[發(fā)明專利]用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承

有效

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• 申請日: 2016-07-11
• 公開（公告）號: CN106015323B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉正林;王建;歐陽武;梁興鑫;嚴新平
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F16C23/02
• 分類號: F16C23/02;F16C33/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發(fā)明涉及船舶推進器領域，具體地指一種可同時承擔徑向力和軸向力并用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承。

背景技術

無軸輪緣推進器是一種將螺旋槳葉一端直接安裝在永磁電機的環(huán)形轉(zhuǎn)子上，通過電機驅(qū)動槳葉旋轉(zhuǎn)，從而對艦艇起到推進作用。用電能傳遞推進功率代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復雜軸系傳遞機械功率的推進方式，因其推進噪聲比泵噴推進器等要小的多，可大大提高艦艇的隱身性能，所以近十幾年來美國海軍對輪緣推進器的投入非常之大。在無軸輪緣推進器中，軸承既要承擔徑向力又要承擔來自螺旋槳的推力，亦即軸向力。又由于輪緣推進器的導管布置給軸承留下的空間非常小，所以軸承是阻礙大功率輪緣推進器發(fā)展和實現(xiàn)的瓶頸之一。

國際專利《組合徑向-軸向滑動軸承》(公布號WO01/20168)公布的一個徑向軸承和兩個推力軸承的布置方案，是徑向軸承和軸向軸承的組合并不是真正的一體式軸承。這種布置方案是目前輪緣推進器研發(fā)及應用中最為常見的布置方式，雖然能夠在一定程度上解決問題，但結(jié)構(gòu)復雜，零部件多，所以其可靠性較低是顯而易見的，振動噪聲水平也可見一斑。

相對于此，本發(fā)明將徑向軸承和推力軸承融為一體，摒棄其他專利或?qū)嶋H應用中多個軸承布置的方案，化繁為簡，軸承采用球面接觸，增大了接觸面積，可提升其承載能力的同時節(jié)省的安裝空間，應用在無軸輪緣推進器中可以保證同時承擔徑向力和軸向力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：為了克服無軸輪緣推進器中需要同時承擔徑向力和軸向力的滑動軸承的問題，并且摒棄以往多個徑向軸承和推力軸承的布置方案零部件多、結(jié)構(gòu)復雜的缺陷，提供一種將徑向軸承和推力軸承融為一體的用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承。

本發(fā)明為解決上述技術問題擬采用以下技術方案：

本發(fā)明提供的用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承，其主要由依次連接的金屬瓦基體、壓力盤、軸，以及和金屬瓦基體相連的橡膠內(nèi)襯組成。

所述的金屬瓦基體是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面是球面，該球面半徑與橡膠內(nèi)襯的接觸面相同。

所述的橡膠內(nèi)襯，材質(zhì)為丁腈橡膠，其通過硫化工藝緊密結(jié)合在金屬瓦基體的球面上而成。

所述的橡膠內(nèi)襯，其徑向截面的厚度是均勻一致的，可以保證軸承的承載力均勻分布在軸承上。

所述的橡膠內(nèi)襯，設有多個均布的使軸承在工作過程中產(chǎn)生壓差作用的螺旋槽，該螺旋槽通過硫化工藝實現(xiàn)。

所述壓力盤與橡膠內(nèi)襯接觸面為球面，且二者球面半徑相同。

所述壓力盤的球面是在車床上加工之后采取研磨工藝對球面進行粗糙度處理，保證壓力盤與橡膠內(nèi)襯接觸面可光滑接觸。

在船舶無軸輪緣驅(qū)動器開始工作，當橡膠內(nèi)襯和軸的相對轉(zhuǎn)速達到二者之間形成水膜值時，促進動壓潤滑產(chǎn)生。

本發(fā)明提供的上述的無軸輪緣推進器水潤滑球面軸承，其用途是：在選擇無軸輪緣推進器的艦船上應用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下主要的優(yōu)點：

1.由于橡膠內(nèi)襯和壓力盤的接觸面為球面，故可以同時承擔徑向力和軸向力。

2.由于軸承呈球面接觸，所以球面相對錐型面增大了軸承的承載面積，在同樣的安裝空間內(nèi)可增大承載面積，球面軸承的設計也提升了水潤滑軸承的承載能力。

3.球面螺旋槽的設置使水潤滑軸承工作時起到泵吸作用，有利于提升軸承的吸入能力，潤滑介質(zhì)能夠更易進入軸承，在水膜壓力場峰值會出現(xiàn)在螺旋槽的尖角處，水膜壓力由此向軸承的內(nèi)徑、外徑逐漸遞減，如此軸承外徑附近區(qū)域便會出現(xiàn)部分負壓區(qū)，該負壓去的存在有利于吸入軸承外的液體，既可以保證冷卻軸承也以保證軸承內(nèi)有充分的水量構(gòu)成完整的水膜，更好地促進動壓潤滑產(chǎn)生。

4.球面軸承是一體式設計，較傳統(tǒng)的徑向軸承和推力軸承的布置沒有了直角的存在，可使軸承在淺水區(qū)域工作而不受泥沙等的影響。

附圖說明

圖1是用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是橡膠內(nèi)襯水槽示意圖；

圖3是用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承軸向界面示意圖。

圖中：1.金屬瓦基體；2.橡膠內(nèi)襯；21.螺旋槽；3.壓力盤；4.軸。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的用于船舶無軸輪緣推進器的水潤滑球面軸承(簡稱軸承)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由依次連接的金屬瓦基體1、壓力盤3、軸4，以及和金屬瓦基體1相連的橡膠內(nèi)襯2組成。