全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱及其设计方法，属于全回转舵桨技术领域。膨胀油箱内设有一润滑油管，润滑油管上设置有多个润滑油口和节流孔，膨胀油箱的底部设置有多个出油口，多个润滑油口的总流量为Q1，多个出油口和节流孔的总流量为Q2，使多个出油口和多个润滑油口的大小以及Q1和Q2满足一定等式，同时通过上部齿轮箱的各个液位可以准确设计膨胀油箱的底面积和膨胀油箱的溢流管的管口到膨胀油箱的底部的垂直距离，使得全回转舵桨内油液发生热膨胀时，膨胀油箱足以容纳全回转舵桨内由于热膨胀增加的油液，保证上部齿轮箱内液位不会过高，影响传动效率，且膨胀油箱的体积不会因设置的过大，影响上部齿轮箱内部的润滑。

【技术实现步骤摘要】
全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱及其设计方法
本专利技术涉及全回转舵桨
，特别涉及一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱及其设计方法。
技术介绍
全回转舵桨是一种将舵的功能与螺旋桨的功能相结合的一种推进器。全回转舵桨既可以通过调节螺旋桨转速控制推力大小，又可以在360°范围内回转以控制推力方向。全回转舵桨设有上部齿轮箱，上部齿轮箱内设置有轴承和锥齿轮副，上部齿轮箱内油液设有高液位和低液位，上部齿轮箱内的油液高度超过高液位时，锥齿轮的传递效率会下降，油液温升较大，影响橡胶件的寿命，当上部齿轮箱内的油液高度低于低液位时，无法对上部齿轮箱内的轴承和锥齿轮副进行很好的润滑。当温度较高时，全回转舵桨内的油液会发生热膨胀导致体积增加，因此，为了防止上部齿轮箱内的油位过高，通常会在上部齿轮箱顶部设置膨胀油箱，用于存储全回转舵桨内由于热膨胀增加的油液体积，膨胀油箱内设有溢流管，当膨胀油箱内充满油液时，多余的油液会从膨胀油箱的溢流管溢出。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：在设计膨胀油箱时，对于底面积一定的膨胀油箱，若膨胀油箱内的溢流管的管口至膨胀油箱的底部的高度设置的过低，当全回转舵桨内的油液发生热膨胀时，膨胀油箱不足以容纳全回转舵桨内由于热膨胀增加的油液体积；若膨胀油箱内的溢流管的管口至膨胀油箱的底部的高度设置的过高，则会导致膨胀油箱的体积设置的过大，进入膨胀油箱的油液过多，造成上部齿轮箱内油位偏低，无法对上部齿轮箱内的轴承和锥齿轮副进行很好的润滑。
技术实现思路
为了解决现有技术中膨胀油箱设置不合理且无相关标准规范可查的问题，本专利技术实施例提供了一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱及其设计方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术提供了一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱，所述膨胀油箱上设置有两个连接油口，所述膨胀油箱内设有一润滑油管，所述润滑油管的两端分别与所述两个连接油口连通，所述润滑油管的一端设有一个节流孔，所述润滑油管上设置有多个润滑油口，所述膨胀油箱的底部设置有多个出油口，所述膨胀油箱内设有溢流管；所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：V1-V2+Vm×k×T≤Sx×Hx≤V3+V4；且所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：Q2＜Q1；其中，Q1为所述多个润滑油口的总流量，Q1满足等式：Q2为所述多个出油口和所述节流孔的总流量，Q2满足等式：V1为上部齿轮箱的高液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V2为所述上部齿轮箱的锥齿轮啮合点低位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V3为所述上部齿轮箱的低液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V4为所述上部齿轮箱的油位报警点至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，Vm为所述上部齿轮箱内的液位达到高液位时所述全回转舵桨内的油液总体积，0＜V2＜V3＜V1＜Vm，k为所述全回转舵桨内的油液的热膨胀系数，T为所述全回转舵桨内的油液的最大温度变化值，Sx为所述膨胀油箱的底面积，Cd为薄壁孔流量系数，0.60≤Cd≤0.61，P为用于与所述润滑油管的另一端连接的润滑油泵的出口压力，ρ为所述全回转舵桨内的油液的密度，g为重力加速度，A1为所述多个润滑油口的总面积，A2为所述多个出油口的总面积，A3为所述节流孔的面积。