专利名称：45°侧旋两臂互换式大型舰船螺旋推进器翻转机的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋装备机械制造大型辅助设备，特别是大型螺旋推进器的翻转设备。
背景技术：
大型油轮、军舰、航母等舰船都配有关键动力装置螺旋推进器，该螺旋桨一般为铜质整体铸造，最大直径达12米、重150吨，其轮毂及轴孔均为锥形。由于螺旋桨用于不同船型，应用不同水域，其形状和尺寸差别非常大。在螺旋桨的冷加工制造过程中，根据技术、工艺要求需要对螺旋桨进行多次180度翻转，在翻转过程中，桨毂端面、内孔及桨叶外沿不能碰撞、出现压痕，要求操作安全可靠。特大型船用螺旋桨翻转机(专利号201010166405.4)，提供一种框架水平转轴式的直翻设备。该设备体积庞大、占用车间空间大，结构复杂、成本较高，运行笨重、能耗大。目前，国内的生产企业一般采用简单附具、人工捆绑，两天车配合的“绳索翻转”的方式。这种方式占用车间工作空间大，涉及吊装设备多，翻转过程易出现悠晃、垂顿冲击，状态可控性差存在安全隐患，操作辅助工艺过程时间长、效率低，已经成为阻碍提高螺旋桨生产效率的瓶颈。发明内容本发明的目的在于提供一种安全、可靠、体积小、快速、自动化的45°侧旋两臂互换式大型舰船螺旋桨推进器翻转机。本发明主要包括双导轨、左操作臂和右操作臂三部分。左右两个操作臂结构相同，呈面对姿态通过移动副安装在双导轨上，并可沿导轨移动，以满足螺旋桨翻转90度时的工作空间和换位移动要求。每个操作臂包括支撑座、旋转体工作台和中心膨胀卡台，操作臂的支承座为直立状框架结构，其下端通过移动副与双导轨连接，该支承座上端为45度斜面,斜面上一侧设有驱动齿轮；旋转体工作台下端通过转动副与上述支承座上端45度斜面铰接，在该旋转体工作台下端的外圆端设有大齿圈，该大齿圈与上述驱动齿轮构成一对齿轮啮合传动机构；上述旋转体工作台的截面呈等腰直角三角形，其台面(平面)与上述45度的支承座上端面的轴线成45度夹角；在上述旋转体工作台的中心处设有阶梯轴状的中心膨胀卡台，该中心膨胀卡台的轴线与旋转体工作台中心线重合，构成移动副连接，该中心膨胀卡台的外延端可插入需要翻转的螺旋桨轴孔中，实现膨胀定位、承载。中心膨胀卡台分为正锥、反锥两种，每个中心膨胀卡台由移动芯轴、正或反楔形胀块、整体定位承载轴组成，分别装在两个操作臂的工作台上，定位承载轴的中间阶梯端面与螺旋桨的浆毂端面接触用于螺旋桨的轴向定位、移动芯轴被驱动轴向移动使楔形胀块扩张撑住螺旋桨轴孔实现径向定位；上述的反锥中心膨胀卡台的整体定位承载轴的中心线处设有轴向通孔，在通孔内设有移动芯轴，该移动芯轴的圆柱体上均等地设有四个底面为里浅外深斜面的轴向长凹槽，在定位承载轴上、与长凹槽上相对应的位置设有二个轴向内外通槽，四个反锥楔形胀块上均设有两个支腿，该支腿的端面为与上述长凹槽斜面相贴合对应的斜面，该两个支腿插入上述径向内外通槽中，使反锥楔形胀块两支腿嵌入上述轴向长凹槽中，膨胀后形成的外圆构成反锥形；正锥中心膨胀卡台的四个正锥楔形胀块上的两个支腿的端面的斜面方向与反锥楔形胀块的斜面方向相反，其它结构与反锥中心膨胀卡台相同，膨胀后形成的外圆构成正锥形。当螺旋桨的浆毂孔小端向下时，螺旋桨被首先吊装在右操作臂上，通过反锥中心膨胀卡台外伸端装卡定位。当螺旋桨的浆毂孔大端向下时，螺旋桨被首先吊装在左操作臂上，通过正锥中心膨胀卡台外伸端装卡定位。旋转体工作台为单自由度转动、回转轴线与水平面夹角为45度的悬臂，旋转体工作台的回转轴线与铅垂方向夹角45度、并向内悬出，工作台的台面与回转轴线夹角45度；锥形中心膨胀卡台的轴线与工作台的台面垂直、与旋转体工作台的回转轴线位于同一平面内、且相交于一点；锥形中心膨胀卡台可沿其自身轴线方向相对工作台移动、使其轴线和旋转体工作台的回转轴线的交点与待翻转螺旋桨质心重合、达到旋转驱动力矩最小。