专利名称：十字头本体异面相交处过渡结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使用水翼作用在周围水面减少船只横摇运动的设备，特别是 一种该设备的组件。
技术背景减摇鳍装置是减小船只横摇运动的重要设备，该装置在工作过程中，水作用在水 翼的升力是通过执行机构的鳍轴传递到十字头，十字头再将产生的恢复力矩和阻力矩传递 到推力环及上、下支承座，进而传递到船体，建立扶正力矩，实现减摇功能；在收放鳍过程 中，收放油缸通过回转体、推力环将收放力矩作用在十字头，进而传递到鳍轴，实现鳍的收 放动作；因此十字头是减摇鳍装置力的传递中非常重要的一环。在现有的结构中，十字头 本体的构造是两个圆柱体相交形成，两个圆柱体的异面相交处均以圆角过渡，如图4所示， 十字头本体1’是由垂直体11’和水平体12’构成，垂直体11’上部和上支承座相联，下部 和下支承座相联，内部装有转鳍用的鳍柄；现有技术方案均存在十字头本体1’结构极不 合理现象，如以应力分析为例，十字头本体各区域应力相差较大，其结构体大部分区域应力 均很小，除局部应力集中处和两圆柱体相贯的过渡圆角处，较高的应力主要出现在加强筋 及其附近区域，如以鳍轴直径Φ670执行机构为例，在升力向下的工况中，其最大应力可达 168MPa，出现在加强筋和十字头本体1’的过渡圆角处，在工作过程中，这些区域有产生疲劳 裂纹的潜在危险，为保证安全，必须以加强其整体结构的强度和刚度应对，从而导致这些十 字头本体1’重量大增，制作成本提高
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种十字头本体异面相交处过渡结构， 它能使十字头本体结构合理化，使零件应力分布均勻，降低零件重量，节约零件制作成本。本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是所述的十字头本体包括有竖直和水平体，该竖直体和水平体垂直相交并构成有可 容置鳍轴零件和转鳍机构的空腔，其特点是所述的十字头本体的竖直体包括有上圆柱体、 过渡的鼓形体和下圆柱体，该鼓形体位于竖直体的中部，上、下圆柱体分别位于鼓形体的两 端，在该鼓形体的中部侧边异面相交连接有水平体一体成型，竖直体和水平体共同构成十 字头本体的空腔。本实用新型在十字头本体采用鼓形体的过渡结构，这种类似锥面的过渡结构增强 十字头本体的刚度，同时消除传统结构两圆柱相交后用圆角过渡的严重应力集中现象，采 用过渡结构使整个零件的应力分布更加均勻，并可在适当部位减小零件的壁厚，加大安装 孔口的尺寸，能大幅度减小十字头本体的重量，从而从总体上提高零件的可靠性，节约零件 制作成本。
图1是本实用新型十字头本体异面相交处过渡结构纵剖视示意图。图2是图1中局部结构放大示意图。图3是图1中十字头本体轴测示意图。图4是传统结构十字头本体轴测示意图。
具体实施方式
参照图1，图示减摇鳍装置十字头本体和执行机构中各组成的组合状态，十字头本 体1固设在上、下支承座2、3上，十字头本体1的空腔10内分别容置有鳍轴组件4和转鳍 机构5。十字头本体1，是一铸件，包括有竖直体11和水平体12，并由竖直体11和水平体 12共同构成有十字头本体1的空腔10，其中竖直体11包括有上圆柱体111、过渡的鼓形体112和下圆柱体113，上、下圆柱体 111、113结构和现有技术相同或相似，上圆柱体111可固设在上支承座2，下圆柱体113可 固设在下支承座3 ；鼓形体112，是本实用新型的重要技术特征，鼓形体112是竖直体11的过渡结 构，如图1、2、3所示，鼓形体112包括有锥形上过渡体1121、中圆柱体1122和锥形下过渡 体1123，锥形上过渡体1121的小端连接有上圆柱体111呈一体，其大端连接有中圆柱体 1122呈一体，锥形下过渡体1123的大端连接有中圆柱体1122呈一体，其小端连接有下圆柱 体113呈一体，锥形上、下过渡体1121、1123和中圆柱体1122共同形成一呈鼓状的鼓形体 112 ；十字头本体1鼓形体112的锥形上、下过渡体1121、1123大端和小端直径比为1. 2 1. 