用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，包括第一法兰盘以及从第一法兰盘的内表面凸起的第二法兰盘，第一法兰盘的外表面向第二法兰盘方向内陷形成凹槽；还包括第一通孔和第二通孔，第一通孔贯穿第一法兰盘和第二法兰盘以连接凹槽表面和第二法兰盘的外表面；第二通孔贯穿第一法兰盘以连接第一法兰盘的内、外表面；藉由第一连接件穿过所述第一通孔和柴油机的曲轴法兰上对应的通孔，且第一连接件从所述凹槽露出的一端和/或从所述柴油机的曲轴法兰露出的一端通过第一固定件固定；藉由第二连接件穿过第二通孔和水力测功器的连接轴法兰上对应的通孔，且第二连接件从第一法兰盘的内表面露出的一端和/或从水力测功器的连接轴法兰露出的一端通过第二固定件固定。
【专利说明】用于连接柴油机和水力测功器的中间轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及船用柴油机装配领域，尤其涉及一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴。
【背景技术】
[0002]在大型低速柴油机制造领域，如图1?2所示，通常用于连接柴油机的曲轴701和水力测功器的连接轴901的中间轴80为“工”字型中间轴。而wartsila W7X35低速柴油机由于其结构的特殊性，且无调频轮和扭振减震器。装上这种“工”字型中间轴后，在最大额定转速范围内柴油机运转扭转振动很大，从扭转振动曲线上来看，超过了国际船级社和瓦锡兰给出的限值范围。使用这种中间轴有断裂的危险，十分不安全。并且这种中间轴，t匕较长，由于自身重量大，装在水力测功器法兰上后有一定扰度，与曲轴法兰对中连接的时候比较困难。
[0003]在船用大功率低速柴油机的车间调试过程中，柴油机因其大扭矩决定了其与水力测功器的连接必须为刚性中间轴连接，材料通常采用45#锻钢。而柴油机运转中因轴系扭转振动产生的扭振应力对曲轴的疲劳强度影响很大，对于某些特定机型因其工况要求，调试过程中需采用相对于上述常规中间轴(图2)长度较短且轴径较大的盘状中间轴80连接柴油机70和水力测功器90，以满足试车过程中曲轴的扭转应力不超过设计要求。此类中间轴80的常规结构及连接方式如图3所示。这种结构仍然存在以下的不足:由于中间轴轴径增大导致曲轴端的螺柱紧固无法在中间轴轴颈端进行，而只能将螺栓81种紧在中间轴80 (中间轴80上设有螺纹孔以拧入螺栓81)，在柴油机飞轮703与机座(柴油机曲轴701连接飞轮与机座)之间的空隙处紧固螺母82。也就是，仅靠部分螺栓81种紧在中间轴80上以连接柴油机70的曲轴701和中间轴80，当将中间轴80和水力测功器90的连接轴901连接后，由于水力测功器90的重力，会造成中间轴80从所述部分螺栓81脱离以从柴油机70掉落的危险，强度不大。
[0004]另外，这种结构方式操作还存在几处操作难点:
[0005]1、飞轮端面距机座端面空间狭小，操作人员难以进入，无法使用液压拉伸器进行螺栓紧固；
[0006]2、若使用普通力矩扳手，拆卸柴油机零件较少，但操作强度大，而且无法保证每个螺栓都能准确达到所要求的预紧力。
[0007]3、若使用液压扳手，需拆除管道、电路、挡油板等相关零件，以增大操作空间，装拆难度大而且由于柴油机试车以及拆装中间轴需多次拆装零件，而且需购置昂贵的专用工具，成本闻昂。
[0008]因此，有必要提供一种改进的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，以克服现有技术的缺陷。
【发明内容】
[0009]本发明的目的提供一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，既可以解决扭转振动问题，又能提高它强度，其结构简单、长度小，扰度小，方便安装对中。
[0010]为实现上述目的，本发明提供了一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，包括第一法兰盘以及从所述第一法兰盘的内表面凸起的第二法兰盘，所述第二法兰盘的直径小于所述第一法兰盘的直径，所述第一法兰盘的外表面贴合水力测功器的连接轴法兰，所述第二法兰盘的外表面贴合柴油机的曲轴法兰。
[0011]所述第一法兰盘的外表面向所述第二法兰盘方向内陷形成凹槽；所述中间轴还包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔贯穿所述第一法兰盘和第二法兰盘以连接所述凹槽表面和第二法兰盘的外表面；所述第二通孔贯穿所述第一法兰盘以连接第一法兰盘的内、外表面。
