专利名称：全回转推进装置及其液压控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶推进设备技术领域，特别地，涉及一种全回转推进装置及其液压控制系统。
背景技术：
推进装置是船舶动力设备中的重要部件，随着科技的发展，全回转推进装置广泛应用在港作拖船、工作船、渡轮等诸多领域。全回转推进装置通过回转机构做360度任意方向旋转，集推进和操舵功能于一体，使船舶在任何方向都能获得最大的推力。现有的全回转推进装置普遍由柴油机或电动机作为驱动螺旋桨旋转的原动机。其中，柴油机驱动的全回转推进装置存在以下缺点和不足:首先，除全回转推进装置设备本身外，还需要安装高弹联轴器、离合器、中间轴系、轴承座等，系统设备繁多，安装调试工艺复杂，工作量大，安装后不便于维护，且占据很大仓容。其次，螺旋桨的转速是通过调节柴油机输出转速来控制的，螺旋桨转速只能在柴油机怠速至额定转速间调节，严重影响船舶机动性和操控性。另外，柴油机常工作在非额定转速，处于非额定工况，无法发挥额定功率，导致高耗能，燃油经济性低。再次，当船舶遇到前方有障碍物的紧急情况时，螺旋桨旋向无法倒转，只能通过回转舵角将推力方向旋转180°完成紧急停船或倒退，然而将舵角回转180°通常需要10-15秒，导致船舶由前进减速至停止或开始倒退需要较长时间，对于紧急情况的处理极为不利。电动机驱动的全回转推进装置存在以下缺点和不足:首先，除全回转推进装置设备本身外，还需配备专用发电机组、变频器、滤波器、电源管理系统等电控装置，系统设备繁多，安装调试工艺复杂，工作量大，安装后不便于维护，且占据很大仓容。其次，螺旋桨转速通过调节电动机输出转速来控制，螺旋桨转速虽然能够从静止至额定转速间变化，但电动机在低转速时输出扭矩显著降低，螺旋桨推水效率低，推力小，严重影响船舶机动性和操控性。另外，采用柴油机和电动机驱动方式的全回转推进装置均采用金属材质的轴和齿轮组成的传动系统，将原动机的扭矩和转速刚性的传递至螺旋桨，一旦螺旋桨转动过程中，遇到水下硬物阻碍，将导致全回转推进装置内部的轴系扭断，齿轮断齿等严重后果，最终造成整个传动系统损毁的严重后果。总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是:如何能够简化全回转推进装置的结构，降低推进装置的能耗，提高推进效率和可操控性。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种全回转推进装置及其液压控制系统，能够灵活布置于船舶舱内、易于安装维护，调速的可操控性比较好。为了解决上述问题，一方面提供了一种全回转推进装置，包括:液压泵、螺旋桨旋转驱动机构和舵角回转驱动机构；[0010]所述螺旋桨旋转驱动机构包括:安装在上箱体上的主液压马达，与所述主液压马达依次传动连接的第一级主动齿轮、第一级从动齿轮、立轴、第二级主动锥齿轮、第二级从动锥齿轮、螺旋桨轴、以及螺旋桨；舵角回转驱动机构包括:安装在中间台架外部的回转液压马达，与所述回转液压马达依次传动连接的回转蜗杆、回转蜗轮、回转筒、回转筒座、立管以及与所述立管连接的下箱体；其中，所述第一级主动齿轮、第一级从动齿轮设置于所述上箱体的内部；所述第二级主动锥齿轮、第二级从动锥齿轮、部分螺旋桨轴设置于所述下箱体的内部。所述立轴的一端置于所述上箱体中，穿过所述中间台架、回转筒、回转筒座、立管，另一端置于所述下箱体中；所述第一级从动齿轮和第二级主动锥齿轮分别设置于所述立轴的两端；所述回转蜗杆、回转蜗轮、回转筒设置于所述中间台架的内部。