一种齿轮箱及船用推进系统的制作方法

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种齿轮箱及船用推进系统。


背景技术：

2.现有技术中，船用大功率主机推进系统中，主机的后端与螺旋桨直接连接，用于驱动螺旋桨旋转，主机的前端通过传动装置与电机连接，用于驱动电机发电。然而，一方面，传动装置设置在主机的前端需要占用较大的船舱空间，另一方面主机的前端为自由端，具有振动、功率输出不稳定性，影响了电机的使用效果，运行稳定性差；另一方面，单独通过主机驱动螺旋桨旋转，当主机发生故障时，会导致螺旋桨无法运行，可靠性差。
3.因此，亟需一种齿轮箱及船用推进系统，以解决上述存在的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种齿轮箱及船用推进系统，提高螺旋桨轴的运行可靠性以及电机的运行稳定性，使结构紧凑，减小占用船舱空间。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一方面，提供一种齿轮箱，包括箱体和联轴器，所述箱体上转动连接有输入轴、中间传动轴系和输出轴，所述输入轴和所述输出轴分别与所述中间传动轴系传动连接，所述输入轴为空心轴，所述联轴器与所述输入轴同中心线设置，且所述联轴器与所述输入轴连接，所述输入轴和所述联轴器用于穿设螺旋桨轴，所述输入轴与所述螺旋桨轴分离设置且所述螺旋桨轴与所述联轴器连接，所述螺旋桨轴伸出于所述联轴器的一端用于与主机连接，所述输出轴用于与电机连接。
7.在一些可能的实施方式中，还包括离合器单元，所述离合器单元包括第一离合器和第二离合器，所述中间传动轴系能够通过所述第一离合器或所述第二离合器以与所述输出轴连接；
8.所述第二离合器合排时，所述输出轴与所述螺旋桨轴的传动速比为x，所述第一离合器合排时，所述输出轴与所述螺旋桨轴的传动速比为y，其中，x＞y。
9.在一些可能的实施方式中，所述离合器单元还包括安装轴，所述安装轴的一端与所述输出轴连接，所述第一离合器和所述第二离合器分别能够与所述安装轴连接，
10.所述第一离合器连接有第一连接轴，所述第一连接轴与所述安装轴分离设置，所述第一连接轴上连接有第一齿轮，所述中间传动轴系上设有与所述第一齿轮啮合连接的第一配对齿轮；
11.所述第二离合器连接有第二连接轴，所述第二连接轴与所述安装轴分离设置，所述第二连接轴上连接有第二齿轮，所述中间传动轴系上设有与所述第二齿轮啮合连接的第二配对齿轮；
12.所述第一齿轮与所述第一配对齿轮的齿数比大于所述第二齿轮与所述第二配对齿轮的齿数比。
13.在一些可能的实施方式中，所述第一连接轴和所述第二连接轴位于所述第一离合器和所述第二离合器之间。
14.在一些可能的实施方式中，所述第一连接轴为空心轴并套设于所述安装轴上，所述第一连接轴的内孔的孔径尺寸大于所述安装轴的外径尺寸；
15.所述第二连接轴为空心轴并套设于所述安装轴上，所述第二连接轴的内孔的孔径尺寸大于所述安装轴的外径尺寸。
16.在一些可能的实施方式中，所述中间传动轴系包括第一传动齿轮，所述输入轴上设有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮啮合连接。
17.在一些可能的实施方式中，所述螺旋桨轴的一端设有安装法兰，所述主机连接于所述安装法兰，所述联轴器连接于所述螺旋桨轴背离所述主机的一侧。
18.在一些可能的实施方式中，所述联轴器为剖分式高弹联轴器。
19.在一些可能的实施方式中，所述输入轴和所述输出轴平行设置，所述输出轴用于与所述电机连接的一端以及所述输入轴用于与所述主机连接的一端分别位于所述箱体的两侧。
