一种船用主轴驱动恒速发电装置的制作方法

本实用新型属于船舶轴带发电传动技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种主轴驱动恒速发电装置。

背景技术：

随着全球不可再生能源的日趋枯竭及人们对清洁环境的追求，节能减排是人类所面临的共同主题。在船舶行业中，为了降低燃油消耗量，采用主机驱动轴来直接驱动发电机进行发电，来取代专用发电辅机来驱动发电机发电，很好利用主机富余的动力来发电，可以实现很好的节能减排的效果，同时可以带来可观的经济收益。

但由于主机(柴油机)在工作中随着行驶速度及负载等的变化转速会发生连续的变化，例如船舶主柴油机通常工作转速在500rpm到 1000rpm之间，转速的不恒定使得交流发电机电压和频率不稳，使得船用电器设备不能稳定工作。

现有的主机轴带发电机系统，为了解决发电电压和频率不稳定的问题，通过采用功率电子系统来对电压及频率进行控制调整，使得输出的电压及频率能稳定工作在所需的范围内。

虽然当前的通过功率电子系统实现了轴带发电系统电压和频率不稳定的情况，但是现有的系统存在有一定的技术局限，如公开号为 CN204046480U的专利文献公开了一种由升压整流电路、直流母线储能电容、逆变电路、正弦波滤波器、处理器a、处理器b组成的稳定电压和稳定频率的技术，实现了轴带发电机给船舶正常供电的功能，不过由于大功率的功率电子器件成本高昂，而且电子器件可靠性相对于纯机械系统较低，功率电子系统能量转换效率也不是很高。因此，需要一种低成本，高传递效率，高可靠性的主轴驱动恒速发电装置。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供了一种船用主轴驱动恒速发电装置，目的是提高轴带发电系统的能量转换效率，提高轴带发电系统的可靠性，并且大幅度降低轴带发电机系统的成本。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种船用主轴驱动恒速发电装置，包括箱体和设于箱体内的输入升速机构、无级调速机构、输出减速机构，所述输入升速机构通过输入法兰盘和船舶主机驱动轴连接，所述输入升速机构通过输入轴驱动齿轮、输入轴从动齿轮和无级调速机构连接，所述无级调速机构通过输出轴驱动齿轮、输出轴从动齿轮和输出减速机构连接，所述输出减速机构通过输出法兰盘和船舶发电机转子连接。

作为本实用新型的一种改进，所述无级调速机构包括输入带轮轴总成、传动带和输出带轮轴总成；所述输入带轮轴总成包括转动连接于箱体内的输入带轮轴，所述输入带轮轴上固设有输入带轮固定锥盘、轴向移动连接有输入带轮活动锥盘，以及驱动输入带轮活动锥盘轴向移动的输入带轮活塞；所述输出带轮轴总成包括转动连接于箱体内的输出带轮轴，所述输出带轮轴上固设有输出带轮固定锥盘、轴向移动连接有输出带轮活动锥盘，以及驱动输出带轮活动锥盘轴向移动的输出带轮活塞；所述传动带侧面分别和输入带轮轴总成上的输入带轮固定锥盘和输入带轮活动锥盘侧面配合，且传动带侧面还分别和输出带轮轴总成上的输出带轮固定锥盘和输出带轮活动锥盘侧面配合。

通过调节输入、输出带轮活塞内部油压使得主、从动带轮总成上的输入、输出带轮活动锥盘轴向移动，从而分别改变传动带和主从锥盘的啮合半径，从而实现连续改变输出带轮总成的转速。

作为本实用新型的一种改进，所述输入升速机构包括转动连接于箱体内的输入轴、输入轴驱动齿轮及输入轴从动齿轮，所述输入轴驱动齿轮通过键连接在输入轴上或者和输入轴作为一个整体，所述输入轴从动齿轮通过键连接在输入带轮轴上或者和输入带轮轴作为一个整体，所述输入轴驱动齿轮和输入轴从动齿轮啮合传动，所述输入轴驱动齿轮直径比输入轴从动齿轮直径大。

