一种具备双向扭矩缓冲的船舶舵柄转向器联动总成的制作方法

本发明涉及船舶操舵装置领域，具体为一种具备双向扭矩缓冲的船舶舵柄转向器联动总成。

背景技术：

1、船舶舵机是控制船舶航向的关键设备，大型邮轮通常采用四撞杆液压舵机，通过四组液压杆驱动舵柄转动，舵柄带动舵轴及舵叶偏转，从而实现船舶转向，在舵柄与舵轴之间通常采用键连接或过盈配合实现刚性传动，在液压杆端部的十字头与舵柄耳板之间通过销轴铰接。

2、然而船舶在恶劣海况下航行时，波浪对舵叶产生巨大的瞬时冲击力，该冲击力依次经舵叶、舵轴、舵柄、销轴、十字头反向传递至液压系统，由于舵柄与舵轴之间以及销轴与舵柄耳板之间通常为刚性配合，缺乏缓冲环节，冲击力直接作用于液压系统，导致油缸内产生液压水击，压力尖峰可达正常工作压力的数倍，极易造成密封件损坏、管路接头泄漏、液压阀件失效等故障；同时，刚性冲击还会造成销轴与衬套的微动磨损、舵柄耳板销孔椭圆化及疲劳开裂，严重时甚至导致销轴断裂，使船舶丧失操纵能力。

3、针对上述问题，现有技术中存在在舵柄与舵轴之间设置缓冲垫或碟簧的方案，通过弹性元件的变形吸收冲击能量，但该类方案存在以下不足：缓冲垫或碟簧直接串联在传力路径中，无论是正常操舵还是受到冲击，弹性元件都会产生压缩变形，导致每次操舵时舵柄相对于销轴或舵轴存在一小段空行程，造成操舵角度误差，影响航向控制精度，尤其在自动舵工况下，空程会导致舵角响应滞后、系统反复修正，加剧磨损并降低航行安全性，此外，现有剪切销式过载保护装置在剪切销剪断后需要停机更换，无法在恶劣海况下快速恢复连接，船舶在等待救援期间面临失控风险。

4、因此，亟需一种既能在恶劣海况下提供双向扭矩缓冲、保护液压系统和机械结构，又能在正常操舵时保持刚性连接、不产生空程误差，且在极端过载保护动作后能够快速恢复连接的船舶舵柄转向器联动总成。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种具备双向扭矩缓冲的船舶舵柄转向器联动总成，以解决现有技术中铰接无缓冲易损坏液压件与弹性缓冲致操舵空程矛盾的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备双向扭矩缓冲的船舶舵柄转向器联动总成，包括舵柄和舵轴，所述舵柄中心设有供舵轴穿设的舵柄轴孔，所述舵柄两端皆设有舵柄耳板，所述舵轴呈环形间隔连接有剪切块，所述舵柄沿径向设置有两组用于限位剪切块的剪切柱，每组所述剪切柱皆沿环向相互间隔三十度，所述剪切柱被切断后会伸出补位，且在补位后会重新限制剪切块，还包括压板，所述压板滑动连接于舵柄耳板，且用于与液压杆的销轴接触，所述压板与舵柄耳板之间设置有压缩缓冲机构，所述舵柄耳板内设置有用于在正常操舵过程中锁定压板的锁定机构。

3、通过采用上述技术方案，伸缩杆控制限位柱锁定或解锁压板，操舵时压板锁死、销轴与耳板刚性传力，消除弹性缓冲导致的操舵空程，非操舵时压板解锁，碟簧压缩吸收波浪冲击，保护液压系统，极端过载时剪切块剪断剪切柱并分度复位，不中断操舵即可实现双向缓冲保护。

4、本发明进一步设置为，所述舵柄沿径向贯通设置有用于容纳剪切柱的第一安装孔，所述剪切柱首端接触舵轴，所述第一安装孔远离舵轴的方向连接有沉头螺母，所述沉头螺母与剪切柱之间设置有第一螺旋压簧，所述剪切柱的长度至少为舵柄轴孔内壁与舵轴外壁间距的两倍。

