一种变距船用螺旋桨的制作方法

本发明是一种变距船用螺旋桨，其涉及一种船用螺旋桨，特别是涉及一种桨叶根部前端采用补偿导管引导水流、采用齿轮齿条毂内变距机构、桨叶根部采用球面密封的变距船用螺旋桨。

背景技术：

船用螺旋桨的种类繁多，常见的民用船舶螺旋桨主要有普通螺旋桨（或称定距桨）、涵道螺旋桨（也称导流管螺旋桨，简称导管螺旋桨）、可调螺距螺旋桨。

可调螺距螺旋桨也称可变螺距螺旋桨，简称变距螺旋桨。可调螺距螺旋桨能够在船舶主机转速、转向不变的情况下，通过毂内变距机构带动桨叶围绕桨叶根部轴线旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距，从而改变螺旋桨推力的大小和方向，以适应船舶前进、后退、停止和变速等各种工况的要求，改善船舶操纵性能。可调螺距螺旋桨不受船舶主机最低稳定转速的限制，通过改变螺旋桨螺距提供各种转速下的最合理的经济工况，节省燃料，提高船舶的经济性能。可调螺距螺旋桨结构复杂，加工精度要求高，容易漏油浸水。可调螺距螺旋桨的桨叶根部厚度增大，在桨叶根部出现空泡现象比定距桨要早，使可调螺距螺旋桨的桨叶根部容易产生空蚀。

可调螺距螺旋桨的操纵方式有机械式、液压式、电液式等，液压式可调螺距螺旋桨应用范围较广。可调螺距螺旋桨的毂内变距机构多数采用偏心销及滑块结构，可调螺距螺旋桨的桨叶根部端面有偏心销。船轴是空芯轴，推拉杆在船轴内腔，推拉杆位于桨毂内的一端有滑块，滑块上有滑动凹槽，位于船舶动力舱内的液压变距活塞驱动推拉杆沿着船轴的轴向移动，滑块上的滑动凹槽与桨叶根部端面的偏心销相互配合，带动桨叶围绕桨叶根部轴线旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距。偏心销及滑块毂内变距机构通过滑动接触传递变距转矩，滑动接触容易使接触面产生磨损，使该毂内变距机构的运行产生误差。偏心销及滑块毂内变距机构容易发生因磨损而失效。

可调螺距螺旋桨的桨叶根部有桨叶法兰，桨毂内有叶根轴承盘，叶根轴承盘与桨毂之间有密封环，桨叶法兰与叶根轴承盘之间采用螺栓连接。叶根轴承盘兼顾传递螺旋桨推力转矩作用，叶根轴承盘与桨毂之间的接触面是平面或者圆柱曲面，叶根轴承盘与桨毂之间的密封主要依靠密封环与接触面之间的弹性密封，密封性能差。叶根轴承盘传递螺旋桨推力转矩时，能够引起叶根轴承盘与桨毂之间的接触面产生微小变形，该微小变形能够使密封环失效。

技术实现要素：

本发明的目的是克服普通可调螺距螺旋桨的桨叶根部容易产生空蚀、偏心销及滑块毂内变距机构容易发生因磨损而失效、叶根轴承盘与桨毂之间密封性能差的缺陷，提供一种桨叶根部前端采用补偿导管引导水流、采用齿轮齿条毂内变距机构、桨叶根部采用球面密封的，具备桨叶根部不容易产生空蚀、毂内变距机构不容易磨损、桨叶根部密封性能好优点的变距船用螺旋桨。本发明的实施方案如下：

