曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)以及包括該機構(gòu)的直翼推進器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)W及包括該機構(gòu)的用于船舶的直 翼推進器。
【背景技術(shù)】
[0002] 直翼推進器是一種回轉(zhuǎn)軸豎直安裝的推進設(shè)備，可W全角度快速改變推力大小和 方向，實現(xiàn)船舶的全方位方向的移動。相比于傳統(tǒng)的螺旋將推進器，直翼推進器具有水力剖 面面積大、水流旋轉(zhuǎn)損失小、操作方便、響應(yīng)快等優(yōu)點，能極大地提高船舶的靈活性和操作 性。
[0003] 實現(xiàn)直翼推進器的功能，最重要的是設(shè)計出符合需要的葉片擺動機構(gòu)，中國專利 201310744655.5"葉片擺動機構(gòu)及包括該機構(gòu)的用于船舶的擺線推進器"采用連桿結(jié)構(gòu)實 現(xiàn)擺線運動，但是結(jié)構(gòu)部件比較多，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。中國專利201410158236.8 "曲柄滑塊液 壓傳動式擺線推進器機構(gòu)"采用液壓機構(gòu)與曲柄滑塊結(jié)構(gòu)結(jié)合實現(xiàn)擺線運動，但是液壓系 統(tǒng)使用不夠方便，維護困難，并且工作噪聲較大，動作響應(yīng)的實時差。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供一種通過曲柄滑塊結(jié)構(gòu)和導(dǎo)桿結(jié)合 實現(xiàn)對直翼推進器偏屯、距的放大，并且結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、動作響應(yīng)的實時性好的曲柄 滑塊式葉片擺動機構(gòu)W及包括該機構(gòu)的用于船舶的直翼推進器。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用W下的技術(shù)方案：
[0006] 曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)，包括控制桿、連接架、導(dǎo)桿、W及固定在回轉(zhuǎn)盤上的凸 臺和支撐架結(jié)構(gòu)、連接在連接架的相鄰兩架臂和支撐架結(jié)構(gòu)之間的連接桿，所述連接架具 有呈發(fā)射狀等間隔布置的等長的至少兩個架臂，各個架臂的外端對應(yīng)連接一縱向開設(shè)長槽 的等長的所述導(dǎo)桿，各個架臂的外端具有沿所述導(dǎo)桿的長槽滑行的滑塊，各個導(dǎo)桿的外端 與一葉片的主軸垂直地固定連接，各個葉片的主軸可轉(zhuǎn)動地豎向穿設(shè)在回轉(zhuǎn)盤底面的葉片 安裝孔內(nèi)，葉片由回轉(zhuǎn)盤帶動公轉(zhuǎn);所述回轉(zhuǎn)盤帶動與其固定的凸臺和支撐架結(jié)構(gòu)、W及與 支撐架結(jié)構(gòu)連接的連接桿、與連接桿連接的連接架、與葉片固定的導(dǎo)桿一并公轉(zhuǎn)；
[0007] 所述控制桿為中間凸起兩端呈錐臺狀，控制桿的下端通過可軸向移動的第一關(guān)節(jié) 軸承套裝在所述連接架的中屯、內(nèi)，控制桿的中部套裝在軸向固定的第二關(guān)節(jié)軸承內(nèi)，兩個 艙機分別通過主動桿、從動桿與控制桿的上端連接，在兩個艙機的轉(zhuǎn)動作用下，控制桿W其 中部的第二關(guān)節(jié)軸承為支撐點做杠桿運動，控制桿的上端和控制桿的下端的移動方向相 反，控制桿的下端帶動連接架的中屯、在所述凸臺的上端面滑動，所述控制桿的下端構(gòu)成控 制點N，初始情況下，通過兩個艙機的轉(zhuǎn)動作用移動控制桿的上端，W使控制桿W第二關(guān)節(jié) 軸承為中屯、做杠桿運動，進而使控制桿下端的控制點N偏離凸臺的中屯、0,0N構(gòu)成直翼推進 器的偏屯、距，此過程中通過連接架和導(dǎo)桿的可轉(zhuǎn)動聯(lián)系關(guān)系使得與導(dǎo)桿固定連接的葉片繞 其主軸偏轉(zhuǎn)一定的初始角度，此后當(dāng)回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，兩個艙機不轉(zhuǎn)動使得控制桿下端的控 制點N位置不變，回轉(zhuǎn)盤通過支撐架結(jié)構(gòu)帶動連接架W控制點N為中屯、自轉(zhuǎn)，而凸臺被回轉(zhuǎn) 盤帶動繞凸臺的中屯、0轉(zhuǎn)動，由于凸臺的中屯、0轉(zhuǎn)動而控制點N位置不變，于是相當(dāng)于控制點 