ГРЕБНОЙ ВИНТ С ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЙ МУФТОЙ Российский патент 2018 года по МПК B63H1/14 B63H23/34 

Область техники

Гребной винт с предохранительной муфтой (кл. В63Н 1/14, В63Н 23/34) предназначен для использования в подвесных лодочных моторах и(или) винтовых движителях судов для снижения риска повреждения лопастей гребного винта при ударе о препятствие - гребной винт проворачивается на гребном валу при превышении некоторой величины крутящего момента, передаваемого на гребной винт.

Уровень техники

Аналогом и прототипом изобретения является гребной винт с креплением на гребном валу через предохранительный штифт-шпонку, который используется, например, на российских лодочных моторах «Вихрь», «Нептун», «Ветерок» и других моторах (книга - Лодочные моторы "Ветерок". Устройство, эксплуатация и ремонт: Справочник. Автор: Фишбейн Е.И. Издательство: Судостроение, год: 1989). Крепление винта посредством штифта-шпонки содержит корпус-ступицу гребного винта с отверстием, гребной вал. В гребном валу и корпусе-ступице гребного винта имеется совместимое отверстие поперек оси вала, в это отверстие вставляется предохранительный штифт-шпонка (с возможностью срезания при превышении нагрузки) для передачи крутящего момента между гребным валом и гребным винтом.

Недостатком прототипа является относительное неудобство установки-снятия гребного винта на гребной вал, когда требуется точно совместить отверстия под штифт-шпонку на гребном валу и на корпусе-втулке винта. Нередко, при срезании штифта-шпонки, происходит заклинивание срезанного штифта-шпонки и гребного винта на гребном валу из-за образования заусенца на штифте-шпонке, и тогда требуется значительное усилие для снятия винта с гребного вала. Также такую конструкцию, с использованием штифта-шпонки и поперечным отверстием в корпусе-втулке гребного винта и гребном валу, сложно использовать для современных лодочных моторов, в которых обычно используется гребной вал с продольными шлицами для крепления гребного винта.

Техническим результатом изобретения является конструкция гребного винта с предохранительной муфтой с использованием предохранительного штифта-шпонки. Такая конструкция обеспечивает простоту замены штифта-шпонки и установки гребного винта на гребной вал. Также конструкция содержит демпфер крутящего момента и может использоваться при установке гребного винта на гребной вал с продольными шлицами.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показана схема конструкции гребного винта с предохранительной муфтой, эта конструкция показывает один из вариантов осуществления изобретения, которые описаны в независимых и зависимых пунктах формулы изобретения.

Гребной винт с предохранительной муфтой содержит корпус-ступицу гребного винта 1. Ведущая полумуфта 2 одета на гребной вал 3, входит в зацепление с ним посредством продольных шлицов для восприятия крутящий момент от гребного вала и передает крутящий момент на ведомую полумуфту 4. Ведущая полумуфта 2 содержит демпфер 5 крутящего момента.

Ведущая и ведомая полумуфты 2, 4 обращены друг к другу своими торцами. Совместное отверстие в полумуфтах под штифт-шпонку 6 проходят через торцевые поверхности полумуфт, а ось отверстия расположена параллельно оси гребного винта (допустимо отклонение оси от параллельности до 15-20 градусов). Штифт-шпонка 6 располагается в отверстии одновременно в двух полумуфтах и обеспечивает передачу крутящего момента между ведущей 2 и ведомой 4 полумуфтами.

Ведомая полумуфта 4 соединена с корпусом-ступицей гребного винта 1 посредством болтов 7 (как вариант) и передает вращение на гребной винт.

На торцах полумуфт 2 и 4, которые обращены друг к другу, имеются торцевые шлицы и/или кулачки 8. При передаче крутящего момента между полумуфтами посредством штифта-шпонки 6 вершины торцевых шлицев и/или кулачков 8 полумуфт располагаются напротив друг друга и не могут передавать крутящий момент. После срезания предохранительного штифта-шпонки 6 ведущая полумуфта 2 может вращаться относительно ведомой полумуфты 4 и может перемещаться вдоль гребного вала (благодаря зацеплению с гребным валом 3 посредством продольных шлицов) для вхождения торцевых шлицов и(или) кулачков 8 в зацепление и передачи крутящего момента.