本发明总的特征是一种变距船用螺旋桨包括船轴、推拉杆、齿条、桨毂、补偿导管、o形密封圈、压盖一、压盖二、桨叶、不完全齿轮、轴端挡圈。船轴是空芯轴，推拉杆在船轴内腔，桨毂靠近船舶的一端是桨毂前端，桨毂远离船舶的一端是桨毂后端，桨毂前端径向外侧有补偿导管，桨毂后端径向外侧均布有若干个桨叶，桨叶根部与桨毂之间的接触面是球面，桨叶根部端面安装有不完全齿轮，推拉杆位于桨毂内的一端安装有若干个齿条，位于船舶动力舱内的液压变距活塞驱动推拉杆沿着船轴的轴向移动，每一个齿条与一个不完全齿轮相互配合，带动桨叶围绕桨叶根部轴线旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距。

桨毂呈一端封闭的圆筒形，桨毂前端径向内表面有内花键一，桨毂前端端面均布有若干个螺纹孔二，桨毂后端端部的内表面有定位轴，定位轴的轴线与桨毂的轴线重合。桨毂后端径向外侧均布有若干个球面密封槽，每一个球面密封槽的底部有一个定位孔与桨毂内腔相通，每一个球面密封槽槽口处的内表面有一个环形密封槽，每一个球面密封槽槽口处径向外侧均布有若干个螺纹孔一。

补偿导管呈喇叭形，补偿导管径向内侧表面有若干个导管支架，通过导管支架把补偿导管焊接在桨毂前端径向外表面。补偿导管截面直径大的一端是补偿导管前端，补偿导管截面直径小的一端是补偿导管后端，补偿导管前端靠近船舶，补偿导管后端远离船舶。

桨叶根部有桨叶轴，桨叶轴截面呈圆形，桨叶轴端面有外花键二，外花键二端面有螺钉孔，桨叶轴中间部分有密封球，桨叶轴位于密封球与外花键二之间的部分称为桨叶轴头。桨叶轴头直径与桨毂的定位孔直径相等。桨叶的密封球轮廓与桨毂的球面密封槽轮廓相啮合。不完全齿轮中间有内花键二。桨叶、不完全齿轮、轴端挡圈、螺钉组成桨叶部件。桨叶部件在装配时，把不完全齿轮的内花键二安装在桨叶的外花键二上，把轴端挡圈安装在不完全齿轮外侧端面，把螺钉穿过轴端挡圈固定在桨叶的螺钉孔中。

船轴呈圆筒形，船轴与桨毂联接的一端是船轴后端，船轴后端有船轴法兰，船轴法兰端面有外花键一，船轴法兰径向外侧均布有若干个螺栓孔二。

推拉杆呈圆柱形，推拉杆位于桨毂内的一端是推拉杆后端，靠近推拉杆后端的推拉杆径向外侧有固定盘，推拉杆后端端面至固定盘之间有轴孔，靠近固定盘的推拉杆径向外侧表面有排气孔，排气孔与轴孔相互连通。靠近推拉杆后端的固定盘端面上均布有若干个安装槽，每一个安装槽上有螺栓孔三。齿条呈l形，齿条长臂端一侧边缘均布有若干个齿，齿条短臂端称为齿条座，齿条座上有螺纹孔三，齿条座的轮廓与推拉杆的安装槽的轮廓相啮合。一个推拉杆和若干个齿条组成推拉杆部件。推拉杆部件在装配时，把齿条的齿条座安装在推拉杆的安装槽中，把螺栓穿过推拉杆的螺栓孔三固定在齿条的螺纹孔三中。推拉杆部件的齿条数量与所述螺旋桨的桨叶数量相等。推拉杆部件装配后，全部齿条有齿的一侧边缘沿着推拉杆轴线的顺时针方向或者逆时针方向依次排列。

压盖一与压盖二结构相同。压盖一呈半个环形，压盖一下端面是球面，压盖一下端面轮廓与桨叶的密封球轮廓相啮合。压盖一上下两个端面之间均布若干个螺栓孔一。压盖二呈半个环形，压盖二下端面是球面，压盖二下端面轮廓与桨叶的密封球轮廓相啮合。压盖二上下两个端面之间均布若干个螺栓孔一。