通过采用上述方案，实现升速降扭矩的功能，使得船舶主机低转速大扭矩的动力输入通过该对齿轮机构实现转速上升到无级变速器适合的高转速范围同时扭矩降低到无级变速器可以承受的范围。

作为本实用新型的一种改进，所述输出减速机构包括转动连接于箱体内的输出轴、输出轴驱动齿轮及输出轴从动齿轮，所述输出轴驱动齿轮通过键连接在输出带轮轴上或者和输出带轮轴作为一个整体，所述输出轴从动齿轮通过键连接在输出轴上或者和输出轴作为一个整体，所述输出轴驱动齿轮和输出轴从动齿轮啮合传动。

通过匹配合适的齿轮速比，使得输出轴驱动的发电机工作在合适的转速内。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

可以将船舶主机提供的大扭矩输入到输入轴，通过输入轴齿轮机构的升速降扭使得扭矩大幅降低到无级变速器能承受的范围，动力通过无级调速机构输出到输出减速机构，最后将动力传递到发电机上，通过无级调速装置的连续调速使得发电机转速不受主机转速变化而变化，确保了该装置的恒定转速输出，通过机械系统实现了对发动机恒转速的驱动，提高了发电效率，从而大幅提高船舶燃油利用率，并且大幅降低了轴带发电机系统的成本，提高了轴带发电机系统的可靠性。

附图说明

图1为一种船用主轴驱动恒速发电装置的结构示意图。

图中，1、输入法兰盘；2、输入轴；3、输入轴轴承a；4、输入轴轴承b；5、输入轴驱动齿轮；6、输入轴从动齿轮；7、输入带轮轴；71、输入带轮固定锥盘；8、输入带轮活动锥盘；9、输入带轮活塞；10、输入带轮轴承a；11、输入带轮轴承b；12、输出带轮轴； 121、输出带轮固定锥盘；13、输出带轮活动锥盘；14、输出带轮活塞；15、输出带轮轴承a；16、输出带轮轴承b；17、传动带；18、输出轴驱动齿轮；19、输出轴从动齿轮；20、输出轴；21、输出轴轴承a；22、输出轴轴承b；23、输出法兰盘；24、箱体。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例：

如图1所示，本实用新型提供了一种船用主轴驱动恒速发电装置，包括包括输入升速机构、无级调速机构、输出减速机构、箱体24和连接法兰。

具体地说，如图1所示，输入升速机构包括输入轴2、安装在输入轴2一端用于与船舶驱动主机驱动轴连接的输入法兰盘1、用于支撑输入轴2的输入轴轴承a3和输入轴轴承b4、安装在输入轴2上的输入轴驱动齿轮5及安装在下述输入带轮轴7上的输入轴从动齿轮6。

无级调速机构包括输入带轮总成、输出带轮总成和传动带17，输入带轮总成包括输入带轮轴7、安装在输入带轮轴7上可以轴向移动的输入带轮活动锥盘8、用来提供驱动输入带轮活动锥盘8轴向移动液压力的输入带轮活塞9、在输入带轮轴7上一体设置的与输入带轮活动锥盘8相对配合的输入带轮固定锥盘71、用于支撑整个输入带轮总成的输入带轮轴承a10和输入带轮轴承b11；输出带轮总成包括输出带轮轴12、安装在输出带轮轴12上可以轴向移动的输出带轮活动锥盘13、用来提供驱动输出带轮活动锥盘13轴向移动液压力的输出带轮活塞14、在输出带轮轴12上一体设置的与输出带轮活动锥盘13相对配合的输出带轮固定锥盘121、用于支撑整个输出带轮总成的输出带轮轴承a15和输出带轮轴承b16。