另一方面，还提供了一种全回转推进装置的液压控制系统，舵角回转液压控制系统由柴油机或电动机驱动液压泵，所述液压泵吸油口连接液压油箱内的吸油过滤器，液压泵出油口经油管连接减压阀进油口，所述减压阀出油口连接第二比例电磁换向阀进油口，所述第二比例电磁换向阀出油口连接回转液压马达，所述第二比例电磁换向阀回油口连接冷却器进油口，所述冷却器出油口连接油箱内的回油过滤器；螺旋桨旋转液压控制系统由所述柴油机或电动机驱动液压泵，所述液压泵吸油口连接所述液压油箱内的吸油过滤器，所述液压泵出油口经油管连接电磁换向阀和第一比例电磁换向阀进油口，所述第一比例电磁换向阀出油口连接主液压马达，所述第一比例电磁换向阀回油口和电磁换向阀出油口连接冷却器进油口，所述冷却器出油口连接油箱内的回油过滤器。优选的，所述全回转推进装置的液压控制系统还包括:溢流阀。优选的，所述舵角回转液压控制系统为开式回路。优选的，所述螺旋桨旋转液压控制系统为开式回路。与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点:本实用新型提供的液压驱动全回转推进装置实施例省去了柴油机驱动全回转推进器所需安装的高弹联轴器、离合器、中间轴系、轴承座等，省去了电动机驱动全回转推进器所需配备的专用发电机组、变频器、滤波器、电源管理系统等电控装置等，具备系统设备精简的优点。液压泵、电磁阀、冷却器和液压油箱等可集成为液压动力站总成，可根据船舶设计需要，安装在船舶的任意位置，只需将油管连接至全回转推进装置上的液压马达油口即可，具备布置灵活、安装调试工艺简单、工作量小、便于维护、节省仓容等优点。另外，本实用新型提供的液压驱动全回转推进装置是通过液压系统控制螺旋桨转速，而不是由柴油机直接控制螺旋桨转速，因此可以将驱动液压泵的柴油机手动设置保持在额定转速，使柴油机功率得到充分发挥，克服了柴油机驱动全回转推进器能耗高的缺点，提高了燃油经济性。
图1是本实用新型全回推进装置的螺旋桨旋转和舵角回转驱动机构的结构示意图；图2是本实用新型全回推进装置的俯视图；[0022]图3是本实用新型全回推进装置的液压控制系统实施例的结构示意图。附图标记I一主液压马达；2—上箱体；3—第一级主动齿轮；4一第一级从动齿轮；5—立轴；6—中间台架；7—回转蜗杆；8—回转蜗轮；9—回转筒；10—回转筒座；11一立管；12—下箱体；13—第二级主动锥齿轮；14一第二级从动锥齿轮；15—螺旋桨轴；16—螺旋桨；17—回转液压马达；19一柴油机；20—电动机；21—吸油过滤器；22—液压泵；23—减压阀；24—第二比例电磁换向阀；25—回转液压马达；26—主液压马达；27—第一比例电磁换向阀；28 —电磁换向阀；29—溢流阀；30—冷却器；31—回油过滤器；32—液压油箱。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型提供了一种全回推进装置实施例，包括:液压泵、螺旋桨旋转驱动机构和舵角回转驱动机构。参照图1，示出了本实用新型全回推进装置的螺旋桨旋转和舵角回转驱动机构的结构示意图。图2为本实用新型全回推进装置的俯视图。如图所示,其中，螺旋桨旋转驱动机构包括:安装在上箱体2上的主液压马达I,与主液压马达I依次传动连接的第一级主动齿轮3、第一级从动齿轮4、立轴5、第二级主动锥齿轮13、第二级从动锥齿轮14、螺旋桨轴15、以及安装在伸出下箱体12的螺旋桨轴15上的螺旋桨16。第一级主动齿轮3、第一级从动齿轮4设置于上箱体2的内部。第二级主动锥齿轮13、第二级从动锥齿轮14设置于下箱体12的内部。螺旋桨轴15的一部分置于下箱体12的内部，其余部分伸出下箱体12并安装有螺旋桨16。