5、作为优选地，利用第一螺旋压簧顶紧剪切柱。

6、本发明进一步设置为，所述舵轴沿径向间隔设置有摩擦条，所述舵柄轴孔的内壁对应摩擦条的高度呈环形间隔设置有摩擦板。

7、作为优选地，摩擦条与摩擦板之间产生滑动摩擦阻力，将部分冲击动能转化为热能耗散。

8、本发明进一步设置为，所述舵柄轴孔在低于剪切块的高度连接有用于阻挡被切断的剪切柱的残段阻挡环，所述阻挡环与舵轴的间隙小于剪切柱的半径。

9、作为优选地，避免剪切柱的残段掉落进入舵轴与舵柄的间隙。

10、本发明进一步设置为，所述舵柄耳板朝向销轴的一面皆设置有压板，所述压板远离销轴的一面固定连接有导向柱与压柱，所述导向柱与压柱处于不同高度，且皆滑动连接于舵柄耳板，所述压板与舵柄耳板之间设置有与压柱同轴的碟簧。

11、作为优选地，导向柱用于导向压板滑动。

12、本发明进一步设置为，所述舵柄耳板在正交于压柱轴线的方向滑动连接有限位柱，所述限位柱靠近舵轴的一端连接有第二螺旋压簧，且另一端连接有用于控制限位柱沿自身轴线滑动的伸缩杆。

13、作为优选地，通过伸缩杆控制限位柱滑动，从而改变对于压板的限制状态。

14、本发明进一步设置为，所述限位柱朝向压柱的方向设置有配合缺口，所述配合缺口未与压柱对齐时，所述碟簧处于未被压缩状态，且压板处于被锁定状态。

15、作为优选地，配合缺口与压柱对齐时，能够留出一段压板的位移空间，压板受压时会压缩碟簧，压柱进入配合缺口后依然会被限位柱限制无法继续滑动，保障碟簧不会被过度压缩变形。

16、本发明进一步设置为，所述剪切柱在完成最后一次被剪切块截断后，所余长度大于单次被截断长度的五分之三，且小于单次被截断长度的五分之四。

17、作为优选地，令剪切柱能够快速换新。

18、本发明进一步设置为，所述舵柄耳板在压板两侧的位置皆固定连接有用于限位压板的限位板，所述限位柱的配合缺口未对齐压柱时，所述限位板与限位柱共同锁定压板。

19、作为优选地，限位板用于防止压板在受碟簧复原弹力的作用下过度位移。

20、本发明进一步设置为，所述舵轴沿平行于自身轴线的方向分别对应剪切块与摩擦条设置有第一安装槽与第二安装槽，所述舵轴还在第一安装槽的顶面连接有用于定位剪切块的压环。

21、作为优选地，便于摩擦条与剪切块的换新。

22、综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

23、1、本发明通过伸缩杆控制限位柱锁定或解锁压板，操舵时压板锁死、销轴与耳板刚性传力，消除弹性缓冲导致的操舵空程，非操舵时压板解锁，碟簧压缩吸收波浪冲击，保护液压系统，极端过载时剪切块剪断剪切柱并分度复位，不中断操舵即可实现双向缓冲保护。

24、2、本发明通过在舵柄与舵轴之间设置剪切柱与剪切块配合的过载保护机构，在舵柄耳板与销轴之间设置压板配合碟簧的缓冲机构，形成两级保护体系，轻微冲击由碟簧压缩吸收，极端过载由剪切柱剪断卸荷，两级保护阈值递进，覆盖从日常波浪扰动到极端巨浪冲击的全工况载荷范围。

25、3、本发明通过在需要操舵时，伸缩杆驱动限位柱滑动，将压板锁定，使舵柄耳板与销轴之间保持刚性连接，碟簧不参与变形，从而保证操舵角度精确可控，彻底消除了现有技术中弹性元件直接串联在传力路径中所导致的每次操舵均存在空程误差的问题。

26、4、本发明通过在非操舵的常态航行中，伸缩杆复位，限位柱解除对压板的锁定，压板可沿导向柱滑动并压缩碟簧，使舵柄耳板与销轴之间具有缓冲余量，能够有效缓解波浪引起的小范围冲击，减少销轴和衬套的微动磨损，延长液压系统密封件和阀件的使用寿命。

27、5、本发明当舵轴扭矩过载时，剪切块切断一组剪切柱，舵轴相对舵柄转动30度后受下一组剪切柱阻挡而停止，被切断的剪切柱在第一螺旋压簧的弹力作用下自动伸出，限制剪切块反向转动，由于船舶操舵角度通常为正负35度，30度的转位仍保留5度反向操作角及40度正向操舵角度，船舶无需停船维修即可继续操舵脱离危险海域。

28、6、本发明通过在剪切块剪断剪切柱后，舵轴相对舵柄转动过程中，摩擦条与摩擦板之间产生滑动摩擦阻力，将部分冲击动能转化为热能耗散，使舵轴平稳减速，避免扭矩突然释放造成二次冲击。