本发明的工作过程如下:工作前预调整两个操作臂的位置及中心膨胀卡台的轴向位置，使待翻转螺旋桨的质心位于45度旋转轴上、且和旋转体工作台的台面的中心轴线与支承座上端45度轴线的交点重合，当螺旋桨处于水平状态，即轮毂端面支撑地面，吊起放于中心膨胀卡台的锥向与螺旋桨的内锥孔向相一致的操作臂工作台上，套装在中心膨胀卡台上端面定位，收缩中心膨胀卡台的移动芯轴、楔形块胀紧内锥孔定位，45度旋转体转过180度停，螺旋桨则被翻转过90度处于垂立状态；另一操作臂工作台调整垂立位置、移动使其上的中心膨胀卡台定位承载轴插入螺旋桨内锥孔指定位置，收缩移动芯轴、楔形块胀紧内锥孔转移螺旋桨重量，原操作臂的中心膨胀卡台的移动芯轴缓慢伸出、楔形块回缩转移螺旋桨的其余全部重量，原操作臂沿导轨移开，类似地，螺旋桨由垂立状继续上翻90度，完成螺旋桨180度翻转。本发明的优点如下:1、解决了大型螺旋桨冷加工过程中翻转困难问题，实现了自动、快速、高效、安全180度翻转；2、生产过程更规范、标准；3、通过两台旋转机构的自动对接，先后两次翻转90度。在螺旋桨翻转过程中，螺旋桨的重心一直保持在旋转体工作台的45度回转轴线上，驱动力矩小，中心膨胀卡台的轴线始终保持外端上翘，工件定位锁紧安全可靠，并且具有良好的可制造性和可维护性；4、翻转过程自动装卡定位，重力全封闭，设备体积小、占用车间空间小，可以应用于各种尺寸类型的螺旋桨翻转作业。
图1是本发明的立体示意简图。图2是本发明的反锥中心膨胀卡台结构示意图；图3是本发明的反锥中心膨胀卡台楔形胀块胀大后结构示意图；图4是本发明的反锥中心膨胀卡台的反楔形胀块示意图；图5是本发明的正锥中心膨胀卡台结构示意图；图6是本发明的正锥中心膨胀卡台楔形胀块胀大后结构示意图；图7是本发明的正锥中心膨胀卡台的正楔形胀块示意图；图8是本发明的中心膨胀卡台的移动芯轴结构示意图；图9是本发明的翻件过程示意图。
图中1.双导轨、2.右支承座、2'.左支承座、3.右旋转体工作台、3'.左旋转体工作台、4.右整体定位承载轴、4'.左整体定位承载轴、5.反锥楔形胀块、6.移动芯轴、6'.左移动芯轴、7.正锥楔形胀块、8.右工作台驱动齿轮、8'.左工作台驱动齿轮、9.右齿圈、9'.左齿圈。
具体实施例方式在图1所示的一种45°侧旋两臂互换式大型舰船螺旋推进器翻转机总体示意图中，左、右两操作臂呈面对姿态通过移动副装在双导轨I上，并可沿双导轨移动，支承座2为直立状框架结构，其下端通过移动副与双导轨连接、该支承座上端为45度斜面，斜面上外侧设有驱动齿轮8，旋转体工作台3下端通过转动副与上述支承座上端45度斜面铰接，在该旋转体工作台下端的外周设有大齿圈9，该大齿圈与上述驱动齿轮构成一对齿轮啮合传动机构；上述旋转体工作台的截面呈等腰直角三角形，其台面(平面)与45度的支承座上端面的轴线成45度夹角。在上述旋转体工作台的中心处设有阶梯轴状的中心膨胀卡台，该中心膨胀卡台的轴线与旋转体工作台中心线重合，构成移动副连接，该中心膨胀卡台的外延端可插入需要翻转的螺旋桨轴孔中，实现膨胀定位、承载。如附图2-图8所示，右操作臂为反锥中心膨胀卡台，由整体定位承载轴4、反楔形胀块5、移动芯轴6组成，其中整体定位承载轴为阶梯状的筒体形结构，其中心线处设有轴向通孔，在通孔内设有移动芯轴，该移动芯轴的圆柱体上均等地设有四个底面为里深外浅斜面的轴向长凹槽，在定位承载轴上、与长凹槽上相对应的位置设有二个轴向内外通槽，四个反锥楔形胀块上设有两个支腿，该支腿的端面为与上述长凹槽斜面相贴合对应的斜面，该两个支腿插入上述径向内外通槽中，使反锥楔形胀块嵌入上述轴向长凹槽中，膨胀后形成的外圆构成反锥形；正锥中心膨胀卡台是由整体定位承载轴4'、移动芯轴6'、正楔形胀块7组成，正锥中心膨胀卡台的四个正锥楔形胀块上的两个支腿的端面的斜面方向与反锥楔形胀块的斜面方向相反，四个正锥楔形胀块胀大后形成的外圆表面构成正锥形，其它部件和连接关系与右操作臂相同。