立轴5的一端置于上箱体2中，中间部分穿过中间台架6、回转筒9、回转筒座10、立管11，另一端置于下箱体12中。第一级从动齿轮4安装在立轴5的上部；第二级主动锥齿轮13安装在立轴5的下部。第二级从动锥齿轮14安装在螺旋桨轴15上。上述螺旋桨旋转液压驱动机构的工作过程为:液压泵驱动主液压马达I ;主液压马达I的输出轴带动第一级主动齿轮3 ;第一级主动齿轮3带动第一级从动齿轮4 ;第一级从动齿轮4带动立轴5 ;立轴5带动第二级主动锥齿轮13 ;第二级主动锥齿轮13带动第二级从动锥齿轮14 ;第二级从动锥齿轮14带动螺旋桨轴15 ;螺旋桨轴15最终带动螺旋桨16旋转，最终驱动螺旋桨16旋转。舵角回转驱动机构包括:安装在中间台架6外部的回转液压马达17，与回转液压马达17依次传动连接的回转蜗杆7、回转蜗轮8、回转筒9、回转筒座10、立管11以及与立管11连接的下箱体12。其中，回转蜗杆7、回转蜗轮8、回转筒9设置于中间台架6的内部。舵角回转液压驱动机构的工作过程为:液压泵驱动安装在中间台架6外部的回转液压马达17 ;回转液压马达17的输出轴带动安装在中间台架6内部、有轴承支承的回转蜗杆7 ;回转蜗杆7带动回转蜗轮8 ;回转蜗轮8带动与其连接的回转筒9 ;回转筒9带动与其连接的回转筒座10 ;回转筒座10带动与其连接的立管11 ;立管11最终带动与其连接的下箱体12旋转，从而实现舵角回转。需要说明的是，上述传动连接具体为上述各部件活动连接可以实现传动过程。对应的，本实用新型还提供了上述全回转推进装置的液压控制系统。参照图3所示的本实用新型全回转推进装置的液压控制系统的示意图，具体包括:液压泵22、驱动液压泵的柴油机19或电动机20、吸油过滤器21、减压阀23、主液压马达26、回转液压马达25、电磁换向阀28、第一比例电磁换向阀27、第二比例电磁换向阀24、冷却器30、回油过滤器31和液压油箱32。优选的，还包括溢流阀29，用以对系统元件实施保护。上述各部件在全回转推进装置不同工作状态下可以组成相应的螺旋桨旋转驱动机构的液压控制系统和舵角回转驱动机构的液压控制系统。其中，上述螺旋桨旋转驱动机构的液压控制系统包括:液压泵22、驱动液压泵的柴油机19或电动机20、吸油过滤器21、第一比例电磁换向阀27、溢流阀29、主液压马达26、电磁换向阀28、回油过滤器31、冷却器30、液压油箱32。螺旋桨旋转液压控制系统由柴油机19或电动机20驱动液压泵22，液压泵22的吸油口连接液压油箱32内的吸油过滤器21，液压泵22的出油口经油管连接电磁换向阀28和第一比例电磁换向阀27的进油口，第一比例电磁换向阀27的出油口连接主液压马达26，第一比例电磁换向阀27的回油口和电磁换向阀28的出油口连接冷却器30的进油口，冷却器30的出油口连接液压油箱32内的回油过滤器31。液压泵22的出油口还连接溢流阀29的进油口，溢流阀29的出油口连接冷却器30的进油口。上述舵角回转驱动机构的液压控制系统包括:液压泵22、驱动液压泵22的柴油机19或电动机20、吸油过滤器21、减压阀23、第二比例电磁换向阀24、溢流阀29、回转液压马达25、回油过滤器31、冷却器30、液压油箱32。舵角回转液压控制系统由柴油机19或电动机20驱动液压泵22，液压泵22的吸油口连接液压油箱32内的吸油过滤器21，液压泵22的出油口连接溢流阀29的进油口，溢流阀29的出油口连接冷却器30的进油口，液压泵22的出油口还经油管连接减压阀23的进油口，减压阀23的出油口连接第二比例电磁换向阀24的进油口，第二比例电磁换向阀24的出油口连接回转液压马达25，第二比例电磁换向阀24的回油口连接冷却器30的进油口，冷却器30的出油口连接液压油箱32内的回油过滤器31。