荷特别大时，还可采用止推滚柱轴承。

本实用新型的工作原理为：在内置于复合螺杆4内的液压驱动副的作用下，带动复合螺杆4上下移动，滚动花键副承受舵叶传回的反作用力矩，并规范复合螺杆4只能沿其直滚道轴向移动，而不能旋转；滚动止推副使螺旋套1相对于固定的花键套8作转动，并改善轴向受力状况，从而将复合螺杆4的直线运动通过滚动螺旋副转换成螺旋套1的摆动，从而带动舵叶摆动，实现船舶对舵叶的转向操纵。

在转舵工作时，当高压油进入液压缸的上腔时，由于活塞11固定不动，油压驱动复合螺杆4向上运动，在滚动花键副的规范下，复合螺杆4做直线运动，与复合螺杆4相连的螺旋套1，通过其右旋的螺旋副作用产生逆时针转动，从而带动舵叶作逆时针摆动；反之，当高压油进入液压缸的下腔时，则螺旋套1驱动舵叶作顺时针转动，从而由复合螺杆4的往复移动，实现了舵叶的摆动，滚动花键副、止推副用于承受舵叶的正、反向及轴向的反作用力。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

设计图

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