[0012]藉由第一连接件穿过所述第一通孔和柴油机的曲轴法兰上对应的通孔，且所述第一连接件从所述凹槽露出的一端和/或从所述柴油机的曲轴法兰露出的一端通过第一固定件固定，从而将所述柴油机的曲轴法兰和中间轴固定连接；藉由第二连接件穿过所述第二通孔和水力测功器的连接轴法兰上对应的通孔，且所述第二连接件从所述第一法兰盘的内表面露出的一端和/或从所述水力测功器的连接轴法兰露出的一端通过第二固定件固定，从而将所述水力测功器的连接轴法兰和中间轴固定连接。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述凹槽为盘状，所述盘状凹槽的直径大于所述第二法兰盘的直径且小于所述第一法兰盘的直径。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述凹槽的深度为所述第一法兰盘的厚度的一半。
[0015]作为上述技术方案的改进，用于固定所述第一连接件从所述凹槽露出的一端的所述第一固定件完全收容于所述凹槽内。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述第一通孔包括多个，且在所述凹槽内形成一圈，相邻两个第一通孔之间的距离相等。
[0017]作为上述技术方案的改进，所述第二通孔包括多个，且环绕所述凹槽形成一圈，相邻两个第二通孔之间的距离相等。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述第一连接件为螺栓，用于固定所述第一连接件从所述凹槽露出的一端的所述第一固定件包括螺母和液压拉伸器；用于固定所述第一连接件从所述柴油机的曲轴法兰露出的一端的所述第一固定件包括螺母。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述第二连接件为螺栓，用于固定所述第二连接件从所述水力测功器的连接轴法兰露出的一端的所述第二固定件包括螺母和液压拉伸器；用于固定所述第二连接件从所述第一法兰盘的内表面露出的一端的所述第二固定件包括螺母。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘一体成型，且所述第一法兰盘和所述第二法兰盘的连接面为圆弧过渡面。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述第一法兰盘的直径与所述水力测功器的连接轴法兰的直径一致；所述第二法兰盘的直径与所述柴油机的曲轴法兰的直径一致。
[0022]与现有技术相比，本发明的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴具有如下有益效果:
[0023]1、将现有技术中的中间轴的螺纹孔更改为贯穿整个中间轴的通孔(第一通孔)以利用螺栓穿过整个中间轴和柴油机的曲轴法兰来固定，相比现有技术中仅仅靠部分螺栓种紧在中间轴而支撑连接中间轴和柴油机，提高了强度；
[0024]2、中间轴与柴油机曲轴的连接螺栓紧固面内陷于中间轴与水力测功器连接轴贴合面中，连接螺栓与水力测功器连接轴不会发生干涉，可方便使用传统液压拉伸器紧固螺栓，安装操作劳动强度低，螺栓连接强度可靠，安装工具费用低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是现有技术中的一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的连接示意图；
[0027]图2是使用图1所示的中间轴连接柴油机和水力测功器的结构示意图；
[0028]图3是现有技术中的另一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的连接示意图；
[0029]图4是本发明实施例的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的结构示意图；
[0030]图5是图4所示的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的另一个角度的结构示意图；
[0031]图6是图4所示的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的正面图；
[0032]图7是图6所示的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的C-C剖面图；
[0033]图8是利用图4所示的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴的连接示意图；
[0034]图9是图8所示的用于连接去掉飞轮后的柴油机和水力测功器的中间轴的第二连接示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]参考图4?7，本发明用于连接柴油机和水力测功器的中间轴100包括第一法兰盘I以及从所述第一法兰盘I的内表面11凸起的第二法兰盘2。其中，所述第二法兰盘2的直径Dl小于所述第一法兰盘11的直径D2，所述第一法兰盘I的外表面12贴合水力测功器的连接轴901的法兰902，所述第二法兰盘2的外表面21贴合柴油机的曲轴701的法兰702(图8?图9)。