上述舵角回转驱动机构的液压控制系统和上述螺旋桨旋转驱动机构的液压控制系统均为开式回路。本实用新型螺旋桨旋转驱动机构的液压控制系统优选实施例的工作过程为:柴油机19或电动机20驱动液压泵22转动后，液压油箱32中的液压油通过吸油过滤器21经吸油管路进入液压泵22的吸油口，液压油由液压泵22出油口经管路首先进入溢流阀29 ;若溢流阀29开启，液压油经溢流管路流经回到液压油箱32，若溢流阀未开启则液压油经管路进入电磁换向阀28 ;若电磁换向阀28换向机能开启，则液压油经回油管路流经冷却器30回到液压油箱32，若电磁换向阀28换向机能未开启，液压油进入第一比例换向电磁阀27进油口 ；若第一比例电磁换向阀27换向机能未开启，则液压油经回油管路流经冷却器30回到液压油箱32 ;若第一比例电磁换向阀27换向机能开启，则液压油从第一比例电磁换向阀27两个压力油口其中之一流出，经管路流入主液压马达26两个工作油口之一，并由另一工作油口流出，经管路进入比例电磁换向阀27另一压力油口，最终经回油管路流经冷却器30、回油过滤器31回到液压油箱32。本实用新型舵角回转驱动机构的液压控制系统优选实施例的工作过程为:柴油机19或电动机20驱动液压泵22转动后，32液压油箱中的液压油通过吸油过滤器21经吸油管路进入液压泵22的吸油口 ；液压油由液压泵22出油口经管路首先进入溢流阀29 ;若溢流阀29开启，液压油经溢流管路流经冷却器30回到液压油箱32 ;若溢流阀29未开启则液压油经管路进入减压阀23 ;液压油经减压后，进入第二比例电磁换向阀24进油口 ；若第二比例电磁换向阀24换向机能未开启，则液压油经回油管路流经冷却器回30到液压油箱32 ；若比例电磁换向阀24换向机能开启，则液压油从比例电磁换向阀24两个压力油口其中之一流出；经管路流入回转液压马达25两个工作油口之一，并由另一工作油口流出，经管路进入比例电磁换向阀24另一压力油口，最终经回油管路流经冷却器30、回油过滤器31回到液压油箱32。可见，本实用新型提供的液压驱动全回转推进装置省去了柴油机驱动全回转推进器所需安装的高弹联轴器、离合器、中间轴系、轴承座等，省去了电动机驱动全回转推进器所需配备的专用发电机组、变频器、滤波器、电源管理系统等电控装置等，具备系统设备精简的优点。液压泵、电磁阀、冷却器和液压油箱等可集成为液压动力站总成，可根据船舶设计需要，安装在船舶的任意位置，只需将油管连接至全回转推进装置上的液压马达油口即可。具备布置灵活、安装调试工艺简单、工作量小、便于维护、节省仓容等优点。另外，实用新型提供的液压驱动全回转推进装置是通过液压系统控制螺旋桨转速，而不是由柴油机直接控制螺旋桨转速，因此可以将驱动液压泵的柴油机手动设置保持在额定转速，使柴油机功率得到充分发挥，克服柴油机驱动全回转推进器能耗高的缺点，提高了燃油经济性。在本实用新型提供的液压控制系统中，通过调节比例换向电磁阀可实现螺旋桨旋向迅速切换，克服了柴油机驱动全回转推进器螺旋桨无法倒转的缺点，为需要紧急制动或倒车争取了宝贵的反应时间，为处理紧急情况提供了极大的便利。通过螺旋桨旋转液压控制系统实现了对流经主液压马达的液压油流量的精确控制，从而实现了螺旋桨转速可由静止至额定转速间随意调节，克服了柴油机驱动全回转推进器螺旋桨调速范围小的缺点；克服了电动机驱动全回转推进器的低转速时电动机输出扭矩降低，螺旋桨推力小的缺点，由于液压系统恒定扭矩工作特性，能够保持螺旋桨轴在低转速时输出额定扭矩，从而保证螺旋桨低转速时的推力输出，确保了螺旋桨低速旋转时船舶的机动性和操控性。