CN1259217C - 驱动机构位于舵柄内的舰船舵机 - Google Patents
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Abstract
一种驱动机构位于舵柄内的舰船舵机，包括舵柄及舵叶，其特征在于：舵叶的驱动机构包括油缸及逆滚动螺旋机构，逆滚动螺旋机构由沿轴向交替布置至少两套花键副和一套直旋副构成，其中滚动花键副包括花键套、中轴花键槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动直旋副包括螺旋套、中轴螺旋槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动花键副的中轴和直旋副的中轴的中径相等，为一整体轴；所述中轴的一端或两端与油缸内的活塞杆连接；舵叶固定在所述直旋副的螺旋套上。本发明传动效率高，显著减小了驱动机构的体积，而能将整个驱动机构布置到舵柄内。
Description
技术领域
本发明属于舰船领域的舵机部件。
背景技术
舵机为水上及水下船舶的转向部件，舵机由油源箱、控制箱、驱动机构、舵柄及舵叶组成，对舵机的要求是作往复大力矩、慢速摆动。目前舰船使用的舵机驱动机构有电动机、液压缸、摆动液压缸、蜗杆蜗轮机构、齿条齿轮机构和拉普逊滑块机构等；这些机构的共同特点是油源箱、驱动机构要占去很大的空间，这尤其对于军用、水下舰船不利。
申请人在《船舶工程》2004年第26卷第一期《一种新型舵机装置的研究》中讲述了一种新型舵机的原理并提出了一种初步机构，该机构把整个动力源及传动机构均布置在舵杆内，但上述舵机装置不能传输大力矩，不能均化所传递的负荷。
发明内容
本发明的目的是提供一种将驱动机构装到舵柄内的舰船舵机。如果舰船上没有高压油源时，从外观上看，舵机由油源箱、舵柄、舵叶三大块组成；如果舰船上有高压油源时，舵机更简化为只有舵柄和舵叶了。因此，这种舵机能最大限度的节省空间。本舵机是一种通用的装置，可以应用于大、中、小型军用及民用，水面及水下舰船。本舵机从技术性能讲，具有输出力矩大，直径小，传动效率高的优点。
本发明的技术方案是这样的：即一种驱动机构位于舵柄内的舰船舵机，包括油源箱、驱动机构、舵柄及舵叶，其中：舵叶的驱动机构采用逆滚动螺旋机构，它将油缸活塞的轴向移动转换为旋转运动，带动舵叶摆动；利用输入的油量控制转角；利用单位时间输入的油量控制转速；利用螺旋升角控制力矩放大倍数。
逆滚动螺旋机构沿轴向交替布置至少两套花键副、一套直旋副，增大了输出力矩，均化了负荷。滚动螺旋机构为沿轴向长度多圆周的多钢球传递动力的大力矩机构。利用同步环，引导钢球同步运动，解决了成批钢球的同步动作。省去了复杂的回珠机构。由于采用了等中径的花键副、直旋副，使中轴各段可以互相进入的结构，缩短了机构的长度。从而将油缸、驱动机构放到了舵柄内。若采用双油缸同时驱动机构，可增大输出力矩一倍。
根据上述技术方案，本发明所述的驱动机构位于舵柄内的舰船舵机，包括舵柄及舵叶，舵叶的驱动机构包括油缸及逆滚动螺旋机构，逆滚动螺旋机构由沿轴向交替布置至少两套滚动花键副和一套滚动直旋副构成，其中滚动花键副包括花键套、中轴花键槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动直旋副包括螺旋套、中轴螺旋槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动花键副的中轴和直滚动旋副的中轴的中径相等，为一整体轴，油缸、驱动机构放置于舵柄内；所述中轴的一端或两端与油缸内的活塞杆连接；舵叶固定在所述滚动直旋副的螺旋套上。
附图说明
图1为舵机的工作方法示意图。
图z为舵机结构方案示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明作具体的说明。
图1为舵机工作方法示意图。该实施例中，舵机的逆滚动螺旋机构由三套花键副、两套直旋副交替布置构成，部件包括：1-油缸；2-活塞；3-活塞杆；4-花键套；5-钢球；6-第一花键副的同步环；7-中轴，它由带直花键槽的第一、三、五段，带螺旋槽的第二、四段组成，中轴为一根整体轴，它的上端与上油缸连接，下端与下油缸连接；4、5、6、7部件组成滚动直花键副，它的功能是只允许活塞杆轴向移动；并承受负载的反作用力矩；第一直旋副由螺旋套9、钢球、第一直旋副的同步环10、中轴7的第一螺旋槽段组成，它的功能是将中轴的轴向移动转换为第一螺旋套9的旋转运动；所述花键套4和螺旋套9之间具有第一止推轴承副，第一止推轴承副由花键套4的下端滚道、钢球8、螺旋套9上端的滚道组成；它的功能是只允许花键套4与螺旋套9作相互转动，并限制两者的相互轴向移动，整个驱动机构由依次交替轴向排列的花键副和直旋副组成；三个花键副的花键套，利用其上的挂耳与船体12相连；两个螺旋套，利用其上的挂耳与舵叶相连；驱动油缸共两个，分别布置在上、下两端。
舵机驱动机构的工作过程如下：当驾驶室的计算机发出转舵指令参数后，由液压伺服阀向两个油缸1，输入压力油，由两个油缸的活塞2推动活塞杆3，推动中轴7轴向移动，由中段7上的两个直旋副推动两个螺旋套9转动，经其挂耳带动舵叶转动。舵叶的径向力及反作用力矩经中轴7，传给三个花键副，经其上的挂耳传给船体。
图2为舵机驱动机构的结构示意图。图中的所有零部件号与图1一一对应。驱动机构全装在舵柄内，它由两套油缸，一根中轴，五个套及四个止推轴承组成。驱动机构的输出力矩由油缸压力及直旋副的螺旋升角α确定。舵叶的最大摆角由螺旋升角α，中轴设计的最大移动长度决定。
本发明将各花键副和直旋副的中径设计为相同值，这样，中轴的花键槽段和螺旋槽段可以相互进入，从而可以缩短驱动机构的长度。这样，如果舰船上没有高压油源时，从外观看，舵机由油源箱、舵柄及舵叶(此件也常由总机厂配)组成；如果舰船有高压油源，且舵叶由总机厂配时，整个舵机从外观看就变成一根圆柱形棒了。
这种舵机的优点是输出力矩大，传动效率高，结构简单，体积小，易于制造，成本低，是一种通用的舵机部件。
Claims (2)
1.一种驱动机构位于舵柄内的舰船舵机，包括舵柄及舵叶，舵叶的驱动机构包括油缸及逆滚动螺旋机构，逆滚动螺旋机构由沿轴向交替布置至少两套滚动花键副和一套滚动直旋副构成，其中滚动花键副包括花键套、中轴花键槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动直旋副包括螺旋套、中轴螺旋槽段、位于槽内的钢球及其同步环；滚动花键副的中轴和直滚动旋副的中轴的中径相等，为一整体轴，其特征在于：油缸、驱动机构放置于舵柄内；所述中轴的一端或两端与油缸内的活塞杆连接；舵叶固定在所述滚动直旋副的螺旋套上。
2.根据权利要求1所述的驱动机构位于舵柄内的舰船舵机，其特征在于：所述花键套和螺旋套之间具有止推轴承副，止推轴承副由花键套的下端滚道、钢球、螺旋套上端的滚道组成。
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