转叶式舵机装配式转子结构及其叶片弧面的加工方法

摘要

一种转叶式舵机装配式转子结构，包括转子及其上设置的叶片，叶片与舵机壳体密封配合；所述转子呈圆柱结构，转子的中部与舵杆传动配合，转子的外圆周上均匀设置有至少两个叶片，所述叶片的两侧各通过至少两个连接螺栓与转子的外圆周面相连接；所述叶片的横截面为凸字形，叶片的正面与背面均为圆弧面，所述叶片上开设有贯通叶片顶面、正面和底面的密封条槽，所述密封条槽内设置有密封条，所述叶片通过密封条与舵机壳体密封配合。本设计不仅转子加工精度高、高舵机的稳舵性优，而且加工方法简单生产成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及液压舵机，尤其涉及一种转叶式舵机装配式转子结构及其叶片弧面的加工方法，具体适用于降低转子加工难度和生产成本。

背景技术

操舵装置是保证船舶安全航行的重要设备，用来保持或改变船舶的航向。大型转叶式舵机是一种新型的操舵装置，其工作原理类似于叶片式液压马达，将液压能转化为机械能，最后的输出是转子的转动，而转子与舵杆通过过盈连接或其他方式连接，转子的转动带动舵杆的转动，从而实现操舵；大型转叶式舵机以其体积小、重量轻、占地空间小、安装简洁、维护方便、机械效率高、能量消耗少等优点深受用户青睐。

目前，转叶式舵机的结构主要有两种形式，一种是球形的主要用于中小型船舶，另一种是圆柱形，叶片为矩形，大型转叶式舵机均为圆柱形结构，圆柱形结构主要为了满足舵机与舵杆之间的连接要求，运用于大型船舶的转叶式舵机均为圆柱形结构。

大型转叶式舵机的转子作为关键零件是舵机扭矩的输出端，同时，转子内部集成有油道。目前，国内外大型转叶式舵机的转子采用整体式结构，这样使整个零件成为异形体，并且转子圆柱面表面粗糙度和形状公差要求很高，加工难度大，需要加工中心才能完成，并且很难保证零件的加工质量复合设计要求，同时，由于加工中心的工时费率昂贵，大大增加了整个产品的加工工艺成本。

由于转子圆弧面直接与定子密封槽内的密封件接触，圆弧面表面的粗糙度和形状公差直接影响到密封效果和密封件的使用寿命，转子密封效果的好坏直接反映大型转叶式舵机的稳舵性能，稳舵，就是转舵在某一舵角时，舵机能克服风、浪、流等作用在舵叶上的外力而保持舵角不发生改变，而使船舶按照设定的舵角航行，当舵机转到某一设定舵角停止转舵时液压油会因为转子受外力作用时出现一定量的流动，这时，转子发生转动，舵角发生改变，导致船舶航行方向改变，对船舶的安全航行带来一定影响；如果转子三段圆弧面的表面粗糙度和形状公差精度不够，会加大密封件的磨损，降低密封件的使用寿命，故转子的加工质量直接影响了整个舵机的使用性能。

中国专利申请公布号为CN103982680A，申请公布日为2014年8月13日的发明专利公开了一种梭阀及由梭阀组装的转叶式舵机，所述梭阀包括阀体和阀座，阀体两端设有阀体腔，阀体腔中配有空心阀座；阀体的侧壁上设有环形密封凸堰，阀体中设有纵向油道和横向油道，纵向油道中设有弹簧和密封钢珠，横向油道的出口位于环形密封凸堰之间；所述由梭阀组装的转叶式舵机，包括含有转叶的转子、定子和静叶，转叶和静叶相间排列并将的转子和定子之间的间隙分割成依次排列的密闭空间，相邻的密闭空间分别为A腔室和B腔室；转叶与定子的结合部以及静叶与转子的结合部均至少设有一道密封槽，密封槽中配有密封条；所述的梭阀安装在位于A、B腔室之间的转叶和静叶上，A、B腔室在换向阀的控制下，或作为高压腔或作为回油腔。虽然该发明能够提高转子密封性，但其仍存在以下缺陷：

该发明为整体式转子采用铸造毛坯制造，其尺寸精度较低，表面较为粗糙，容易降低转子的密封性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的转子尺寸精度低的问题，提供了一种转子尺寸精高的转叶式舵机装配式转子及其叶片弧面的加工方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种转叶式舵机装配式转子结构，包括转子及其上设置的叶片，叶片与舵机壳体密封配合；

所述转子呈圆柱结构，转子的中部与舵杆传动配合，转子的外圆周上均匀设置有至少两个叶片，所述叶片的两侧各通过至少两个连接螺栓与转子的外圆周面相连接。

所述叶片的横截面为凸字形，叶片的正面与背面均为圆弧面，所述叶片上开设有贯通叶片顶面、正面和底面的密封条槽，所述密封条槽内设置有密封条，所述叶片通过密封条与舵机壳体密封配合。