N相對于凸臺的中屯、0轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中的ON構(gòu)成曲柄，自轉(zhuǎn)中的與控制點N連接的連接架的各架 臂構(gòu)成連桿，與各個架臂外端的沿導(dǎo)桿滑行的滑塊一起構(gòu)成曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，于是在葉片隨 回轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)到不同位置時，在曲柄滑塊結(jié)構(gòu)和導(dǎo)桿的作用下，與導(dǎo)桿固定連接的葉片圍繞 主軸旋轉(zhuǎn)不同的角度，即實現(xiàn)了葉片的自轉(zhuǎn)；
[0008] 當(dāng)控制點N相對凸臺的中屯、0發(fā)生偏移時，各個所述導(dǎo)桿的連線構(gòu)成實際控制點 Ν'，0N'構(gòu)成實際偏屯、距，從ON到ON'，所述曲柄滑塊結(jié)構(gòu)結(jié)合導(dǎo)桿實現(xiàn)了直翼推進器偏屯、距 的放大，該直翼推進器偏屯、距的放大倍數(shù)為/二^，實際偏屯、距= ，其中，r r-i r-l 為葉片的軸屯、點組成圓形的半徑，1為滑塊到控制點N的距離。
[0009] 進一步，所述支撐架結(jié)構(gòu)為與連接桿較接的平行架結(jié)構(gòu)，平行架結(jié)構(gòu)包括固定在 回轉(zhuǎn)盤底面的兩個豎桿、垂直較接在豎桿上端的兩個平行的等長直桿、兩端較接在兩個直 桿另一端的橫桿，橫桿的兩端分別與所述連接桿的一端較接，連接桿的另一端與所述連接 架的相鄰兩架臂較接，連接桿與連接架的相鄰兩架臂的較接點到連接架的中屯、的距離相 等;所述曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)可W安裝一個設(shè)置在連接架的相鄰兩架臂之間的連接桿 和平行架結(jié)構(gòu)，也可W安裝多個分別設(shè)置在連接架的相鄰兩架臂之間的連接桿和平行架結(jié) 構(gòu);平行架結(jié)構(gòu)W及連接桿的作用在于，通過合理選擇平行架結(jié)構(gòu)的各桿W及所述連接桿 的尺寸，可W使得所述控制點N在所述控制桿的驅(qū)動下在所限定的范圍內(nèi)移動。
[0010] 包括曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)的直翼推進器，包括外殼、由主動錐齒輪與從動錐 齒輪曬合構(gòu)成的錐齒輪副、與從動錐齒輪的中屯、固定連接的傳動軸、與傳動軸同屯、地固定 連接的回轉(zhuǎn)盤，所述主動錐齒輪的動力輸入軸與柴油機或電機連接，主動錐齒輪的動力輸 入軸可轉(zhuǎn)動地水平安裝在所述外殼上，所述從動錐齒輪的中屯、與所述傳動軸固定連接實現(xiàn) 豎直動力的輸出，所述傳動軸通過背靠背軸承與和所述外殼固定連接的固定件可轉(zhuǎn)動連 接，由兩個角接觸球軸承背靠背構(gòu)成的背靠背軸承可W減小回轉(zhuǎn)盤在轉(zhuǎn)動過程中的擺動， 所述直翼推進器還包括上述的曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)，所述傳動軸為空屯、結(jié)構(gòu)，其空屯、 結(jié)構(gòu)內(nèi)的下端通過曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)的第二關(guān)節(jié)軸承連接控制桿的中部，控制桿W 第二關(guān)節(jié)軸承為支撐點做杠桿運動，所述背靠背軸承可承受控制桿的杠桿運動產(chǎn)生的向屯、 推力，所述傳動軸的下端固定連接圓筒結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)盤，回轉(zhuǎn)盤的底面沿周向開設(shè)有等間隔 設(shè)置的多個葉片安裝孔，各個所述葉片的主軸分別穿設(shè)在一個葉片安裝孔內(nèi)，曲柄滑塊式 葉片擺動機構(gòu)的凸臺固定在回轉(zhuǎn)盤的底面中屯、，曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)的支撐架結(jié)構(gòu)固 定在回轉(zhuǎn)盤的底面的凸臺外側(cè)，直翼推進器的所述外殼的側(cè)面間隔設(shè)置有兩個分別安裝有 一個艙機的安裝座，兩個艙機的安裝方向相互垂直，兩個艙機分別通過主動桿、從動桿與所 述控制桿的上端連接，其中主動桿一端與艙機的動力輸出軸固定連接，主動桿另一端與從 動桿的一端較接，從動桿的另一端與所述控制桿的上端較接，與各個艙機連接的主動桿的 長度相等，與各個主動桿連接的從動桿的長度也相等。