所述螺旋桨在装配时，把o形密封圈安装在桨毂的环形密封槽内，把桨叶的密封球安装在桨毂的球面密封槽内，并且使桨叶的桨叶轴头安装在桨毂的定位孔内，把压盖一和压盖二安装在桨毂的球面密封槽槽口处的径向外侧表面，把螺栓分别穿过压盖一和压盖二的螺栓孔一固定在桨毂的螺纹孔一中。在桨毂内腔中装配桨叶部件，把不完全齿轮安装在桨叶根部。把推拉杆部件安装在桨毂中，使推拉杆的轴孔安装在桨毂的定位轴上，并且使推拉杆部件的每一个齿条与桨叶部件的一个不完全齿轮啮合安装在一起。把船轴的外花键一安装在桨毂的内花键一中，并且使船轴的船轴法兰端面安装在桨毂的桨毂前端端面上，把螺栓分别穿过船轴的螺栓孔二固定在桨毂的螺纹孔二中。

所述螺旋桨在运行时，船轴带动桨叶沿着螺旋桨旋转方向旋转，位于船舶动力舱内的液压变距活塞驱动推拉杆沿着船轴的轴向移动，使齿条沿着推拉杆移动方向移动，每一个齿条与一个不完全齿轮相互配合，带动桨叶围绕桨叶根部轴线旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距，从而改变螺旋桨推力的大小。通过改变桨叶旋转方向，能够改变螺距角的方向，从而改变螺旋桨推力的方向。

所述螺旋桨正车运行时，螺旋桨靠近船舶一端的区域是吸水区，面向吸水区的螺旋桨表面称为叶背，叶背容易出现空泡现象。所述螺旋桨桨叶根部是截面呈圆形的桨叶轴，桨叶轴不容易出现空泡现象。桨叶根部前端采用补偿导管引导水流，喇叭形的补偿导管产生一定的阻力，使补偿导管后端至桨叶根部的叶背区域水流静压力增加，能有效的抑制空泡现象。所述螺旋桨采用齿轮齿条毂内变距机构，不完全齿轮与齿条通过滚动接触传递变距转矩，该齿轮齿条毂内变距机构不容易磨损。桨叶根部与桨毂之间的密封主要依靠桨叶的密封球与桨毂的球面密封槽之间的球面密封，o形密封圈为辅助密封，球面密封比平面密封性能好。

附图说明

说明书附图是一种变距船用螺旋桨的结构图和示意图。其中图1是所述螺旋桨的轴测图。图2是所述螺旋桨的轴测剖视图。图3是桨毂的轴测图。图4是桨毂的轴测剖视图。图5是桨叶部件的轴测图。图6是桨叶的轴测图。图7是不完全齿轮的轴测图。图8是轴端挡圈的轴测图。图9是船轴的轴测图。图10是补偿导管的轴测图。图11是推拉杆部件的轴测图。图12是推拉杆的轴测图。图13是齿条的轴测图。图14是压盖一或压盖二的轴测图。图15是推拉杆部件驱动桨叶部件围绕桨叶根部轴线旋转的示意图。图16是所述螺旋桨的示意图。图中展示补偿导管引导的水流方向和桨叶引导的水流方向。图17是展示所述螺旋桨正车运行时，推拉杆部件驱动桨叶部件围绕桨叶根部轴线旋转，螺距角为正向的示意图。图18是展示所述螺旋桨倒车运行时，推拉杆部件驱动桨叶部件围绕桨叶根部轴线旋转，螺距角为反向的示意图。说明书附图中仅展示船轴、推拉杆的局部轴向长度。