所述叶片平行设有上设置有两个密封条槽，所述两个密封条槽沿叶片的中轴线对称设置。

所述叶片与转子之间设置有长键，长键通过至少两个螺栓与转子螺纹连接。

所述叶片的两侧各通过四个连接螺栓与转子的外圆周面相连接。

一种转叶式舵机装配式转子结构叶片弧面的加工方法，其特征在于：

所述加工方法包括以下步骤：

第一步：安装，取多个叶片毛坯，所述叶片毛坯的横截面为凸字形，叶片毛坯的正面与背面均为平面，将多个叶片毛坯放置在两个叶片加工法兰之间，所述叶片加工法兰的内圆周半径等于转子的半径，所述叶片加工法兰的外圆周半径为叶片正面弧面的加工要求半径，所述叶片加工法兰上均匀分布有多个固定槽，所述固定槽分别与叶片毛坯的顶面或底面相配合，固定槽的中轴线沿法兰半径方向排布，将叶片毛坯的顶部和底部分别固定在上、下两个叶片加工法兰的固定槽内，待叶片加工法兰上所有的固定槽内均放有叶片毛坯时，则安装完成；

第二步：点焊，将第一步安装完成的成品进行点焊，确保两个叶片加工法兰与每一个叶片毛坯之间均连接牢固，则点焊完成；

第三步：车削，将第二步完成的成品安装到车床上，以叶片加工法兰为参照对叶片毛坯进行车削，待测量叶片毛坯弧面符合要求后拆除叶片加工法兰，此时叶片弧面加工完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种转叶式舵机装配式转子结构中的将转子与叶片分开制造，然后装配到一起能够有效的提高舵机转子的精度，整体结构式的转子需要在数量加工中心上才能完成，由于加工中心采用非连续切削，造成其成品的表面粗糙度和公差不符合舵机的使用要求，磨损舵机密封件，缩短舵机使用寿命；而本设计采用分体式结构转子，转子和叶片均可通过车床等设备精细加工，极大地提高了整个零件的表面质量，使零件的表面粗糙度更加符合舵机的密封要求，降低了舵机密封件的磨损率，提高了舵机的密封性能，延长了舵机的使用寿命，降低了转子的制造成本，提高舵机的稳舵性能。因此，本设计的转子加工精度高、表面质量优，使用寿命长。

2、本发明一种转叶式舵机装配式转子结构中叶片上装有密封条，能够有效提高转子的密封性能。因此，本设计密封性能好。

3、本发明一种转叶式舵机装配式转子结构中叶片通过螺栓和键的方式固定，固定牢固，长键通过至少两个螺栓与转子螺纹连接，长键承受了叶片侧面的液压油的压力，螺栓主要承受拉力保证叶片不发生倾覆，有效提高本设计的连接可靠性。因此，连接可靠性高、稳定性好。

4、本发明一种转叶式舵机装配式转子结构的叶片在制作时利用叶片加工法兰的结构，将难以加工的弧面精确定位，仅用普通车床即可完成弧面的加工，有效提高了加工的精确度，缩短的加工用时，降低了生产成本，提高了生产效率。因此，本设计加工精度高、生产成本少、生产效率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的总装图。

图3是图1中转子的结构示意图。

图4是图1中叶片的结构示意图。

图5是图4的A-A向剖视图。

图6是图4的仰视图。

图7是本发明叶片加工法兰的结构示意图。

图8是叶片加工法兰的安装示意图。

图中：转子1、叶片2、密封条槽21、连接螺栓3、长键4、密封条5、叶片加工法兰6、固定槽61、舵机壳体7。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图7，一种转叶式舵机装配式转子结构，包括转子1及其上设置的叶片2，叶片2与舵机壳体密封7配合；

所述转子1呈圆柱结构，转子1的中部与舵杆传动配合，转子1的外圆周上均匀设置有至少两个叶片2，所述叶片2的两侧各通过至少两个连接螺栓3与转子1的外圆周面相连接。

所述叶片2的横截面为凸字形，叶片2的正面与背面均为圆弧面，所述叶片2上开设有贯通叶片2顶面、正面和底面的密封条槽21，所述密封条槽21内设置有密封条5，所述叶片2通过密封条5与舵机壳体7密封配合。

