CN106015323A - 用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，主要由金属瓦基体、橡胶内衬、压力盘和轴等组成。其主要特点是：轴承金属瓦基体的内表面是球面，借助专用模具将橡胶硫化在金属瓦基体的内表面，其中橡胶内衬的径向截面是等厚的，橡胶内衬上设置有螺旋槽供水流通，起到润滑和冷却轴承的作用。本发明无轴轮缘推进器水润滑球面轴承结构简单、零部件少，可同时承担径向力和轴向力，适用于轮缘推进器。

Description

用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承

技术领域

本发明涉及船舶推进器领域，具体地指一种可同时承担径向力和轴向力并用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承。

背景技术

无轴轮缘推进器是一种将螺旋桨叶一端直接安装在永磁电机的环形转子上，通过电机驱动桨叶旋转，从而对舰艇起到推进作用。用电能传递推进功率代替传统的复杂轴系传递机械功率的推进方式，因其推进噪声比泵喷推进器等要小的多，可大大提高舰艇的隐身性能，所以近十几年来美国海军对轮缘推进器的投入非常之大。在无轴轮缘推进器中，轴承既要承担径向力又要承担来自螺旋桨的推力，亦即轴向力。又由于轮缘推进器的导管布置给轴承留下的空间非常小，所以轴承是阻碍大功率轮缘推进器发展和实现的瓶颈之一。

国际专利《组合径向-轴向滑动轴承》(公布号WO01/20168)公布的一个径向轴承和两个推力轴承的布置方案，是径向轴承和轴向轴承的组合并不是真正的一体式轴承。这种布置方案是目前轮缘推进器研发及应用中最为常见的布置方式，虽然能够在一定程度上解决问题，但结构复杂，零部件多，所以其可靠性较低是显而易见的，振动噪声水平也可见一斑。

相对于此，本发明将径向轴承和推力轴承融为一体，摒弃其他专利或实际应用中多个轴承布置的方案，化繁为简，轴承采用球面接触，增大了接触面积，可提升其承载能力的同时节省的安装空间，应用在无轴轮缘推进器中可以保证同时承担径向力和轴向力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服无轴轮缘推进器中需要同时承担径向力和轴向力的滑动轴承的问题，并且摒弃以往多个径向轴承和推力轴承的布置方案零部件多、结构复杂的缺陷，提供一种将径向轴承和推力轴承融为一体的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承。

本发明为解决上述技术问题拟采用以下技术方案：

本发明提供的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其主要由依次连接的金属瓦基体、压力盘、轴，以及和金属瓦基体相连的橡胶内衬组成。

所述的金属瓦基体是环状结构，其内表面是球面，该球面半径与橡胶内衬的接触面相同。

所述的橡胶内衬，材质为丁腈橡胶，其通过硫化工艺紧密结合在金属瓦基体的球面上而成。

所述的橡胶内衬，其径向截面的厚度是均匀一致的，可以保证轴承的承载力均匀分布在轴承上。

所述的橡胶内衬，设有多个均布的使轴承在工作过程中产生压差作用的螺旋槽，该螺旋槽通过硫化工艺实现。

所述压力盘与橡胶内衬接触面为球面，且二者球面半径相同。

所述压力盘的球面是在车床上加工之后采取研磨工艺对球面进行粗糙度处理，保证压力盘与橡胶内衬接触面可光滑接触。

在船舶无轴轮缘驱动器开始工作，当橡胶内衬和轴的相对转速达到二者之间形成水膜值时，促进动压润滑产生。

本发明提供的上述的无轴轮缘推进器水润滑球面轴承，其用途是：在选择无轴轮缘推进器的舰船上应用。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1.由于橡胶内衬和压力盘的接触面为球面，故可以同时承担径向力和轴向力。

2.由于轴承呈球面接触，所以球面相对锥型面增大了轴承的承载面积，在同样的安装空间内可增大承载面积，球面轴承的设计也提升了水润滑轴承的承载能力。

3.球面螺旋槽的设置使水润滑轴承工作时起到泵吸作用，有利于提升轴承的吸入能力，润滑介质能够更易进入轴承，在水膜压力场峰值会出现在螺旋槽的尖角处，水膜压力由此向轴承的内径、外径逐渐递减，如此轴承外径附近区域便会出现部分负压区，该负压去的存在有利于吸入轴承外的液体，既可以保证冷却轴承也以保证轴承内有充分的水量构成完整的水膜，更好地促进动压润滑产生。