20.另一方面，提供一种船用推进系统，包括螺旋桨轴、主机、电机以及上述的齿轮箱，所述主机连接所述螺旋桨轴的一端，所述螺旋桨轴穿设于联轴器和输入轴并与所述联轴器连接，输出轴连接于所述电机。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提供的一种齿轮箱，输入轴与螺旋桨轴分离设置，保证螺旋桨轴和齿轮箱相对独立，由于螺旋桨轴与主机及联轴器均连接，当电机作为发电机使用时，主机驱动螺旋桨轴旋转时带动联轴器旋转，联轴器依次带动输入轴、中间传动轴系及输出轴转动，输出轴带动电机转动，通过齿轮箱传动将主机转速增加至电机所需转速进行发电；当电机作为电动机使用时，主机驱动螺旋桨轴旋转，电机依次通过输出轴、中间传动轴系、输入轴及联轴器带动螺旋桨轴旋转，电机既可以作为发电机又可以作为电动机使用，当作为电动机使用时可以驱动螺旋桨轴旋转，当主机发生故障时，螺旋桨轴在电机的作用下可以继续运行，提高了螺旋桨轴运行的可靠性。齿轮箱和螺旋桨轴均设于主机的同一侧，避免传统结构中螺旋桨和电机设于主机的前后两端，使结构更紧凑，减小了占用船舶空间，解决了船舱尺寸受限无法在主机自由端布置设备的难题；并且避免电机连接在主机的自由端，提高了电机的运行稳定性。
附图说明
23.图1是本发明的具体实施方式提供的齿轮箱的结构示意图；
24.图2是本发明的具体实施方式提供的船用推进系统的原理图。
25.图中：
26.100、螺旋桨轴；101、安装法兰；200、主机；300、电机；
27.1、箱体；2、联轴器；3、输入轴；31、第二传动齿轮；4、中间传动轴系；41、第一配对齿轮；42、第二配对齿轮；43、第一传动齿轮；44、中间轴；5、输出轴；6、离合器单元；61、第一离合器；62、第二离合器；63、安装轴；64、第一连接轴；65、第一齿轮；66、第二连接轴；67、第二齿轮。
具体实施方式
28.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有做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。
29.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.本实施例提供一种船用推进系统，如图1和图2所示，包括螺旋桨轴100、主机200、电机300以及齿轮箱，本实施例还提供了一种齿轮箱，包括箱体1、联轴器2、输入轴3、中间传动轴系4和输出轴5，具体地，输入轴3、中间传动轴系4和输出轴5转动连接于箱体1上，输入轴3和输出轴5分别与中间传动轴系4传动连接，输入轴3为空心轴，联轴器2与输入轴3同中心线设置，且联轴器2与输入轴3连接；具体地，联轴器2的端部和输入轴3的端部连接。当齿轮箱用于船用推进系统时，螺旋桨轴100穿设于联轴器2和输入轴3，输入轴3与螺旋桨轴100分离设置且螺旋桨轴100与联轴器2连接，主机200连接螺旋桨轴100的一端，输出轴5连接于电机300。
32.输入轴3与螺旋桨轴100分离设置，保证螺旋桨轴100和齿轮箱相对独立，由于螺旋桨轴100与主机200及联轴器2均连接，当电机300作为发电机300使用时，主机200驱动螺旋桨轴100旋转时带动联轴器2旋转，联轴器2依次带动输入轴3、中间传动轴系4及输出轴5转动，输出轴5带动电机300转动，通过齿轮箱传动将主机200转速增加至电机300所需转速进行发电；当电机300作为电动机使用时，主机200驱动螺旋桨轴100旋转，电机300依次通过输出轴5、中间传动轴系4、输入轴3及联轴器2带动螺旋桨轴100旋转，电机300既可以作为发电机300又可以作为电动机使用，当作为电动机使用时可以驱动螺旋桨轴100旋转，当主机200发生故障时，螺旋桨轴100在电机300的作用下可以继续运行，提高了螺旋桨轴100运行的可靠性。齿轮箱和螺旋桨轴100均设于主机200的同一侧，避免传统结构中螺旋桨和电机300设于主机200的前后两端，使结构更紧凑，减小了占用船舶空间，解决了船舱尺寸受限无法在主机200自由端布置设备的难题；并且避免电机300连接在主机200的自由端，提高了电机300的运行稳定性。
33.具体地，输入轴3的内孔孔径尺寸大于螺旋桨轴100的外径尺寸。
34.在一种实施方式中，齿轮箱还包括离合器单元6，离合器单元6包括第一离合器61和第二离合器62，中间传动轴系4能够通过第一离合器61和第二离合器62中的任意一个与