图中标注有桨叶1、桨叶轴2、密封球3、定位轴4、桨毂5、不完全齿轮6、o形密封圈7、压盖一8、压盖二9、船轴10、推拉杆11、排气孔12、齿条13、轴端挡圈14、补偿导管15、导管支架16、桨毂后端17、定位孔18、螺纹孔一19、球面密封槽20、环形密封槽21、螺纹孔二22、内花键一23、桨毂前端24、螺钉25、桨叶轴头26、螺钉孔27、外花键二28、内花键二29、船轴法兰30、螺栓孔二31、外花键一32、轴孔33、螺纹孔三34、安装槽35、固定盘36、螺栓孔三37、齿条座38、螺栓孔一39、桨叶根部轴线40、桨叶旋转方向41、螺旋桨旋转方向42、推拉杆移动方向43、桨叶引导的水流方向44、吸水区45、补偿导管引导的水流方向46、排水区47。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1、图2，一种变距船用螺旋桨包括船轴10、推拉杆11、齿条13、桨毂5、补偿导管15、o形密封圈7、压盖一8、压盖二9、桨叶1、不完全齿轮6、轴端挡圈14。船轴10是空芯轴，推拉杆11在船轴10内腔，桨毂5靠近船舶的一端是桨毂前端24，桨毂5远离船舶的一端是桨毂后端17，桨毂前端24径向外侧有补偿导管15，桨毂后端17径向外侧均布有若干个桨叶1，桨叶1根部与桨毂5之间的接触面是球面，桨叶1根部端面安装有不完全齿轮6，推拉杆11位于桨毂5内的一端安装有若干个齿条13，位于船舶动力舱内的液压变距活塞驱动推拉杆11沿着船轴10的轴向移动，每一个齿条13与一个不完全齿轮6相互配合，带动桨叶1围绕桨叶根部轴线40旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距。

参照图1至图14，桨毂5呈一端封闭的圆筒形，桨毂前端24径向内表面有内花键一23，桨毂前端24端面均布有若干个螺纹孔二22，桨毂后端17端部的内表面有定位轴4，定位轴4的轴线与桨毂5的轴线重合。桨毂后端17径向外侧均布有若干个球面密封槽20，每一个球面密封槽20的底部有一个定位孔18与桨毂5内腔相通，每一个球面密封槽20槽口处的内表面有一个环形密封槽21，每一个球面密封槽20槽口处径向外侧均布有若干个螺纹孔一19。

补偿导管15呈喇叭形，补偿导管15径向内侧表面有若干个导管支架16，通过导管支架16把补偿导管15焊接在桨毂前端24径向外表面。补偿导管15截面直径大的一端是补偿导管前端，补偿导管15截面直径小的一端是补偿导管后端，补偿导管前端靠近船舶，补偿导管后端远离船舶。

桨叶1根部有桨叶轴2，桨叶轴2截面呈圆形，桨叶轴2端面有外花键二28，外花键二28端面有螺钉孔27，桨叶轴2中间部分有密封球3，桨叶轴2位于密封球3与外花键二28之间的部分称为桨叶轴头26。桨叶轴头26直径与桨毂5的定位孔18直径相等。桨叶1的密封球3轮廓与桨毂5的球面密封槽20轮廓相啮合。不完全齿轮6中间有内花键二29。桨叶1、不完全齿轮6、轴端挡圈14、螺钉25组成桨叶部件。桨叶部件在装配时，把不完全齿轮6的内花键二29安装在桨叶1的外花键二28上，把轴端挡圈14安装在不完全齿轮6外侧端面，把螺钉25穿过轴端挡圈14固定在桨叶1的螺钉孔27中。