无级调速机构的输入带轮轴7上的输入带轮固定锥盘71和输入带轮活动锥盘8上的锥盘对称的成一定角度，同时传动带17两侧面的角度和锥盘角度相同，这样传动带17两侧面和输入带轮固定锥盘 71和输入带轮活动锥盘8上的两个侧面配合，通过往输入带轮活塞9 中提供液压压力作用在输入带轮活动锥盘8和传动带17及输入带轮固定锥盘71互相压紧受力，由于传动带17侧面和锥盘侧面接触有摩擦系数，这样通过提供压力后，输入带轮轴7上的动力传递到了传动带7上；同样输出带轮轴12上的输出带轮固定锥盘121和输出带轮活动锥盘13上的锥盘也是对称的成一定角度和传动带17两侧面的角度相同，通过往输出带轮活塞14中提供液压压力作用在输出带轮活动锥盘13和传动带17及输出带轮固定锥盘121互相压紧受力，同样传动带17的动力可以传递到输出带轮轴12上；并且由于输入带轮活动锥盘8和输出带轮活动锥盘13都是可以轴向移动，这样当增加输入带轮活塞9中的压力，这样输入带轮活动锥盘8将推动传动带17 径向移动，这样传动带17和输入带轮锥盘的啮合半径就会增大，同时由于传动带17长度不变，且输入和输出带轮轴中心距不变，这样输出带轮活动锥盘13将往使得传动带17和输出带轮锥盘的啮合半径减小的方向移动，这个过程中使得输入带轮和输出带轮的传动比连续的增大；相反如果增加输出带轮活塞14中的压力，这样将使得传动带17和输出带轮锥盘的啮合半径就会增大和输入带轮锥盘的啮合半径减小，使得输入带轮和输出带轮的传动比连续的减小。这样通过对输入带轮活塞9和输出带轮活塞14中压力的调节，就可以连续改变输出带轮轴12上输出的转速，使得主机提供的转速和扭矩通过无级调速机构实现了连续的调节，当主机转速连续变化时，可以通过无级调速机构的连续变速调节使得输出带轮轴12上的转速保持恒定。

输出减速机构包括安装在输出带轮轴12上的输出轴驱动齿轮18、输出轴20、安装在输出轴20上的输出轴从动齿轮19、用来支撑输出轴20的输出轴轴承a21和输出轴轴承b22、及用安装在输出轴20一端来连接发电机转子的输出法兰盘23。

主机提供的动力通过输入法兰盘1将动力传递到输入轴2，由于输入轴驱动齿轮5和输入轴从动齿轮6是啮合配对传动的，并且输入轴从动齿轮6又和输入带轮轴7连接，所以动力通过齿轮传递到输入带轮轴7，并且输入轴驱动齿轮5比输入轴从动齿轮6直径大实现了升转速及降低扭矩的功能，所以主机提供的动力到输入带轮轴7上扭矩得到了大幅降低同时转速得到了大幅提升，使得扭矩达到无级调速机构合理的可以承受的需求。

通过无级调速机构连续调速后的动力通过输出带轮轴12传递到输出轴驱动齿轮18上，由于输出轴驱动齿轮18和输出轴从动齿轮 19是啮合配对传动的，并且输出轴从动齿轮19又和输出轴20连接，所以动力通过齿轮传递到输出轴20，输出轴20通过输出法兰盘23 驱动发电机运转发电，通过设置输出轴驱动齿轮18和输出轴从动齿轮19合理的速比，使得输出轴20转速恒定在发电机需要的转速内，也就是输出轴驱动齿轮18和输出轴从动齿轮19的速比可以是减速或升速。这样主机变化的转速通过主轴驱动恒速发电装置调节后，将使得发动机转速恒定，实现发电机输出的电压和频率恒定，通过机械方式实现了轴带发电机恒电压和恒频率的要求，大幅提高船舶燃油利用率，并且大幅降低了轴带发电机系统的成本，提高了轴带发电机系统的可靠性。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。