CN105650118B - 一种能够提高承载力的船舶艉轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够提高承载力的船舶艉轴承，包括轴承钢套外圈，所述轴承钢套外圈内部与轴承橡胶内圈同轴配合，所述轴承橡胶内圈上均匀开设多个增大承载力的矩形型腔，所述矩形型腔之间的轴承橡胶内圈上开设沟槽结构。开设矩形腔的船舶艉轴承精度高、刚度大、寿命长、吸振抗震性能好。在主轴高速运转时以动压为主，属于“动压运转”，在低速以静压为主，即使在零速下也能使被支承轴起浮，避免了轴和轴承之间的干摩擦，并保证了油膜厚度的恒定，完成“静压顶起”过程，大大降低供给系统的功率损耗。本发明的船舶艉轴承总体上实现了对船舶艉轴承的提高承载能力的效果，延长了船舶艉轴承的使用寿命。

Description

一种能够提高承载力的船舶艉轴承
技术领域
本发明属于船舶机械领域，具体涉及到一种能够提高承载力的船舶艉轴承。
背景技术
船舶是我国贸易运输，海洋开发和捍卫国家海洋权利的重要装备，而船舶轴系是船舶的重要组成部分，艉轴承是轴系的关键部分。由于船舶艉轴承在水下工作且用水作为润滑剂，因而具有无污染，耐磨损，制作成本低且结构简单的优点。但是，船舶在启动，停车以及低速运转的状态之下，艉轴承常常处在干摩擦或者半干摩擦状态，造成了艉轴承的严重磨损。由于艉轴承中存在沟槽结构，降低了轴承的承载能力。伴随着轴承向高速重载方向的发展，普通的水润滑橡胶轴承已经不能适应当代轴承的发展需求。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能够提高承载力的船舶艉轴承，能解决现有的船舶艉轴承在启动、停车阶段存在严重磨损和轴承承载力低问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种能够提高承载力的船舶艉轴承，包括轴承钢套外圈，所述轴承钢套外圈内部与轴承橡胶内圈同轴配合，所述轴承橡胶内圈上均匀开设多个增大承载力的矩形型腔，所述矩形型腔之间的轴承橡胶内圈上开设沟槽结构。
所述矩形型腔设于轴承橡胶内圈的内侧；矩形型腔开设于轴承橡胶内圈内侧，可以增大轴承的承载力。
所述轴承橡胶内圈在矩形型腔的中部开有第一进水孔，轴承钢套外圈上开有与第一进水孔相对应的第二进水孔，第一进水孔和第二进水孔连通矩形型腔与外部；进水孔连接外部供水压力泵，外部压力水通过进水孔流入矩形腔内，为内腔提供支撑压力。
优选的，所述第一进水孔和第二进水孔的轴线方向与轴承橡胶内圈的轴线方向垂直。
所述矩形型腔的个数为偶数，矩形型腔在轴承橡胶内圈上均匀对称布设；相互对应的矩形型腔使轴颈和橡胶内圈的接触面分离，实现液体润滑减小摩擦。
多个所述矩形型腔的横截面尺寸相同，多个所述矩形型腔的横截面形状相同；使轴承的各处承载力的增大程度相同，保证均匀提升使用过程中轴承的承载力，避免因轴承承载力不均导致部分失效。
所述矩形型腔的深度为1-2mm，长度为400-500mm，宽度为50-60mm，通过对不同尺寸的矩形腔进行静力学分析，应用有限元软件对轴承的应力、应变和位移进行仿真模拟分析，结果表明，当矩形型腔的深度为1-2mm，长度为400-500mm，宽度为50-60mm时，轴承的力学性能最优。
所述沟槽结构的横截面形状为圆弧形。
所述沟槽结构的个数为偶数，多个所述沟槽结构在轴承橡胶内圈上均匀对称布设；由于船舶艉轴承的工作环境比较恶劣，在海水中泥沙"杂质较多，所以艉轴承一般都开有水槽，只要在水量充足的条件下，水槽不仅有排沙"冷却的作用，还能够起到更好的润滑作用。
本发明的工作原理为：
本发明的艉轴承在轴承橡胶内圈内侧开设矩形型腔，增大轴承的承载能力，在原来艉轴承的基础上开设矩形腔，将艉轴承改造成动静压轴承。根据流体静力润滑工作原理，艉轴承在启动阶段，靠外部水泵将压力水送入支撑面，把两表面隔开，从而建立润滑支撑外载荷。工作时，压力水由供水孔进入矩形腔，然后从间隙周围流出，此时的矩形腔起到储水池的作用；本发明中设置矩形型腔使轴颈和橡胶内圈的接触面分离，实现液体润滑减小摩擦。