Стопорная гайка 9 расположена на конце гребного вала 3, она удерживает и (или) фиксирует гребной винт на гребном валу.

Пружины 10 сжатия находится между стопорной гайкой 9 и подвижной в продольном направлении ведущей полумуфтой. При срезании штифта-шпонки пружина 10 воздействует на полумуфту 2 и сближает полумуфты 2, 4 для вхождения в зацепление торцевых шлицов и/или кулачков 8.

Дополнительная гайка 11 расположена вместе со стопорной гайкой 9 на конце гребного вала 3 и накручена на стопорную гайку 9. При вращении дополнительная гайка 11 может перемещается вдоль оси гребного вала и сближать ведущую и ведомую полумуфты 2, 4 для вхождения в зацепление торцевых шлицов 8 и для передачи крутящего момента между полумуфтами.

Раскрытие изобретения

Заявленный технический результат достигается за счет того, что гребной винт с предохранительной муфтой содержит корпус-ступицу гребного винта 1. Отличием является то, что имеется ведущая полумуфта 2, которая одевается на гребной вал 3, входит в зацепление и воспринимает крутящий момент от гребного вала. Ведомая полумуфта 4 соединена с корпусом-ступицей гребного винта 1 и выполнена с возможностью передачи крутящего момента на гребной винт. Ведущая и ведомая полумуфты 2, 4 обращены друг к другу своими торцами. Совместное отверстие в полумуфтах под штифт-шпонку 6 проходят через торцевые поверхности полумуфт, а ось отверстия расположена параллельно оси гребного винта (допустимо отклонение оси от параллельности до 15-20 градусов). Штифт-шпонка 6 расположен в совместном отверстии в двух полумуфтах и обеспечивает передачу крутящего момента между ведущей 2 и ведомой 4 полумуфтами.

Соединение ведомой полумуфты 4 и корпуса-ступицы гребного винта 1 выполнено разъемным, например, посредством болтов 7. Это позволяет заменить только один корпус-ступицу гребного винта в случае повреждения лопастей и(или) необходимости использовать гребной винт (и корпус-ступицу) с другими характеристиками.

Дополнительно, для уменьшения нагрузки на штифт-шпонку 6 и детали трансмиссии в момент включения хода и начала вращения винта, ведомая 2 и(или) ведущая 4 полумуфта содержит демпфер 5 крутящего момента.

Для повышения удобства эксплуатации и замены штифта-шпонки 6 можно повторно использовать часть от срезанного штифта-шпонки для передачи крутящего момента между полумуфтами. Для этой цели имеется специальная конструкция совместного отверстия в полумуфтах под штифт-шпонку 6 и(или) выполнено дополнительное совместное отверстие уменьшенной длины в полумуфтах (отверстие выполняется аналогично и подобно основному отверстию под штифт-шпонку).

Для повышения безопасности эксплуатации гребного винта и предохранительной муфты в случае недостатка времени на замену срезанного штифта-шпонки имеется механизм (конструкция) для зацепления ведущей и ведомой полумуфт 2, 4 и передачи крутящего момента между ними в случае срезания и(или) отсутствия штифта-шпонки 6. Это позволяет сохранить работоспособность и вращение гребного винта при срезании штифта-шпонки 6 и(или) невозможности его замены.

Один из вариантов такой конструкции - имеются торцевые шлицы и/или кулачки 8 на торцах полумуфт. При передаче крутящего момента между полумуфтами 2, 4 посредством штифта-шпонки 6 вершины-выступы торцевых шлицев и/или кулачков 8 полумуфт располагаются напротив друг друга и не могут передавать крутящий момент. После срезания предохранительного штифта-шпонки 6 ведущая полумуфта 2, благодаря зацеплению с гребным валом 3 посредством продольных шлицов, может быть перемещена вдоль оси гребного винта с одновременным поворотом относительно ведомой полумуфты 4 для вхождения торцевых шлицов и(или) кулачков 8 в зацепление и передачи крутящего момента.

Например, можно использовать стопорную гайку 9 на конце гребного вала для удержания и фиксации гребного винта на гребном валу, при закручивании стопорной гайки 9 происходит перемещение полумуфт навстречу друг другу.