[0037]所述第一法兰盘I的外表面12向所述第二法兰盘2方向内陷形成凹槽3。所述中间轴100还设置第一通孔4和第二通孔5，所述第一通孔4贯穿所述第一法兰盘I和第二法兰盘2以连接所述凹槽3的表面30和第二法兰盘2的外表面21。所述第二通孔5贯穿所述第一法兰盘I以连接第一法兰盘I的内表面11和外表面12。
[0038]藉由第一连接件6穿过所述第一通孔4和柴油机的曲轴701的法兰702上对应的通孔720，且所述第一连接件6从所述凹槽3露出的一端和/或从所述柴油机的曲轴701的法兰702露出的一端通过第一固定件固定，从而将所述柴油机的曲轴701的法兰702和中间轴100固定连接。
[0039]藉由第二连接件7穿过所述第二通孔5和水力测功器的连接轴901的法兰902上对应的通孔920，且所述第二连接件7从所述第一法兰盘I的内表面11露出的一端和/或从所述水力测功器的连接轴901的法兰902露出的一端通过第二固定件固定，从而将所述水力测功器的连接轴901的法兰902和中间轴100固定连接。
[0040]优选的，在本实施例中，所述第一法兰盘I和所述第二法兰盘2 —体成型，且所述第一法兰盘I和所述第二法兰盘2的连接面为圆弧过渡面。所述第一法兰盘I的直径D2与所述水力测功器的连接轴901的法兰902的直径一致。所述第二法兰盘2的直径Dl与所述柴油机的曲轴701的法兰702的直径一致。这种相等大小的法兰面有利于中间轴与柴油机的曲轴及水力测功器的连接轴连接时的对中。
[0041]具体的，所述凹槽3为盘状，所述盘状的凹槽3的直径D3大于/等于所述第二法兰盘2的直径Dl且小于所述第一法兰盘I的直径D2。优选的，在本实施例中，所述凹槽3的直径D3略大于所述述第二法兰盘2的直径Dl。另外，所述凹槽3的深度h约为所述第一法兰盘I的厚度的一半。例如，所述凹槽3的深度h为140mm、直径为0800mm。
[0042]优选的，如图4?6、8所示，所述第一通孔4包括多个(在本实施例中为12个)，且在所述凹槽3内形成一圈，相邻两个第一通孔4之间的距离相等。优选的，所述第一通孔4的孔径为046mm，用于穿入连接第一连接件6(所述第一连接件6的直径略小于046mm)。所述第二通孔5包括多个(在本实施例中为12个)，且环绕所述凹槽3内形成一圈，相邻两个第二通孔5之间的距离相等。优选的，所述第二通孔4的孔径为058mm，用于穿入连接第二连接件7 (所述第二连接件7的直径略小于058mm )。
[0043]另外，中间轴的第一法兰盘I的外圈(环表面)钻有4个深72mm的M48螺纹孔8，用于起吊中间轴100时拧入吊环螺钉用。
[0044]参考图8?图9，在本实施例中，所述第一连接件6为M45X4.5螺栓，用于固定所述第一连接件I从所述凹槽3露出的一端的所述第一固定件包括M45 X 4.5高强度液压螺母61和M45 X 4.5液压拉伸器62，且所述第一连接件6从所述凹槽3露出的一端、M45 X 4.5高强度液压螺母61和M45X4.5液压拉伸器62均完全收容于所述凹槽3内，即不会从所述凹槽3中凸出来，以避免与水力测功器的连接轴901的法兰902发生干涉。而用于固定所述第一连接件6从所述柴油机的曲轴701的法兰702露出的一端的所述第一固定件包括M45X4.5 螺母 63。
[0045]所述第二连接件7为螺栓，用于固定所述第二连接件7从所述水力测功器的连接轴901的法兰902露出的一端的所述第二固定件包括垫片71、M56X5.5液压螺母72和M56X5.5液压拉伸器73。用于固定所述第二连接件7从所述第一法兰盘I的内表面11露出的一端的所述第二固定件包括M56 X 5.5螺母74。
[0046]下面，结合图8、图9和图2，详细描述如何利用本发明实施例的中间轴，将柴油机和水力测功器连接起来。柴油机70在铁凳10上装配好后，通过中间轴的第一法兰盘I的外圈(环表面)的4个M48螺纹孔8起吊本实施例的中间轴100，首先将中间轴100与柴油机70的曲轴701的法兰702连接，用刀口尺测量两法兰面(中间轴的第二法兰盘2的外表面和柴油机70的曲轴701的法兰702表面)使之平齐，从柴油机70的曲轴701的法兰702侧或者从中间轴的第一法兰盘I的外表面侧(即凹槽3侧)向所述第一通孔4穿入为双头M45 X 4.5螺栓的第一连接件6，且将所述M45 X 4.5螺栓6从所述柴油机的曲轴701的法兰702露出的一端拧上螺母63，并将M45 X 4.5螺栓6从所述凹槽3露出的一端包括依次拧上M45 X 4.5高强度液压螺母61以及装上M45 X 4.5液压拉伸器62，用对称上紧的方法将所有螺栓6泵紧。