8 ；鼓形体112，也可由类似上述结构的其他形态构成，如上述的锥形上、下过渡体 1121,1123以弧形体代替锥形体(图未示)，即以弧形上、下过渡体分别连接上、下圆柱体 111、113和中圆柱体1122 ；又如锥形上、下过渡体1121、1123和中圆柱体1122以一个弧形 取代，形似中圆大鼓的形状构成鼓形体112的侧壁；即所述的十字头本体1鼓形体112的侧 壁呈弧形，该弧形壁的上、下端分别连接有上、下圆柱体111、113，上述侧壁为弧形的鼓形体 112，其侧壁最大直径(相当鼓形体112中部)和鼓形体112两端(和上、下圆柱体111、113 连接处)直径比1.2 1.8;上述各组成部分的连接处以及相应加强筋的连接处，均采用较大的过渡圆角，改 善应力分布，减小应力集中，上述的鼓形体112结构和传统结构比较，更有利采用较大的安 装孔口尺寸，有利转鳍机构5在十字头本体1的空腔10的装卸操作。水平体12，是一圆柱体121和竖直体11 一体成型(如图2)，其结构基本上和现有 技术相同或相似，该水平体12的中心线和竖直体11的中心线垂直，并位于竖直体11鼓形 体112的中部侧边，水平体12和鼓形体112呈异面相交，在该异面相交处水平体12可采用 小段锥面过渡结构，也可采用大圆角连接过渡以避免应力集中，即十字头本体1的竖直体 11和水平体12在鼓形体112中部侧异面相交处连接有圆弧过渡段122。十字头本体1的竖直体11和水平体12共同形成有空腔10，该空腔10内可容置鳍 轴组件4和转鳍机构5，由于竖直体11设置有过渡结构，可在该结构的鼓形体112的侧边开设比传统结构大得多的安装孔口尺寸，方便空腔10内容置各零件的装卸操作；减摇装置 运行时，鳍翼上的水动力经鳍轴组件4的轴承、水平体12、竖直体11的过渡结构(鼓形体 112)、竖直体11的上、下圆柱体111、113和上、下支承座2、3传递至船体，在船的左、右舷建 立扶正力矩，实现减摇功能；本实用新型采用十字头本体异面相交处的过渡结构，明显提高 十字头本体的刚度，使其应力分布均勻，避免异面相交处的应力集中，并在此基础上减小十 字头本体的壁厚，加大安装孔口的尺寸等措施，可降低零件重量，改善零件的力学性能；从 下列表中数值得到可靠应证(以鳍轴直径Φ670的执行机构为例)
权利要求1.一种十字头本体异面相交处过渡结构，该十字头本体包括有竖直体和水平体，该竖 直体和水平体垂直相交并构成有可容置鳍轴零件和转鳍机构的空腔，其特征在于所述的 十字头本体(1)的竖直体(11)包括有上圆柱体(111)、过渡的鼓形体(11 和下圆柱体 (113)，该鼓形体(112)位于竖直体(11)的中部，上、下圆柱体(111、113)分别位于鼓形体 (112)两端，在该鼓形体(112)的中部侧边异面相交连接有水平体(1 一体成型，竖直体 (11)和水平体(12)共同构成有十字头本体(1)的空腔(10)。
2.根据权利要求1所述十字头本体异面相交处过渡结构，其特征是所述的十字头本 体(1)的鼓形体(11 包括有锥形上过渡体(1121)、中圆柱体(112 和锥形下过渡体 (112 ，该上过渡体(1121)小端连接有上圆柱体(111)大端连接有中圆柱体(1122)，该下 过渡体(112 大端连接有中圆柱体(112 小端连接有下圆柱体(113)。
3.根据权利要求1或2所述十字头本体异面相交处过渡结构，其特征是所述的十字头 本体(1)鼓形体(112)的锥形上、下过渡体(1121、1123)大端和小端直径比为1. 2 1. 8。
4.根据权利要求1所述十字头本体异面相交处过渡结构，其特征是所述的十字头本体 (1)鼓形体(11 的侧壁呈弧形，该弧形壁的上、下端分别连接有上、下圆柱体(111、113)。
5.根据权利要求1所述十字头本体异面相交处过渡结构，其特征是所述的十字头本体 (1)的竖直体(11)和水平体(1 在鼓形体(11 中部侧边异面相交处连接有圆弧过渡段 (122)。
专利摘要一种十字头本体异面相交处过渡结构，主要解决提高零件刚度和改善应力分布等技术问题，其采用技术方案是所述的十字头本体的竖直体包括有上圆柱体、鼓形体和下圆柱体，该鼓形体位于竖直体的中部，上、下圆柱体分别位于鼓形两端，在鼓形体的中部侧边相交连接有水平体一体成型，竖直体和水平体共同构成有十字头本体的空腔，适用各式减摇鳍装置的执行机构。
文档编号B63B1/24GK201923286SQ20102067758
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者刘少卿, 徐军, 洪超 申请人:中国船舶重工集团公司第七〇四研究所