Дополнительно можно применить пружину 10 сжатия между стопорной гайкой 8 и подвижной в продольном направлении ведущей 2 и(или) ведомой 4 полумуфтой. Пружина 10 воздействует на полумуфту и при срезания штифта-шпонки 6 сближает полумуфты 2, 4 для вхождения в зацепление торцевых шлицов и/или кулачков 8 и передачи крутящего момента между полумуфтами.

Если торцевые шлицы выполнить, например, треугольными или трапецеидальными с наклонными боковыми гранями, то возможно работа предохранительной муфты в автоматическом режиме. При превышении некоторой величины крутящего момента будет возникать результирующая отталкивающая сила на торцевых шлицах, которая превысит усилие пружины, полумуфты будут расходиться друг от друга в продольном, осевом направлении и выведут свои торцевые шлицы из зацепления, это позволит муфтам проворачиваться относительно друг друга.

Также возможно конструктивное решение - наличие дополнительной гайки 11 вместе со стопорной гайкой 9 на конце гребного вала 3. Дополнительная гайка 11 накручивается на стопорную гайку 9 или на хвостовик гребного вала 3 между стопорной гайкой 9 и полумуфтой гребного винта, дополнительная гайка 11 при вращении перемещается вдоль оси гребного вала. Такое решение, при фиксации шплинтом основной гайки 9 на гребном валу от откручивания и при срезании штифта-шпонки 6, позволит путем закручивания дополнительной гайки 11 сблизить ведущую и ведомую полумуфты 2, 4 для вхождения в зацепление торцевых шлицов 8 и передачи крутящего момента между полумуфтами.

Осуществление изобретения

Гребной винт с предохранительной муфтой содержит корпус-ступицу 1 гребного винта, ведущую полумуфту 2, которая одевается на гребной вал 3, входит в зацепление посредством продольных шлицов и воспринимает от него крутящий момент. В общем случае способ зацепления ведущей полумуфты 2 с гребным валом 3 для передачи крутящего момента может быть различным - при помощи шпонки и(или) поперечного штифта и(или) другим способом.

Ведомая полумуфта 4 воспринимает крутящий момент от ведущей полумуфты 2, ведущая и ведомая полумуфта обращены друг к другу своими торцами, предохранительный штифт-шпонка 6 для передачи крутящего момента расположен в совместном отверстии ведомой и ведущей полумуфт, ось отверстия примерно параллельна оси гребного вала и винта.

Ведомая полумуфта 4 соединена с корпусом-ступицей 1 гребного винта посредством болтов 7 (как вариант) для передачи крутящего момента на гребной винт. Разъемное соединение ведомой полумуфты 4 и корпуса-ступицы гребного винта 1 позволяет заменить только один корпус-ступицу гребного винта в случае повреждения лопастей и(или) необходимости использовать гребной винт (и корпус-ступицу) с другими характеристиками.

В показанном на рисунке варианте конструкции ведущая полумуфта 2 соединена с гребным валом 3 посредством продольных шлицов для передачи крутящего момента и может перемещаться вдоль своей продольной оси гребного вала и гребного винта. Ведомая полумуфта 4 также может перемещаться вдоль продольной оси на гребном валу вместе с ведущей полумуфтой 2 или отдельно. Таким образом ведущая 2 и(или) ведомая 4 полумуфты могут перемещаться вдоль оси гребного вала для сближения друг с другом своими торцевыми поверхностями.

Порядок расположения ведущей и ведомой полумуфты по оси на гребном валу может быть различным - например, ведущая полумуфта 2 может быть расположена позади ведомой полумуфты 4, ближе к концу гребного вала 2, или наоборот.

Для сборки гребного винта с предохранительной муфтой в ведущую полумуфту 2 вставляется штифт-шпонка 6, далее корпус-ступица гребного винта 1 вместе с ведомой полумуфтой 4 одеваются на ведущую полумуфту 2 так, чтобы отверстия под штифт-шпонку в полумуфтах располагались напротив друг друга, штифт-шпонка занимает место в совместном отверстии одновременно в двух полумуфтах. Далее гребной винт вместе с предохранительной муфтой, как одно целое, одевается на гребной вал 3. В таком состоянии гребной винт способен воспринимать крутящий момент от гребного вала и находится в работоспособном состоянии.