进一步地，所述多个出油口包括分别用于对准所述上部齿轮箱的艏端轴承、艉端轴承和锥齿轮副的第一出油口、第二出油口和第三出油口。进一步地，所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的面积相等。进一步地，所述膨胀油箱的底部对应所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的位置分别设置有一个筒体，所述筒体位于所述膨胀油箱内，所述多个润滑油口在所述膨胀油箱底面的正投影位于所述筒体内，且每个所述筒体内至少投影有一个所述润滑油口。进一步地，所述多个润滑油口的面积相等。另一方面，本专利技术提供了一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱的设计方法，所述设计方法包括：获取上部齿轮箱的参数，所述上部齿轮箱的参数包括所述上部齿轮箱的高液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积V1、上部齿轮箱的锥齿轮啮合点低位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积V2、上部齿轮箱的低液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积V3、所述上部齿轮箱的油位报警点至所述上部齿轮箱的底部的油液体积V4和所述上部齿轮箱内的液位达到高液位时全回转舵桨内的油液总体积Vm，0＜V2＜V3＜V1＜Vm；设定所述膨胀油箱的底面积Sx、所述膨胀油箱的润滑油管上的多个润滑油口的总面积A1、所述膨胀油箱的底部的多个出油口的总面积A2和所述膨胀油箱的润滑油管的一端的节流孔的面积A3；根据以下公式：V1-V2+Vm×k×T≤Sx×Hx≤V3+V4；确定所述膨胀油箱的溢流管的管口到所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx的第一取值范围；根据所述多个润滑油口的总流量Q1、所述多个出油口和所述节流孔的总流量Q2确定所述膨胀油箱的溢流管的管口到所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx的第二取值范围，其中，Q2＜Q1；判断所述第一取值范围与所述第二取值范围是否存在交集，若所述第一取值范围与所述第二取值范围不存在交集，则重新设定所述膨胀油箱的底面积Sx、所述多个润滑油口的总面积A1、所述多个出油口的总面积A2或所述节流孔的面积A3中的至少一个，直至所述第一取值范围与所述第二取值范围存在交集；选取所述第一取值范围与所述第二取值范围的交集的元素作为所述膨胀油箱的溢流管的管口到所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx；其中，k为所述全回转舵桨内的油液的热膨胀系数，T为所述全回转舵桨内的油液的最大温度变化值，Cd为薄壁孔流量系数，0.60≤Cd≤0.61，P为用于与所述润滑油管的另一端连接的润滑油泵的出口压力，ρ为所述全回转舵桨内的油液的密度，g为重力加速度。进一步地，所述设计方法还包括：在所述膨胀油箱的底部设置用于润滑所述上部齿轮箱的艏端轴承的第一出油口、用于润滑所述上部齿轮箱的艉端轴承的第二出油口和用于润滑所述上部齿轮箱的锥齿轮副的第三出油口。进一步地，所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的面积相等。进一步地，所述设计方法还包括：在所述膨胀油箱的底部对应所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的位置分别设置一个筒体，所述筒体位于所述膨胀油箱内，所述多个润滑油口在所述膨胀油箱底面的正投影位于所述筒体内，且每个所述筒体内至少投影有一个所述润滑油口。进一步地，所述多个润滑油口的面积相等。