双速比船用齿轮箱结构设计浅谈

丁吉

现有的船舶设计制造中，船用齿轮箱一般都为一种减速比，螺旋桨按该减速比设计，达到最佳的推进效率。而实际中，船舶航行往往是两种工况，比如渔船有自由航行、拖网作业两种工况。货船有满载、轻载两种工况等。这样就导致螺旋桨推进效率下降，耗能增大，经济使用性差。为克服现有技术存在的不足，这就要求我们必须提供一种结构新颖，接排柔和平稳、推进效率高、节能减排的双速比船用齿轮箱。该齿轮箱采用两种减速比，顺车有快、慢两档，通过一个快慢阀进行转速，可与兼顾两种转速的定距螺旋桨组合使用。可使渔船获得自由航行时船舶航速快，和拖网作业时船舶托力大的满意效果，也可使往返航行于江、河中的客、货轮无论在顺流或者逆流都获得理想的推进效率，提高燃油的经济性。

本论文主要针对这种双速比船用齿轮箱介绍齿轮箱的结构设计。

结构示意图及齿轮传动图如下所示

该种结构的双速比齿轮箱主要包括：箱体部件、输入轴部件、顺车快档轴部件、顺车慢档轴部件、倒车轴部件、输出轴部件。输入轴部件的输入轴I一端通过输入联轴节1及联轴器与主机相連，输入轴I上热套有输入传动齿轮2，还有输入液压操纵湿式多片摩擦离合器M1，并在其一侧活套有与输入液压操纵湿式多片摩擦离合器M1相连的倒档主动齿轮轴3;顺车快档轴部件中的快档轴II上热套有顺车快档传动齿轮5，还有顺车快档液压操纵湿式多片摩擦离合器M2，并在其一侧活套有与顺车快档液压操纵湿式多片摩擦离合器M2相连的顺车快档主动齿轮轴4;顺车慢档轴部件中的慢档轴III上热套有顺车慢档传动齿轮7，还有顺车慢档液压操纵湿式多片摩擦离合器M3，并在其一侧活套有与慢档液压操纵湿式多片摩擦离合器M3相连的顺车慢档主动齿轮轴6;输出轴部件上输出齿轮8热套与输出轴IV上，输出齿轮8与倒档主动齿轮轴3、顺车快档主动齿轮轴4、顺车慢档主动齿轮轴6分别啮合，输出轴IV通过输出联轴节9与螺旋桨轴系相连。

箱体部件由上箱体10、下箱体11组成。输入轴I、顺车快档轴II、顺车慢档轴III分别通过球面滚子轴承12，圆柱滚子轴承13安装在箱体部件上。倒档主动齿轮轴3、顺车快档主动齿轮轴4、顺车慢档主动齿轮轴6通过圆柱滚子轴承14，圆柱滚子轴承15，四点角接触轴承16安装在箱体部件上。输出轴IV通过圆柱滚子轴承17，圆柱滚子轴承18，推力轴承19，20安装在箱体部件上。另外箱体上还要求配置有一套可控制齿轮箱顺车和倒车的电磁换向阀和一套控制顺车的快档和慢档之间切换的快慢阀。

为了方便齿轮箱的整体设计，一般情况下，要求顺车快档、倒车档与输出轴的中心距A保持一致。顺车慢档与输出轴的中心距B则按速比配。另外输入传动齿轮与顺车快档传动齿轮、顺车慢档传动齿轮的中心距C一般要求一致，并且齿轮的减速比设置为1。

本结构设计方案的齿轮箱工作过程如下：

顺车快档传动方式：主机提供动力通过联轴器与输入轴I相连，传递到输入传动齿轮2，由于输入传动齿轮2与顺车快档齿轮5啮合，动力就传递到顺车快档传动齿轮5，再通过高压油使快档液压操纵湿式多片摩擦离合器M2结合，动力传递到顺车快档主动齿轮轴4，由于快档主动齿轮轴4与输出齿轮8啮合，动力就传递到了输出齿轮上，最后通过输出轴的联轴节传递到螺旋桨上。

顺车慢档传动方式：主机提供动力通过联轴器与输入轴I相连，传递到输入传动齿轮2，由于输入传动齿轮2与顺车慢车档齿轮7啮合，动力就传递到顺车慢档传动齿轮7，再通过高压油使慢档液压操纵湿式多片摩擦离合器M3结合，动力传递到顺车慢档主动齿轮轴6，由于慢档主动齿轮轴6与输出齿轮8啮合，动力就传递到了输出齿轮上，最后通过输出轴的联轴节传递到螺旋桨上。

倒车传动方式：主机提供动力通过联轴器与输入轴I相连，再通过高压油使输入液压操纵湿式多片摩擦离合器M1结合，动力传递到倒档主动齿轮轴3，由于倒档主动齿轮轴3与输出齿轮8啮合，动力就传递到了输出齿轮上，最后通过输出轴的联轴节传递到螺旋桨上。

该结构齿轮箱具有减速、倒、顺离合和承受螺旋桨推力的功能。其中顺车有快、慢两档，可与兼顾两种转速的定距螺旋桨组合使用。

参考文献

[1]成大先版   机械设计手册第五版  第3卷  化学工业出版社 2008.1

[2]引进德国flender公司技术资料

[3]引进德国ZF公司技术资料