Ведущая полумуфта 2 и(или) ведомая может содержать в своем составе демпфер 5 для сглаживания пиков крутящего момента в момент включения хода и начала вращения гребного вала.

Как один из вариантов, конструкция демпфера 5 выполнена в виде втулки из эластичного материала, который расположен в зазоре между двумя отдельными (ведущей и ведомой) цилиндрическими втулками ведущей полумуфты 2, и материал демпфера сцеплен с поверхностью втулок.

Другой вариант конструкции демпфера - на поверхности цилиндрических втулок 2 полумуфты выполнены продольные ребра-выступы, которые обращены в сторону друг друга, между ребрами-выступами в кольцевом зазоре между втулками расположен элемент из эластичного, упругого материала.

Демпфер может располагаться в составе ведущей и(или) ведомой полумуфты и иметь другую конструкцию.

Для повышения удобства эксплуатации и замены штифта-шпонки 6 можно повторно использовать часть срезанного штифта-шпонки для передачи крутящего момента между полумуфтами. Для этого имеется специальная конструкция совместного отверстия в полумуфтах под штифт-шпонку 6 и(или) выполнено дополнительное совместное отверстие уменьшенной длины в полумуфтах (примерно равное длине части срезанного штифта-шпонки). Укороченное совместное отверстие выполняется аналогично основному отверстию под штифт-шпонку или выполняется только одно укороченное отверстие в одной полумуфте.

Как вариант, специальная конструкция совместного отверстия предусматривает выполнение короткого отверстия в одной полумуфте и в несколько раз более длинного отверстия в другой полумуфте. В коротком отверстии полумуфты может находиться выступающий элемент-фиксатор их эластичного, упругого материала (например, резиновой кольцо в проточке внутри отверстия), который удерживает вставленный в отверстие штифт-шпонку. Изначально используется длинный штифт-шпонка в соответствии с полной длиной совместного отверстия в двух полумуфтах. После срезания штифта-шпонки 6 часть штифта-шпонки вставляется в короткое отверстие полумуфты. Благодаря наличию элемента-фиксатора в коротком отверстии полумуфты, укороченный штифт-шпонка фиксируется в отверстии и не может провалиться в длинное отверстие другой полумуфты, потеряв способность передавать крутящий момент между полумуфтами.

Для повышения безопасности эксплуатации гребного винта и предохранительной муфты имеется механизм (конструкция) для зацепления ведущей и ведомой полумуфт 2, 4 и передачи крутящего момента между ними в случае срезания и(или) отсутствия штифта-шпонки б. Как вариант такой конструкции - имеются торцевые шлицы и/или кулачки 8 на торцах полумуфт.

При передаче крутящего момента между полумуфтами 2, 4 посредством штифта-шпонки 6 вершины-выступы торцевых шлицев и/или кулачков 8 полумуфт располагаются напротив друг друга и не могут передавать крутящий момент. После срезания предохранительного штифта-шпонки 6 ведущая полумуфта 1, благодаря зацеплению с гребным валом 3 посредством продольных шлицов, может быть перемещена вдоль оси гребного винта с одновременным поворотом относительно ведомой полумуфты 4 для вхождения торцевых шлицов и(или) кулачков 8 в зацепление и передачи крутящего момента.

Как вариант, имеется стопорная гайки 9, она расположена на конце гребного вала 3 для удержания и фиксации гребного винта на гребном валу, при закручивании стопорной гайки 9 полумуфты могут перемещаться навстречу друг другу. Наличие стопорной гайки 9 не является обязательным условием для обеспечения работоспособности изначального варианта конструкции.

Дополнительно можно использовать пружину сжатия 10 (тип пружины может быть различный) между стопорной гайкой 9 и подвижной в продольном направлении полумуфтой 2. Пружины 10 сжатия находится между стопорной гайкой 9 и подвижной в продольном направлении ведущей полумуфтой. При срезании штифта-шпонки пружина 10 воздействует на полумуфту 2 и сближает полумуфты 2, 4 для вхождения в зацепление торцевых шлицов и/или кулачков 8.