所述叶片2平行设有上设置有两个密封条槽21，所述两个密封条槽21沿叶片2的中轴线对称设置。

所述叶片2与转子1之间设置有长键4，长键4通过至少两个螺栓与转子1螺纹连接。

所述叶片2的两侧各通过四个连接螺栓3与转子1的外圆周面相连接。

一种转叶式舵机装配式转子结构叶片弧面的加工方法，其特征在于：

所述加工方法包括以下步骤：

第一步：安装，取多个叶片毛坯，所述叶片毛坯的横截面为凸字形，叶片毛坯的正面与背面均为平面，将多个叶片毛坯放置在两个叶片加工法兰6之间，所述叶片加工法兰6的内圆周半径等于转子1的半径，所述叶片加工法兰6的外圆周半径为叶片2正面弧面的加工要求半径，所述叶片加工法兰6上均匀分布有多个固定槽61，所述固定槽61分别与叶片毛坯的顶面或底面相配合，固定槽61的中轴线沿法兰半径方向排布，将叶片毛坯的顶部和底部分别固定在上、下两个叶片加工法兰6的固定槽内，待叶片加工法兰6上所有的固定槽61内均放有叶片毛坯时，则安装完成；

第二步：点焊，将第一步安装完成的成品进行点焊，确保两个叶片加工法兰6与每一个叶片毛坯之间均连接牢固，则点焊完成；

第三步：车削，将第二步完成的成品安装到车床上，以叶片加工法兰6为参照对叶片毛坯进行车削，待测量叶片毛坯弧面符合要求后拆除叶片加工法兰6，此时叶片弧面加工完成。

本发明的原理说明如下：

本设计采用车床制造，使叶片2表面的粗糙度更加符合舵机的要求，而整体结构式的转子需要在数量加工中心上才能完成，由于加工中心是非连续切削，不能保证表面粗糙度和形状公差；而采用本设计分体式结构以后，转子1和叶片2均可通过车并磨削的方法加工，极大地提高了整个零件的表面质量，提高舵机的密封性能，延长了舵机的使用寿命，有效降低了转子的加工工艺成本。

整体结构式的转子需要在数量加工中心上才能完成，而采用本发明创新，只需在普通立式车床即可完成，加工中心的工时费率是普通车床的三倍多，这样大大降低了整个产品的加工制造成本。

本设计的转子1和叶片2均采用车床进行加工，车床属于连续切削机器，能够有效的提高转子1和叶片2的尺寸精度和表面粗糙度，从而提高转子的可靠性，延长舵机的使用寿命。

实施例1：

一种转叶式舵机装配式转子结构，包括转子1及其上设置的叶片2，叶片2与舵机壳体密封7配合；所述转子1呈圆柱结构，转子1的中部与舵杆传动配合，转子1的外圆周上均匀设置有至少两个叶片2，所述叶片2的两侧各通过至少两个连接螺栓3与转子1的外圆周面相连接。

一种转叶式舵机装配式转子结构叶片弧面的加工方法，其特征在于：

所述加工方法包括以下步骤：

第一步：安装，取多个叶片毛坯，所述叶片毛坯的横截面为凸字形，叶片毛坯的正面与背面均为平面，将多个叶片毛坯放置在两个叶片加工法兰6之间，所述叶片加工法兰6的内圆周半径等于转子1的半径，所述叶片加工法兰6的外圆周半径为叶片2正面弧面的加工要求半径，所述叶片加工法兰6上均匀分布有多个固定槽61，所述固定槽61分别与叶片毛坯的顶面或底面相配合，固定槽61的中轴线沿法兰半径方向排布，将叶片毛坯的顶部和底部分别固定在上、下两个叶片加工法兰6的固定槽内，待叶片加工法兰6上所有的固定槽61内均放有叶片毛坯时，则安装完成；

第二步：点焊，将第一步安装完成的成品进行点焊，确保两个叶片加工法兰6与每一个叶片毛坯之间均连接牢固，则点焊完成；

第三步：车削，将第二步完成的成品安装到车床上，以叶片加工法兰6为参照对叶片毛坯进行车削，待测量叶片毛坯弧面符合要求后拆除叶片加工法兰6，此时叶片弧面加工完成。

本方法有效降低转子1和叶片2的加工时间，在我公司的实际产品生产中，加工时间由原来的240小时降低到60小时，大大减少了加工时间。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同其不同之处在于：

所述叶片2的横截面为凸字形，叶片2的正面与背面均为圆弧面，所述叶片2上开设有贯通叶片2顶面、正面和底面的密封条槽21，所述密封条槽21内设置有密封条5，所述叶片2通过密封条5与舵机壳体7密封配合；所述叶片2与转子1之间设置有长键4，长键4通过至少两个螺栓与转子1螺纹连接；所述叶片2的两侧各通过四个连接螺栓3与转子1的外圆周面相连接。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同其不同之处在于：

所述叶片2平行设有上设置有两个密封条槽21，所述两个密封条槽21沿叶片2的中轴线对称设置。