本发明的有益效果为：
开设矩形腔的船舶艉轴承精度高、刚度大、寿命长、吸振抗震性能好。在主轴高速运转时以动压为主，属于“动压运转”，在低速以静压为主，即使在零速下也能使被支承轴起浮，避免了轴和轴承之间的干摩擦，并保证了油膜厚度的恒定，完成“静压顶起”过程，大大降低供给系统的功率损耗。当主轴静止或转速低于某一临界值时，利用静压供油系统提供的高压油，在矩形腔内形成一定的压力。将主轴浮起并承受一定的载荷，使轴承处于全液体摩擦状态，从而避免了在起动、停车或低速运行时的干摩擦或半干摩擦状态，从而降低起动扭矩、减少轴承磨损。当全动压运行状态的油膜承载力或油膜刚度不能满足设计需要，则同时开动静压供油系统，轴承处于动静压混合运行状态，使油膜承载力提高，适应外载荷要求。
附图说明
图1为本发明船舶艉轴承的主视剖面图；
图2为本发明船舶艉轴承的俯视剖面图；
图中，1-船舶艉轴承钢套外圈；2-船舶艉轴承橡胶内圈；3-进水孔；4-矩形型腔；5-沟槽结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种能够提高承载力的船舶艉轴承，其结构组成为船舶艉轴承钢套外圈1，船舶艉轴承橡胶内圈2，进水孔3，矩形型腔4和沟槽结构5；船舶艉轴承钢套外圈1采用具有高硬度、耐磨损的合金刚材料，船舶艉轴承橡胶内圈2采用高硬度、高耐磨性的硬橡；能够增大承载力的矩形型腔4位于船舶艉轴承橡胶内圈2上，均匀对称分布；矩形型腔4是在船舶艉轴承橡胶内圈2上直接开设；船舶艉轴承橡胶内圈2采用浇注硫化的方式嵌入到船舶艉轴承钢套外圈1上。本发明的船舶艉轴承总体上实现了对船舶艉轴承的提高承载能力的效果，延长了船舶艉轴承的使用寿命。船舶艉轴承橡胶内圈2较厚，直接在内圈上加工沟槽结构5。
如图2所示，矩形型腔4共开设了4个，均开设在船舶艉轴承橡胶内圈2内壁上，且对称分布，腔深度(矩形型腔4在船舶艉轴承橡胶内圈2上布设的深度尺寸，即图2中矩形型腔4横向的尺寸)为1mm，腔长度(即图1中矩形型腔4的竖向的尺寸)为500mm，腔宽度(即图1中矩形型腔4的横向的尺寸)为60mm，相邻矩形型腔4之间间距相等、尺寸相同；橡胶内圈2上开设矩形型腔4且相互对应，增大轴承的承载能力，使轴颈和橡胶内圈的接触面分离，实现液体润滑减小摩擦。
进水孔3穿透船舶艉轴承钢套外圈1和船舶艉轴承橡胶内圈2，进水孔3是与每个矩形型腔4相连；船舶艉轴承橡胶内圈2上开设四条沟槽结构5；沟槽结构5设置于矩形型腔4之间。
4个矩形型腔4横截形状与尺寸均分别一致。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种能够提高承载力的船舶艉轴承，其特征是，包括轴承钢套外圈，所述轴承钢套外圈内部与轴承橡胶内圈同轴配合，所述轴承橡胶内圈上均匀开设多个增大承载力的矩形型腔，所述矩形型腔之间的轴承橡胶内圈上开设沟槽结构，所述矩形型腔设于轴承橡胶内圈的内侧，多个所述矩形型腔的横截面尺寸相同，多个所述矩形型腔的横截面形状相同，所述矩形型腔的深度为1-2mm，长度为400-500mm，宽度为50-60mm；
所述轴承橡胶内圈在矩形型腔的中部开有第一进水孔，轴承钢套外圈上开有与第一进水孔相对应的第二进水孔，第一进水孔和第二进水孔连通矩形型腔与外部。
2.如权利要求1所述的能够提高承载力的船舶艉轴承，其特征是，所述第一进水孔和第二进水孔的轴线方向与轴承橡胶内圈的轴线方向垂直。
3.如权利要求1所述的能够提高承载力的船舶艉轴承，其特征是，所述矩形型腔的个数为偶数，矩形型腔在轴承橡胶内圈上均匀对称布设。
4.如权利要求1所述的能够提高承载力的船舶艉轴承，其特征是，所述沟槽结构的横截面形状为圆弧形。
5.如权利要求1或4所述的能够提高承载力的船舶艉轴承，其特征是，所述沟槽结构的个数为偶数，多个所述沟槽结构在轴承橡胶内圈上均匀对称布设。
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