机器翻转过程如图9 (a) - (f)所示，当螺旋桨的浆毂孔小端向下时，调整右工作台处于水平状态、反锥中心膨胀卡台的整体定位于承载轴端面的轴向位置，使螺旋桨安装后其质心在旋转体工作台的45°回转轴线上如图9 (a)所示；吊起螺旋桨套装在反锥中心膨胀卡台上如图9 (b)所示，桨毂端面与反锥中心膨胀卡台的整体定位承载轴端面靠严、缓慢移动芯轴、推动反锥楔形胀块径向胀大，锁紧螺旋桨内孔；启动右工作台驱动齿轮，传递转动给右齿圈，使右旋转体工作台绕其自身的45°轴线回转180°、停止，螺旋桨侧旋被翻转过90度如图9 (c)所示；调整左操作臂工作台处于铅垂状态，同时移动左、右操作臂至导轨中间处，使正锥中心膨胀卡台外伸端插入螺旋桨的反锥形毂孔中，端面靠严后，缓慢移动芯轴、推动正锥楔形胀块径向胀大，锁紧螺旋桨内孔如图9 (d)所示；缓慢收缩移动芯轴、推动反锥楔形胀块径向回缩，脱离螺旋桨内孔转移螺旋桨其余全部重量到左操作臂上；左、右操作臂移动回到导轨两端如图9 (e)所示，启动左工作台驱动齿轮，传递转动给左齿圈，使左旋转体工作台绕其自身的45°轴线回转180°、停止。螺旋桨侧旋被再次翻转过90度如图9 (f)所示。收缩正锥楔形胀块放开工件。工件完成180度翻转、吊离。
权利要求
1.一种45°侧旋两臂互换式大型舰船螺旋推进器翻转机，其主要包括双导轨、左操作臂和右操作臂三部分，其特征在于:其左右两个操作臂结构相同，呈面对姿态通过移动副安装在双导轨上，每个操作臂包括支撑座、旋转体工作台和中心膨胀卡台，操作臂的支承座为直立状框架结构，其下端通过移动副与双导轨连接，该支承座上端为45度斜面，斜面上一侧设有驱动齿轮；旋转体工作台下端通过转动副与支承座上端45度斜面铰接,在该旋转体工作台下端的外圆端设有大齿圈，该大齿圈与上述驱动齿轮构成一对齿轮啮合传动机构；上述旋转体工作台的截面呈等腰直角三角形，其台平面与上述45度的支承座上端面的轴线成45度夹角；在上述旋转体工作台的中心处设有阶梯轴状的中心膨胀卡台，该中心膨胀卡台的轴线与旋转体工作台中心线重合，构成移动副连接，中心膨胀卡台分为正锥、反锥两种，每个中心膨胀卡台由移动芯轴、正或反楔形胀块、整体定位承载轴组成，分别装在两个操作臂的工作台上，其中反锥中心膨胀卡台的整体定位承载轴的中心线处设有轴向通孔，在通孔内设有移动芯轴，该移动芯轴的圆柱体上均等地设有四个底面为里浅外深斜面的轴向长凹槽，在定位承载轴上、与长凹槽上相对应的位置设有二个轴向内外通槽，四个反锥楔形胀块上设有两个支腿，该支腿的端面为与上述长凹槽斜面相贴合对应的斜面，该两个支腿插入上述径向内外通槽中，使反锥楔形胀块两支腿嵌入上述轴向长凹槽中，膨胀后形成的外圆构成反锥形；正锥中心膨胀卡台的四个正锥楔形胀块上的两个支腿的端面的斜面方向与反锥楔形胀块的斜面方向相反，其它部件和连接关系与反锥中心膨胀卡台相同，膨胀后形成的外圆构成正锥形。
全文摘要
一种45°侧旋两臂互换式大型舰船螺旋推进器翻转机，其主要包括双导轨、左操作臂和右操作臂三部分，左右两个操作臂呈面对姿态通过移动副安装在双导轨上，每个操作臂包括支撑座、旋转体工作台和中心膨胀卡台，支承座下端与双导轨连接，其上端为45度斜面且斜面上外侧设有驱动齿轮；旋转体工作台下端与支承座铰接，在其下端的外周设有大齿圈，在上述旋转体工作台的中心处设有中心膨胀卡台，每个中心膨胀卡台是由移动芯轴、正或反楔形胀块、整体定位承载轴组成。本发明安全、可靠、体积小，能快速、自动180度翻转。
文档编号B23Q7/00GK103100921SQ20121056624
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者赵永生, 周玉林, 韩春胜, 曾达幸, 郝秀红, 唐艳华, 邱雪松 申请人:燕山大学