CN102372074A - 鳍执行机构组合式支承结构 - Google Patents

Abstract

一种鳍执行机构组合式支承结构，主要解决提高支承性能，减小机构尺寸和重量等技术问题，其采用技术方案是：在鳍轴轴身的外支承段上设置有一向心关节轴承，构成鳍执行机构关节轴节和滚动轴承组合式支承结构，适用于各式大型超大型减减摇鳍装置的执行机构。

Description

鳍执行机构组合式支承结构

技术领域：

本发明涉及一种减少船只横摇运动的设备，特别是一种该设备的组件。

背景技术：

减摇鳍在各类船舶中广泛应用，该设备的执行机构中鳍轴及其支承是重要组成部分，该执行机构为适应鳍的最佳工作状态，沿轴均呈倾斜状态布设，此时鳍轴的支承部件除承受鳍水动力产生的径向作用力以外，还需要承受鳍轴组和鳍的合成重力沿轴向的分力，为适应这一力系的特点，在中小型减摇鳍执行机构中，广泛采用双滚动轴承的支承方式，即由两个双列圆锥滚子轴承组合的结构，这类轴承既能承受以径向载荷为主的径向和轴向载荷，而且支承刚度强，旋转精度高，该结构的布设特点是：在鳍轴的端部内支承段设有一规格较小的双列圆锥滚子轴承，其外圈采用动配合，主要用以承载径向载荷，也有利方便装配，该较小轴承通常采用油润滑，即利用注存在十字头本体内腔的润滑油润滑小轴承；在鳍轴的近鳍叶处外支承段，设有一规格较大的双列圆锥滚子轴承，主要用以承载以径向载荷为主的径向和轴向载荷，该大轴承通常采用油脂润滑，因而在该轴承邻十字头本体内腔一侧设有防该腔内润滑油外渗的密封隔套结构，在该轴承邻海水一侧设有特殊结构的密封组件；但是，在大型或超大型减摇鳍上，如其执行机构的鳍轴支承仍然采用现有的上述双圆锥滚子轴承组合结构，将会带来下列问题：

1.减摇鳍执行机构尺寸、重量过大——标准的大规格圆锥滚子轴承的外径较大，如以支承轴径Φ670mm执行机构为例，大规格标准双列圆锥滚子轴承的外径为1090mm，按此尺寸设计十字头及鳍箱，该鳍箱上、下板距离将达2000mm，随之执行机构的尺寸和重量大幅增加，使用者在技术上或经济上均无法接受这种不协调的结构方案；

2.结构复杂化——由于轴承外径的增大，轴承和十字头本体内腔的密封，以及轴承和舷外海水之间的密封，均会带来更多的问题，必须采用结构更为复杂的密封；

3.维护不方便——大规格滚动轴承以油脂润滑操作繁琐，增加维护工作量，其鳍轴端小轴承利用十字头本体内腔贮油润滑会带来注油麻烦；

4.综合上述各因素，减摇鳍执行机构的制作和使用成本均会由此而明显增加。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的鳍执行机构组合式支承结构，它能提高支承性能减小鳍执行机构的尺寸和重量，简化支承结构，安装、维护方便，并具有良好经济效益。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

鳍执行机构组合式支承结构包括有鳍轴，该鳍轴的内支承段上设置有一双列圆锥滚子轴承，在鳍轴外支承段外侧的轴套上设置有密封组件，该密封组件及其密封压盖固设在支座的外座体，其特点是：在鳍轴轴身的外支承段上设置有一向心关节轴承，构成鳍执行机构关节轴承和滚动轴承组合式支承结构。向心关节轴承承受径向载荷和轴向载荷，其允许轴向载荷角度差可达6～10°，向心关节轴承具调心功能。

本发明采用向心关节轴承，充分发挥其特点，使鳍和鳍轴的重力分量引起的轴向力均由关节轴承承受，改善内支承段上双列圆锥滚子轴承的承载条件，其调心功能，当作用在关节轴承外侧的载荷使鳍轴在关节轴承处能产生一定的角度变形，不会出现关节轴承沿轴向不均磨损，从而明显改善组合支承的性能；向心关节轴承较小的径向结构尺寸，可大大减小鳍执行机构主体尺寸和重量，关节轴承采用自润滑膜，无需润滑介质，内支承段轴承采用注脂润滑，明显简化组合支承的结构，大尺寸的关节轴承安装采用动配合，再结合润滑方式的改善，使组合支承的安装和维护条件大大改善，综合上述各因素，组合支承的制作成本和使用支出将得到大幅下降。

附图说明：

图1是本发明鳍执行机构组合式支承结构纵剖视示意图。

图2是图1中部分结构局部放大示意图。

图3是图1中向心关节轴承纵剖视示意图。

图4是图3中A向视图。

图5是图3中B向视图。

具体实施方式：

参照图1，鳍执行机构组合式支承结构包括有鳍轴1、支座2、双列圆锥滚子轴承3、十字头箱4、向心关节轴承5、密封组件6和轴套7，其中：

鳍轴1，其结构和现有技术相同或相似，包括有轴身11、外支承段12、内支承段13，外支承段12上设置有向心关节轴承5，内支承段13上设置有双列圆锥滚子轴承3。

支座2，其结构和现有技术相同或相似，其外座体11的外轴承孔22内安装有向心关节轴承5，外轴承孔22和向心关节轴承5的外圈51呈动配合，使向心关节轴承5在支承2的安装操作大大简化，和现有结构滚动轴承在支座2上采用紧配合比较，不仅加工、装配省时省力，而且其操作支出也大大降低，其内轴承孔22中装设有双列圆锥滚子轴承3。