液压驱动全回转推进器其液压控制系统设有溢流阀，一旦螺旋桨转动过程中，遇到水下硬物阻碍，液压系统溢流阀超出设计压力将开启溢流，从而保证全回转推进器内部的轴系、齿轮承受的负载不会超出设计值，从而保护了设备的安全，减少了由于外界因素对设备造成的损坏，并将损失降至最低。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。[0056]以上对本实用新型所提供的一种全回转推进装置及其液压控制系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种全回转推进装置，其特征在于，包括:液压泵、螺旋桨旋转驱动机构和舵角回转驱动机构； 所述螺旋桨旋转驱动机构包括:安装在上箱体上的主液压马达，与所述主液压马达依次传动连接的第一级主动齿轮、第一级从动齿轮、立轴、第二级主动锥齿轮、第二级从动锥齿轮、螺旋桨轴、以及螺旋桨； 舵角回转驱动机构包括: 安装在中间台架外部的回转液压马达，与所述回转液压马达依次传动连接的回转蜗杆、回转蜗轮、回转筒、回转筒座、立管以及与所述立管连接的下箱体； 其中，所述第一级主动齿轮、第一级从动齿轮设置于所述上箱体的内部；所述第二级主动锥齿轮、第二级从动锥齿轮、部分螺旋桨轴设置于所述下箱体的内部；所述立轴的一端置于所述上箱体中，穿过所述中间台架、回转筒、回转筒座、立管，另一端置于所述下箱体中；所述第一级从动齿轮和第二级主动锥齿轮分别设置于所述立轴的两端；所述回转蜗杆、回转蜗轮、回转筒设置于所述中间台架的内部。
2.一种如权利要求1所述全回转推进装置的液压控制系统，其特征在于，舵角回转液压控制系统由柴油机或电动机驱动液压泵，所述液压泵吸油口连接液压油箱内的吸油过滤器，液压泵出油口经油管连接减压阀进油口，所述减压阀出油口连接第二比例电磁换向阀进油口，所述第二比例电磁换向阀出油口连接回转液压马达，所述第二比例电磁换向阀回油口连接冷却器进油口，所述冷却器出油口连接油箱内的回油过滤器；螺旋桨旋转液压控制系统由所述柴油机或电动机驱动液压泵，所述液压泵吸油口连接所述液压油箱内的吸油过滤器，所述液压泵出油口经油管连接电磁换向阀和第一比例电磁换向阀进油口，所述第一比例电磁换向阀出油口连接主液压马达，所述第一比例电磁换向阀回油口和电磁换向阀出油口连接冷却器进油口，所述冷却器出油口连接油箱内的回油过滤器。
3.根据权利要求2所述的全回转推进装置的液压控制系统，其特征在于，还包括:溢流阀。
4.根据权利要求2或3所述的全回转推进装置的液压控制系统，其特征在于，所述舵角回转液压控制系统为开式回路。
5.根据权利要求2或3所述的全回转推进装置的液压控制系统，其特征在于，所述螺旋桨旋转液压控制系统为开式回路。
专利摘要本实用新型提供了一种全回转推进装置及其液压控制系统，其中全回转推进装置包括液压泵、螺旋桨旋转驱动机构和舵角回转驱动机构；所述螺旋桨旋转驱动机构包括安装在上箱体上的主液压马达，与所述主液压马达依次传动连接的第一级主动齿轮、第一级从动齿轮、立轴、第二级主动锥齿轮、第二级从动锥齿轮、螺旋桨轴、以及螺旋桨；舵角回转驱动机构包括安装在中间台架外部的回转液压马达，与所述回转液压马达依次传动连接的回转蜗杆、回转蜗轮、回转筒、回转筒座、立管以及与所述立管连接的下箱体。本实用新型提供的全回转推进装置结构简单，舱内布置灵活，易于安装维护，螺旋桨可倒转，调速性极佳，节能稳定，对外界冲击具有较好的保护性能。
文档编号B63H23/26GK203078746SQ20132003140
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月22日 优先权日2013年1月22日
发明者王飞飞 申请人:李陆津