船轴10呈圆筒形，船轴10与桨毂5联接的一端是船轴后端，船轴后端有船轴法兰30，船轴法兰30端面有外花键一32，船轴法兰30径向外侧均布有若干个螺栓孔二31。

推拉杆11呈圆柱形，推拉杆11位于桨毂5内的一端是推拉杆后端，靠近推拉杆后端的推拉杆11径向外侧有固定盘36，推拉杆后端端面至固定盘36之间有轴孔33，靠近固定盘36的推拉杆11径向外侧表面有排气孔12，排气孔12与轴孔33相互连通。靠近推拉杆后端的固定盘36端面上均布有若干个安装槽35，每一个安装槽35上有螺栓孔三37。齿条13呈l形，齿条13长臂端一侧边缘均布有若干个齿，齿条13短臂端称为齿条座38，齿条座38上有螺纹孔三34，齿条座38的轮廓与推拉杆11的安装槽35的轮廓相啮合。一个推拉杆11和若干个齿条13组成推拉杆部件。推拉杆部件在装配时，把齿条13的齿条座38安装在推拉杆11的安装槽35中，把螺栓穿过推拉杆11的螺栓孔三37固定在齿条13的螺纹孔三34中。推拉杆部件的齿条13数量与所述螺旋桨的桨叶1数量相等。推拉杆部件装配后，全部齿条13有齿的一侧边缘沿着推拉杆轴线的顺时针方向或者逆时针方向依次排列。

压盖一8与压盖二9结构相同。压盖一8呈半个环形，压盖一8下端面是球面，压盖一8下端面轮廓与桨叶1的密封球3轮廓相啮合。压盖一8上下两个端面之间均布若干个螺栓孔一39。压盖二9呈半个环形，压盖二9下端面是球面，压盖二9下端面轮廓与桨叶1的密封球3轮廓相啮合。压盖二9上下两个端面之间均布若干个螺栓孔一39。

所述螺旋桨在装配时，把o形密封圈7安装在桨毂5的环形密封槽21内，把桨叶1的密封球3安装在桨毂5的球面密封槽20内，并且使桨叶1的桨叶轴头26安装在桨毂5的定位孔18内，把压盖一8和压盖二9安装在桨毂5的球面密封槽20槽口处的径向外侧表面，把螺栓分别穿过压盖一8和压盖二9的螺栓孔一39固定在桨毂5的螺纹孔一19中。在桨毂5内腔中装配桨叶部件，把不完全齿轮6安装在桨叶1根部。把推拉杆部件安装在桨毂5中，使推拉杆11的轴孔33安装在桨毂5的定位轴4上，并且使推拉杆部件的每一个齿条13与桨叶部件的一个不完全齿轮6啮合安装在一起。把船轴10的外花键一32安装在桨毂5的内花键一23中，并且使船轴10的船轴法兰30端面安装在桨毂5的桨毂前端24端面上，把螺栓分别穿过船轴10的螺栓孔二31固定在桨毂5的螺纹孔二22中。

参照图15至图18，所述螺旋桨在运行时，船轴10带动桨叶1沿着螺旋桨旋转方向42旋转，位于船舶动力舱内的液压变距活塞驱动推拉杆11沿着船轴10的轴向移动，使齿条13沿着推拉杆移动方向43移动，每一个齿条13与一个不完全齿轮6相互配合，带动桨叶1围绕桨叶根部轴线40旋转，改变螺距角和螺旋桨螺距，从而改变螺旋桨推力的大小。通过改变桨叶旋转方向41，能够改变螺距角的方向，从而改变螺旋桨推力的方向。

所述螺旋桨正车运行时，螺旋桨靠近船舶一端的区域是吸水区45，面向吸水区45的螺旋桨表面称为叶背，叶背容易出现空泡现象。所述螺旋桨桨叶1根部是截面呈圆形的桨叶轴2，桨叶轴2不容易出现空泡现象。桨叶1根部前端采用补偿导管15引导水流，喇叭形的补偿导管15产生一定的阻力，使补偿导管后端至桨叶1根部的叶背区域水流静压力增加，能有效的抑制空泡现象。所述螺旋桨采用齿轮齿条毂内变距机构，不完全齿轮6与齿条13通过滚动接触传递变距转矩，该齿轮齿条毂内变距机构不容易磨损。桨叶1根部与桨毂5之间的密封主要依靠桨叶1的密封球3与桨毂5的球面密封槽20之间的球面密封，o形密封圈7为辅助密封，球面密封比平面密封性能好。