双列圆锥滚子轴承3，其结构和现有技术相同或相似，本发明的特点是，由于采用向心关节轴承5，双列圆锥滚子轴承3的外圈采用浮动(动配合)的安装方式，该轴承仅承受径向力，可明显改善其承载条件，并在此条件下，双列圆锥滚子轴承3采用油脂润滑，采用一隔套31，将轴承腔和十字头内腔隔开，该隔套31内孔套设在鳍轴1上，其外圆柱面和支座2内轴承孔23配合，在隔套31的内、外圆上可设置O型密封圈，防止润滑脂外泄；采用润滑脂润滑方式，可减轻维护工作负担，因为在十字头箱的内腔中不再需要像中小型鳍执行机构那样加注润滑油。

向心关节轴承5，是本发明的主要技术特征，其结构和功能均和现有非标设计的向心关节轴承相同或相似，如图1、2所示，该轴承包括有外圈51和内圈52，外、内圈51、52之间呈球面接触，在接触上设置有自润滑膜，无需润滑介质，既简化组合支承的结构，又方便船上的维护；其中：

外圈51的外圈体511是一具有球形孔的圆筒状构件，该外圈体511的外圆柱面512是和支座2外轴承孔22接触的配合面，本发明采用动配合，可方便大规格向心关节轴承5安装；

在外圈51的外圈体511的外端(即近密封组件6的一端)，设置有一组防转键槽513，用以防止外圈51转动改善轴承的承载条件，如图3、4、5所示，各防转键槽513在外圈体511外端的周向呈均匀分布，其数量可为2～8个，可视外圈51的直径大小选定，防转键槽513径向视(如图4)为普遍半圆头键槽相同的结构形状，其轴向视(如图5)为矩形截面；

防转键514，可采用适当规格的标准键，该防转键514一端嵌卡在外圈51外端的防转键槽513，另一端是嵌卡在密封组件6密封压盖62的防转槽622，该防转槽622的结构形状和上述外圈51的防转键622，该防转槽622的结构形状和上述外圈51的防转键槽513对应相同；

内圈52是一具有球面柱状空心构件，其内孔是和鳍轴1外支承段12接触呈紧配合，其一端顶持于鳍轴1的轴肩，另一端顶持于固设在鳍轴1的轴套，形成既保持轴向定位又能传递轴向载荷的结构。

密封组件6，其结构和现有技术相同或相似，包括有密封61和密封压盖62，二者均由螺栓固定在支座2外座体21，在密封压盖62处还可设防转销。

本发明采用向心关节轴承5和双列圆锥滚子轴承的组合支承方式，和传统两个都是滚动轴承的组合支承方式比较，以鳍轴1外支承段12的轴径为670mm为例：本发明轴承外径为760mm，滚动轴承外径为1090mm，随之十字头箱尺寸可大幅减小，在其余尺寸参数(如壁厚、轴承跨距等)均不变的情况下，重量可由采用滚动轴承的9816kg减小到采用关节轴承的7862kg，降幅达20％，相应，整个鳍执行机构也大幅降低；

本发明的向心关节轴承能承受径向载荷和任一方向的轴向载荷，且允许的角度差可达6～10°，作用于关节轴承外侧的载荷使鳍轴1在向心关节轴承5处产生一定的角度变形，由于关节轴承的调心作用，不会出现向心关节轴承5沿轴向不均匀磨损的情况；鳍和鳍轴1的重力分量引起的轴向力均由向心关节轴承5承受，在鳍轴1内支承段13的双列圆锥滚子轴承3不再承受上述轴向力；综合上述因素可明显改善鳍执行机构组合式支承结构的性能。

Claims (3)

1.一种鳍执行机构组合式支承结构，该结构包括有鳍轴，该鳍轴的内支承段上设置有一双列圆锥滚子轴承，在鳍轴外支承段外侧的轴套上设置有密封组件，该密封组件及其密封压盖固设在支座的外座体，其特征在于：在鳍轴(1)轴身(11)的外支承段(12)上设置有一向心关节轴承(5)，构成鳍执行机构关节轴承和滚动轴承组合式支承结构。

2.根据权利要求1所述的鳍执行机构组合式支承结构，其特征是向心关节轴承(5)外圈(51)和支座(2)外座体(21)呈动配合，该外圈(51)的外端设有防转键(514)。

3.根据权利要求1或2所述的鳍执行机构组合式支承结构，其特征是向心关节轴承(5)的防转键(514)在外圈(51)外端沿周向均匀分布，该防转键(514)的数量为2～8个，该防转键(514)的一端嵌卡在外圈(51)的防转键槽(513)，该防转键(514)的另一端嵌卡密封组件(6)密封压盖(62)的防转槽(622)。

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