Если торцевые шлицы выполнить, например, треугольными или трапецеидальными с наклонными боковыми гранями, то возможна работа предохранительной муфты в автоматическом режиме. При превышении некоторой величины крутящего момента отталкивающая сила на торцевых шлицах превысит усилие пружины 10, и полумуфты будут расходиться друг от друга в осевом направлении и выведут торцевые шлицы из зацепления.

Другим вариантом развития конструкции является наличие дополнительной гайки 11 вместе со стопорной гайкой 9, дополнительная гайка 11 накручивается на стопорную гайку 9 и(или) на хвостовик гребного вала 3 между стопорной гайкой 9 и гребным винтом, дополнительная гайка при вращении перемещается вдоль оси гребного вала. При фиксации шплинтом основной гайки 9 на гребном валу от откручивания и при срезании штифта-шпонки 6, вращение дополнительной гайки 9 позволяет сблизить ведущую 2 и ведомую 4 полумуфты для вхождения в зацепление торцевых шлицов 8 и передачи крутящего момента между полумуфтами.

Изобретение относится к судостроению, а именно к винтовым движителям с предохранительной муфтой для использования в подвесных лодочных моторах. Гребной винт с предохранительной муфтой содержит корпус-ступицу гребного винта, штифт-шпонку и ведущую и ведомую полумуфты. Ведущая полумуфта надета на гребной вал, входит в зацепление и воспринимает крутящий момент гребного вала. Ведомая полумуфта соединена с корпусом-ступицей гребного винта и передает крутящий момент на гребной винт. Ведущая и ведомая полумуфты обращены друг к другу своими торцами. Совместное отверстие в полумуфтах под штифт-шпонку проходит через торцевые поверхности полумуфт. Ось отверстия расположена параллельно или под углом до 15-20° к оси гребного винта. Штифт-шпонка расположен в отверстии одновременно в ведомой и ведущей полумуфтах для передачи крутящего момента между полумуфтами. Достигается простота замены штифта-шпонки и установки гребного винта на гребной вал. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гребной винт с предохранительной муфтой, содержащий корпус-ступицу гребного винта, отличающийся тем, что имеется ведущая полумуфта, которая надета на гребной вал, входит в зацепление и воспринимает крутящий момент гребного вала, имеется ведомая полумуфта, ведомая полумуфта соединена с корпусом-ступицей гребного винта и передает крутящий момент на гребной винт, ведущая и ведомая полумуфты обращены друг к другу своими торцами, совместное отверстие в полумуфтах под штифт-шпонку проходит через торцевые поверхности полумуфт, ось отверстия расположена параллельно или под углом до 15-20° к оси гребного винта, штифт-шпонка расположен в отверстии одновременно в ведомой и ведущей полумуфтах для передачи крутящего момента между полумуфтами.

2. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.1, отличающийся тем, что ведомая и/или ведущая полумуфта содержит демпфер крутящего момента.

3. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.1, отличающийся тем, что имеется конструкция совместного отверстия в полумуфтах и/или дополнительное совместное отверстие уменьшенной длины в полумуфтах, что позволяет использовать укороченную часть штифта-шпонки после срезания для передачи крутящего момента между полумуфтами.

4. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.1, отличающийся тем, что имеется механизм для зацепления ведущей и ведомой полумуфты и передачи крутящего момента между ними в случае срезания и/или отсутствия штифта-шпонки.

5. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.4, отличающийся тем, что механизм зацепления и передачи крутящего момента ведущей и ведомой полумуфт выполнен в виде торцевых шлицов и/или кулачков на торцах полумуфт.

6. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.5, отличающийся тем, что имеется стопорная гайка на конце гребного вала, пружина сжатия между стопорной гайкой и подвижной в продольном направлении ведущей и/или ведомой полумуфтой.

7. Гребной винт с предохранительной муфтой по п.5, отличающийся тем, что содержит дополнительную гайку вместе со стопорной гайкой на конце гребного вала, дополнительная гайка накручена на стопорную гайку или на хвостовик гребного вала между стопорной гайкой и гребным винтом, дополнительная гайка при вращении перемещается вдоль оси гребного вала и воздействует на полумуфту и/или гребной винт.