输出轴5连接；第二离合器62合排时，输出轴5与螺旋桨轴100的传动速比为x，第一离合器61合排时，输出轴5与螺旋桨轴100的传动速比为y，其中，x＞y。通过配置第一离合器61和第二离合器62，当电机300作为发电机300使用时，输出轴5通过第一离合器61与中间传动轴系4连接；当电机300作为电动机使用时，有pti(power transmission input)模式和pth(power transmission home)模式两种工作模式：pti模式，主机200正常运行，第一离合器61合排后，电动机的功率和主机200功率叠加，一起驱动螺旋桨轴100运转，可以使整船以最大功率航行；pth模式，主机200发生故障时，第二离合器62合排，电机300可以单独驱动螺旋桨，使船舶具有应急动力能力；由于电机300功率较小，为了保证螺旋桨轴100获得更大的效率，第二离合器62合排时，增大传动速比，螺旋桨轴100可以较低的转速运转。具体地，第一离合器61和第二离合器62可采用液压油控制，其采用现有技术中的结构，不进行限定。
35.在一种实施方式中，离合器单元6还包括安装轴63，安装轴63的一端与输出轴5连接，第一离合器61和第二离合器62分别能够与安装轴63连接，第一离合器61的一端连接有第一连接轴64，第一连接轴64与安装轴63分离设置，第一连接轴64上连接有第一齿轮65，中间传动轴系4上设有与第一齿轮65啮合连接的第一配对齿轮41；第二离合器62的一端连接有第二连接轴66，第二连接轴66与安装轴63分离设置，第二连接轴66上连接有第二齿轮67，中间传动轴系4上设有与第二齿轮67啮合连接的第二配对齿轮42；第一齿轮65和第一配对齿轮41始终啮合传动，第二齿轮67和第二配对齿轮42始终啮合传动，当第一离合器61合排时，第一配对齿轮41、第一齿轮65、第一连接轴64、第一离合器61、安装轴63及输出轴5连接，当第二离合器62合排时，第二配对齿轮42、第二齿轮67、第二连接轴66、第二离合器62、安装轴63及输出轴5连接。具体地，第一齿轮65与第一配对齿轮41的齿数比大于第二齿轮67与第二配对齿轮42的齿数比，如图2所示，第一齿轮65和第一配对齿轮41的齿数比小于1，第二齿轮67和第二配对齿轮42的齿数比小于1。
36.在一种实施方式中，第一连接轴64和第二连接轴66位于第一离合器61和第二离合器62之间，使结构对称布置，受力稳定性好，结构紧凑。
37.在一种实施方式中，第一连接轴64为空心轴并套设于安装轴63上，第一连接轴64的内孔的孔径尺寸大于安装轴63的外径尺寸，保证第一连接轴64和安装轴63分离并独立设置；同理，第二连接轴66为空心轴并套设于安装轴63上，第二连接轴66的内孔的孔径尺寸大于安装轴63的外径尺寸。
38.在一种实施方式中，中间传动轴系4包括第一传动齿轮43，输入轴3上设有第二传动齿轮31，第一传动齿轮43和第二传动齿轮31啮合连接，从而实现输入轴3与中间传动轴系4的传动连接。
39.进一步地，中间传动轴系4包括中间轴44，第一配对齿轮41、第二配对齿轮42及第一传动齿轮43均布置于中间轴44上，第一配对齿轮41和第二配对齿轮42设于第一传动齿轮43的两侧，使受力均匀。
40.在一种实施方式中，螺旋桨轴100的一端设有安装法兰101，主机200连接于安装法兰101，联轴器2连接于螺旋桨轴100背离主机200的一侧，主机200与安装法兰101通过紧固件连接，方便拆装。在一种实施方式中，联轴器2为剖分式高弹联轴器，尤其当螺旋桨轴100上设有安装法兰101时，方便联轴器2安装。进一步地，联轴器2与输入轴3通过紧固件连接，方便拆装。由于主机200传递给螺旋桨轴100的功率不通过齿轮箱，高弹扭矩仅需考虑电机
300功率。
41.在一种实施方式中，输入轴3和输出轴5平行设置，输出轴5用于与电机300连接的一端以及输入轴3用于与主机200连接的一端分别位于箱体1的两侧，以充分利用空间，便于后续结构布局。
42.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。