[0047]然后,水力测功器90在铁凳11上装配好后,用吊车移动水力测功器90，使其连接轴901的法兰902与中间轴的第一法兰盘I的外表面12靠紧，通过调整水力测功器90左右高低移动，使中间轴的第一法兰盘I与水力测功器90的连接轴901的法兰902平齐，用打表法检查两法兰间的同心度，使同心度在0.05mm内。同样，从水力测功器90的连接轴901的法兰902侧或者从中间轴的第一法兰盘I的内表面11侧向所述第二通孔5穿入为M56 X 5.5螺栓的第二连接件7，且将所述M56 X 5.5螺栓7从所述第一法兰盘I的内表面11露出的一端拧上M56 X 5.5螺母74，并将所述M56 X 5.5螺栓7从所述水力测功器的连接轴901的法兰902露出的一端依次装上垫片71、M56X5.5液压螺母72和M56X5.5液压拉伸器73，用对称上紧的方法将所有螺栓7泵紧。
[0048]从而，通过本实施例的实现了中间轴能够快速简单地将柴油机和水力测功器连接起来，且连接强度可靠。
[0049]下面，对本发明实施例的中间轴的强度进行计算和校验。
[0050]一、W7X35中间轴轴径计算:
[0051]1、计算依据
[0052]英国劳氏船级社船舶入级规范和规则(2002年10月)的中间轴设计:
[0053]
【权利要求】
1.一种用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，包括第一法兰盘以及从所述第一法兰盘的内表面凸起的第二法兰盘，所述第二法兰盘的直径小于所述第一法兰盘的直径，所述第一法兰盘的外表面贴合水力测功器的连接轴法兰，所述第二法兰盘的外表面贴合柴油机的曲轴法兰； 其特征在于，所述第一法兰盘的外表面向所述第二法兰盘方向内陷形成凹槽；所述中间轴还包括第一通孔和第二通孔，所述第一通孔贯穿所述第一法兰盘和第二法兰盘以连接所述凹槽表面和第二法兰盘的外表面；所述第二通孔贯穿所述第一法兰盘以连接第一法兰盘的内、夕卜表面； 藉由第一连接件穿过所述第一通孔和柴油机的曲轴法兰上对应的通孔，且所述第一连接件从所述凹槽露出的一端和/或从所述柴油机的曲轴法兰露出的一端通过第一固定件固定，从而将所述柴油机的曲轴法兰和中间轴固定连接；藉由第二连接件穿过所述第二通孔和水力测功器的连接轴法兰上对应的通孔，且所述第二连接件从所述第一法兰盘的内表面露出的一端和/或从所述水力测功器的连接轴法兰露出的一端通过第二固定件固定，从而将所述水力测功器的连接轴法兰和中间轴固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述凹槽为盘状，所述盘状凹槽的直径大于/等于所述第二法兰盘的直径且小于所述第一法兰盘的直径。
3.根据权利要求1或2所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述凹槽的深度为所述第一法兰盘的厚度的一半。
4.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，用于固定所述第一连接件从所述凹槽露出的一端的所述第一固定件完全收容于所述凹槽内。
5.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述第一通孔包括多个，且在所述凹槽内形成一图，相邻两个第一通孔之间的距离相等。
6.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述第二通孔包括多个，且环绕所述凹槽形成一圈，相邻两个第二通孔之间的距离相等。
7.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述第一连接件为螺栓，用于固定所述第一连接件从所述凹槽露出的一端的所述第一固定件包括螺母和液压拉伸器；用于固定所述第一连接件从所述柴油机的曲轴法兰露出的一端的所述第一固定件包括螺母。
8.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，所述第二连接件为螺栓，用于固定所述第二连接件从所述水力测功器的连接轴法兰露出的一端的所述第二固定件包括垫片、螺母和液压拉伸器；用于固定所述第二连接件从所述第一法兰盘的内表面露出的一端的所述第二固定件包括螺母。
9.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，其特征在于，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘一体成型，且所述第一法兰盘和所述第二法兰盘的连接面为圆弧过渡面。
10.根据权利要求1所述的用于连接柴油机和水力测功器的中间轴，其特征在于，其特征在于，所述第一法兰盘的直径与所述水力测功器的连接轴法兰的直径一致；所述第二法兰盘的直径与所述柴油机的曲轴法兰的直径一致。
【文档编号】F16D3/12GK103453030SQ201310416424
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】詹蔡峰, 苏文渊, 韦宝亮, 马帅, 龙武, 王小玲 申请人:玉柴船舶动力股份有限公司