4.球面轴承是一体式设计，较传统的径向轴承和推力轴承的布置没有了直角的存在，可使轴承在浅水区域工作而不受泥沙等的影响。

附图说明

图1是用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承的结构示意图；

图2是橡胶内衬水槽示意图；

图3是用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承轴向界面示意图。

图中：1.金属瓦基体；2.橡胶内衬；21.螺旋槽；3.压力盘；4.轴。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承(简称轴承)，其结构如图1所示，主要由依次连接的金属瓦基体1、压力盘3、轴4，以及和金属瓦基体1相连的橡胶内衬2组成。

所述金属瓦基体1是环状结构，其内表面是球面，该球面半径与橡胶内衬2的接触面相同，球面半径可通过对承载能力的评估而得到。

所述橡胶内衬2是通过硫化工艺紧密结合在金属瓦基体1的球面上而成，除此之外二者之间不需要其它任何连接件，且硫化的过程需要靠专用模具实现，硫化后的橡胶内衬2其轴向截面的厚度是均匀一致的，这样可以保证轴承承载力均匀分布。所述的专用模具，其球面半径与橡胶内衬2内径相同，其球面加工有螺旋棱，作用是生成螺旋槽。橡胶内衬2的材料主要成分为丁腈橡胶，其结构尺寸和形状决定了模具的结构和尺寸。硫化工艺是现有的成熟技术，主要是橡胶大分子在加热条件下与交联剂硫磺发生化学反应，具体地硫化工艺可参考文献(《水润滑轴承橡胶硫化工艺系统优化方法研究》，崔洪斌)。

所述橡胶内衬2上设置有多个均布的螺旋槽21，螺旋槽的加工可通过专用模具在硫化的过程中实现。该螺旋槽的设置可以使轴承在工作过程中产生压差作用，此时轴承可起到“泵”的作用，将润滑介质吸入轴承内部来冷却和润滑轴承，达到润滑和冷却轴承的目的。

所述压力盘3与橡胶内衬2接触面为球面，且二者球面半径相同。压力盘3的球面是在车床上加工之后可采取研磨工艺对球面进行粗糙度处理，保证压力盘3与橡胶内衬2接触面可光滑接触，球面接触增大了轴承的承载面积，改善了轴承的承载能力，从而保证了轴承同时承载径向力和轴向力，使轴承的使用寿命得到延长。

本发明提供的无轴轮缘推进器水润滑球面轴承，其工作过程为：无轴轮缘驱动器由电机驱动，随桨叶旋转的转速逐渐增大，橡胶内衬2、压力盘3和轴4之间开始建立水膜，不仅起到动压润滑的作用，同时对轴承进行冷却。

本发明提供的无轴轮缘推进器水润滑球面轴承，其可以用在对安装空间要求苛刻的无轴轮缘推进器中，例如在选择无轴轮缘推进器的舰船上应用，零部件少的设计可提升无轴轮缘推进器的减振降噪水平。

Claims (9)

1.一种用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征是主要由依次连接的金属瓦基体(1)、压力盘(3)、轴(4)，以及和金属瓦基体(1)相连的橡胶内衬(2)组成。

2.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述的金属瓦基体(1)是环状结构，其内表面是球面，该球面半径与橡胶内衬(2)的接触面相同。

3.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述的橡胶内衬(2)，材质为丁腈橡胶，其通过硫化工艺紧密结合在金属瓦基体(1)的球面上而成。

4.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述的橡胶内衬(2)，其径向截面是等厚的。

5.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述的橡胶内衬(2)，设有多个均布的使轴承在工作过程中产生压差作用的螺旋槽(21)，该螺旋槽通过硫化工艺实现。

6.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述压力盘(3)与橡胶内衬(2)接触面为球面，且二者球面半径相同。

7.根据权利要求6所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征在于所述压力盘(3)的球面是在车床上加工之后采取研磨工艺对球面进行粗糙度处理，保证压力盘(3)与橡胶内衬(2)接触面可光滑接触。

8.根据权利要求1所述的用于船舶无轴轮缘推进器的水润滑球面轴承，其特征是在船舶无轴轮缘驱动器开始工作，当橡胶内衬(2)和轴(4)的相对转速达到二者之间形成水膜值时，促进动压润滑产生。

9.权利要求1至8中任一权利要求所述无轴轮缘推进器水润滑球面轴承的用途，其特征在于该轴承在选择无轴轮缘推进器的舰船上应用。