[0011] 本實用新型的有益效果在于:提供一種曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)W及包括該機構(gòu) 的用于船舶的直翼推進器，葉片的主軸豎向穿設(shè)在回轉(zhuǎn)盤底面的葉片安裝孔內(nèi)，因此葉片 可由回轉(zhuǎn)盤帶動公轉(zhuǎn)，同時回轉(zhuǎn)盤帶動與其固定的凸臺和支撐架結(jié)構(gòu)、W及與支撐架結(jié)構(gòu) 連接的連接桿、與連接桿連接的連接架、與葉片固定的導(dǎo)桿一起旋轉(zhuǎn)；
[0012] 初始情況下，通過兩個艙機的轉(zhuǎn)動作用移動控制桿的上端，W使控制桿W第二關(guān) 節(jié)軸承為中屯、做杠桿運動，進而使控制桿下端的控制點N偏離凸臺的中屯、0,0N構(gòu)成直翼推 進器的偏屯、距，此過程中通過連接架和導(dǎo)桿的可轉(zhuǎn)動聯(lián)系關(guān)系使得與導(dǎo)桿固定連接的葉片 繞其主軸偏轉(zhuǎn)一定的初始角度，此后當(dāng)回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，兩個艙機不轉(zhuǎn)動使得控制桿下端的 控制點N位置不變，回轉(zhuǎn)盤通過支撐架結(jié)構(gòu)帶動連接架W控制點N為中屯、自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)過程中 架臂與導(dǎo)桿之間或者伸長，或者縮短，而凸臺被回轉(zhuǎn)盤帶動繞凸臺的中屯、0轉(zhuǎn)動，由于凸臺 的中屯、0轉(zhuǎn)動而控制點N位置不變，于是相當(dāng)于控制點N相對于凸臺的中屯、0轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動中的 ON構(gòu)成曲柄，自轉(zhuǎn)中的與控制點N連接的連接架的各架臂構(gòu)成連桿，與各個架臂外端的沿導(dǎo) 桿滑行的滑塊一起構(gòu)成曲柄滑塊結(jié)構(gòu)，于是在葉片隨回轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)到不同位置時，在曲柄滑 塊結(jié)構(gòu)和導(dǎo)桿的作用下，與導(dǎo)桿固定連接的葉片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)不同的角度，即實現(xiàn)了葉片 的自轉(zhuǎn)；
[0013] 葉片繞主軸偏轉(zhuǎn)初始角度的原理是，當(dāng)控制點N偏離凸臺的中屯、0時，部分滑塊朝 導(dǎo)桿的長槽外端移動，部分滑塊朝導(dǎo)桿的長槽內(nèi)端移動，滑塊的移動使得導(dǎo)桿與連接架的 架臂之間的夾角發(fā)生變化(導(dǎo)桿發(fā)生轉(zhuǎn)動），導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)動帶動與導(dǎo)桿固定的葉片繞其主軸轉(zhuǎn) 動一定的初始角度；回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動使得連接架繞控制點N自轉(zhuǎn)時，連接架的架臂帶動葉片自轉(zhuǎn) 的原理類似；
[0014] 曲柄滑塊結(jié)構(gòu)和導(dǎo)桿結(jié)合實現(xiàn)了對直翼推進器偏屯、距的放大，葉片擺動機構(gòu)的控 制點N只要移動較小的距離就可W得到較大的偏屯、距，從而得到較大的直翼推進器的推力； 此外，通過合理選擇平行架結(jié)構(gòu)的各桿W及與平行架結(jié)構(gòu)較接的所述連接桿的尺寸，可W 使得所述控制點N在所述控制桿的驅(qū)動下在所限定的范圍內(nèi)移動；
[0015] 包括該曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)的直翼推進器內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊合理，相較典型的連 桿結(jié)構(gòu)的葉片擺動機構(gòu)，減少了零件的數(shù)量，簡化了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且控制精度較高，反 應(yīng)速度快，動作響應(yīng)的實時性好。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型的曲柄滑塊式葉片擺動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。