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在膨胀油箱的润滑油管上设置多个润滑油口和一个节流孔，在膨胀油箱的底部设置多个出油口，多个润滑油口的总流量为Q1，多个出油口和节流孔的总流量为Q2，使多个出油口和多个润滑油口的大小以及Q1和Q2满足一定等式，同时通过上部齿轮箱的各个液位可以准确设计膨胀油箱的底面积和膨胀油箱的溢流管的管口到膨胀油箱的底部的垂直距离Hx，使得全回转舵桨内油液发生热膨胀时，膨胀油箱足以容纳全回转舵桨内由于热膨胀增加的油液体积，保证上部齿轮箱内液位不会过高，影响传动效率，同时膨胀油箱的体积也不会设置的过大，保证了上部齿轮箱内液位不会过低，影响上部齿轮箱内的轴承和锥齿轮副的润滑，确保了全回转舵桨在稳定工作时的油位状态。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱，其特征在于，所述膨胀油箱上设置有两个连接油口，所述膨胀油箱内设有一润滑油管，所述润滑油管的两端分别与所述两个连接油口连通，所述润滑油管的一端设有一个节流孔，所述润滑油管上设置有多个润滑油口，所述膨胀油箱的底部设置有多个出油口，所述膨胀油箱内设有溢流管；所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：V1‑V2+Vm×k×T≤Sx×Hx≤V3+V4；且所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：Q2＜Q1；其中，Q1为所述多个润滑油口的总流量，Q1满足等式：

【技术特征摘要】
1.一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱，其特征在于，所述膨胀油箱上设置有两个连接油口，所述膨胀油箱内设有一润滑油管，所述润滑油管的两端分别与所述两个连接油口连通，所述润滑油管的一端设有一个节流孔，所述润滑油管上设置有多个润滑油口，所述膨胀油箱的底部设置有多个出油口，所述膨胀油箱内设有溢流管；所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：V1-V2+Vm×k×T≤Sx×Hx≤V3+V4；且所述溢流管的管口至所述膨胀油箱的底部的垂直距离Hx满足：Q2＜Q1；其中，Q1为所述多个润滑油口的总流量，Q1满足等式：Q2为所述多个出油口和所述节流孔的总流量，Q2满足等式：V1为上部齿轮箱的高液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V2为所述上部齿轮箱的锥齿轮啮合点低位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V3为所述上部齿轮箱的低液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，V4为所述上部齿轮箱的油位报警点至所述上部齿轮箱的底部的油液体积，Vm为所述上部齿轮箱内的液位达到高液位时所述全回转舵桨内的油液总体积，0＜V2＜V3＜V1＜Vm，k为所述全回转舵桨内的油液的热膨胀系数，T为所述全回转舵桨内的油液的最大温度变化值，Sx为所述膨胀油箱的底面积，Cd为薄壁孔流量系数，0.60≤Cd≤0.61，P为用于与所述润滑油管的另一端连接的润滑油泵的出口压力，ρ为所述全回转舵桨内的油液的密度，g为重力加速度，A1为所述多个润滑油口的总面积，A2为所述多个出油口的总面积，A3为所述节流孔的面积。2.根据权利要求1所述的膨胀油箱，其特征在于，所述多个出油口包括分别用于对准所述上部齿轮箱的艏端轴承、艉端轴承和锥齿轮副的第一出油口、第二出油口和第三出油口。3.根据权利要求2所述的膨胀油箱，其特征在于，所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的面积相等。4.根据权利要求2所述的膨胀油箱，其特征在于，所述膨胀油箱的底部对应所述第一出油口、第二出油口和第三出油口的位置分别设置有一个筒体，所述筒体位于所述膨胀油箱内，所述多个润滑油口在所述膨胀油箱底面的正投影位于所述筒体内，且每个所述筒体内至少投影有一个所述润滑油口。5.根据权利要求1～4项任一项所述的膨胀油箱，其特征在于，所述多个润滑油口的面积相等。6.一种全回转舵桨上部齿轮箱的膨胀油箱的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：获取上部齿轮箱的参数，所述上部齿轮箱的参数包括所述上部齿轮箱的高液位至所述上部齿轮箱的底部的油液体积V1、上部齿轮箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹锋，武哲，王欣，
申请(专利权)人：武汉船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42