CN106574664A - 止推轴承和保持器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的推力轴承(1)，其中推力轴承包括用于接收推力件(8)的环形保持器(10)，该环形保持器(10)每个具有用于静止定位的定位部分(14)和用于在超过作用在推力件(8)的至少一些上的负载极限的情况下轴向弹性变形的弹簧环部分(12)，其中在弹簧环部分和相应的一个后侧壳体部分之间形成弹簧间隙，并且还公开了一种用于这种推力轴承的保持器。

Description

止推轴承和保持器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的推力轴承，以及一种根据权利要求10的前序部分所述的用于将多个推力件保持在推力轴承中的保持器。
背景技术
这种止推轴承或推力轴承例如在船舶中用于支撑其螺旋桨轴。由于制造公差、组装公差、静态和动态轴变形等，可在推力轴轴线和推力轴承-壳体轴线之间设定角度差。根据其尺寸，这两个轴线之间的角度差导致轴向负载在推力轴承的各个推力件或压力件上的不均匀分布。由于不均匀的轴向负载分布，更高负载的推力件受到增加的热负荷，并且经常还受到附加磨损，因为由于流体动力学润滑，在其滑动表面和轴侧止推环之间不能建立足够的润滑剂膜。
由DD209016A1已知一种用于支撑轴向负载的推力轴承，其具有可旋转地支撑在轴承壳体中的推力轴，该推力轴可与旋转体联接并且包括至少一个止推环。推力轴承还包括多个推力件，每个推力件具有用于与至少一个止推环滑动接触的前滑动表面。为了补偿推力轴轴线和轴承壳体轴线之间的角度差，推力件通过轴向液压缸上的压力板支撑在后侧。液压缸经由环形管路彼此流体地连接，使得一旦推力件由于轴承变化而与其它推力件相比经历过载和欠载，则液压负载平衡就通过环形管路实现，并且相应地调节所有推力件的轴向位置。然而，液压缸和环形管路在装置技术和制造技术方面昂贵，易于泄漏且维护密集。特别地，泄漏可能导致推力轴承的完全故障。
从DE102008037677A1中已知一种推力轴承，其中推力件也在后侧支撑在液压缸上。与DD209016A1中所示的推力轴承相比，推力件可被实施为两部分，其中形成前滑动表面的推力件头部通过贝氏垫圈支撑在推力件脚上。然而，从装置技术和制造技术的角度来看，该推力轴承甚至比根据DD209016A1的上述推力轴承更复杂。
其他现有技术例如在DE3326415A1、US8439567B1、KR100748595B1、US2013/0182980A1和WO81/00898中示出。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的推力轴承，这使得可以在装置技术和制造技术方面以低成本实现高操作可靠性和均匀的负载分布。此外，本发明的目的是提供一种用于将多个推力件保持在这种推力轴承中的保持器。
该目的通过具有权利要求1的特征的止推轴承和具有权利要求11的特征的保持器来实现。
用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的本发明的推力轴承包括可旋转地支撑在轴承壳体中的推力轴，该推力轴可与旋转体联接并且包括至少一个止推环。此外，推力轴承包括多个推力件，每个推力件包括用于与至少一个止推环滑动接触的前滑动表面，并且形成设置在止推环两侧上的两个推力件环组件。推力轴承具有用于保持推力件环组件的两个保持器。根据本发明，保持器各自具有用于静止定位的定位部分和用于在超过作用在至少多个推力件上的负载极限的情况下用于轴向弹性变形的弹簧环部分，其中弹簧间隙形成在弹簧环部分和相应的后侧壳体部分之间。
根据本发明，通过弹性地保持推力件，在多个推力件上实现更均匀的负载分布。高负载的推力件将较大的轴向力传递到弹性推力件保持器中，该推力件在其上实现沿轴向方向对应于其弹簧特性曲线的更大的弹簧行程。相应地，较小的弹簧行程通过轻负载的推力件实现。由于推力件的弹性保持和部件中的推力件之间的负载平衡的组合(弹性推力件保持器)，实现了止推轴承或推力轴承的更简单的结构和更可操作地可靠的操作，甚至其中在推力轴承轴轴线和轴承壳体轴线之间存在角度。为了消除这两个轴线之间的角度偏差，本发明的止推轴承的对准是不必要的。换句话说，由于本发明的解决方案，实现了在多个推力件上的负载分布的改进，在制造技术和装置技术方面降低了成本，而在推力轴承装置中不需要返工或对准工作。由此实现推力轴承上的热负荷，避免推力件上的过度磨损，防止推力轴承的故障，从而确保高的操作可靠性。推力轴可以具有止推环，该止推环包括设置在两侧上的两个推力件环组件。可替代地但不以限制的方式，推力轴包括两个推力环，其中推力件环组件与每个推力环相关，该推力件环组件或在推力环之间彼此面向后侧，或在推力环外侧相对于彼此设置在前侧。
优选地，弹簧环部分具有在圆周方向上彼此相邻的多个弹簧环段。在一个示例性实施例中，为了形成弹簧环段，将径向切口引入弹簧环部分中，并且因此弹簧环部分是准槽形的。这里的切口从径向内基部向外延伸并且在其整个径向延伸上轴向打开。优选地，切口在圆周方向或宽度上具有这样的延伸，使得它们形成间隙，通过该间隙相应的相邻弹簧环段彼此间隔开。因此，弹簧环段可以弹性变形而没有相互干扰。可替代地，切口具有这样的宽度，即在变形的情况下，弹簧环段仍然可以侧向支撑或引导。与在圆周上封闭的弹簧环段相比，弹簧环段的构造使得可以获得更大的弹簧效应并且因此产生更灵敏的平衡的负载分布。
弹簧环段可以具有不同的形状。例如，它们可以在变形方向上具有不同的厚度或延伸。这里的变形方向是推力轴的轴向方向。另外或可替代地，用于形成弹簧环段的切口可以在径向方向上具有不同的长度或延伸。由于各个弹簧环段的不同形状，每个弹簧环段可以具有单独的弹簧特性，因此负载分布适于例如轴弯曲线等。同样可以想到的是，在从定位部分到弹簧环段的过渡区域中进行厚度减小和/或宽度减小，例如以侧向收缩的形式，以便将该区域形成为变形或弹簧部分并且单独地调节弹簧环段。厚度减小例如可以在制造技术方面通过在弹簧环部分中在后侧引入的环形槽来实现。
特别有利的是，每个弹簧环段保持推力件。每个推力件因此与单个弹簧效应相关，这进一步有利地实现负载分布的均衡。
为了限制弹簧环部分的最大变形，从弹簧环部分在后侧观看的壳体部分可以各自形成用于弹簧环部分的轴向极限。弹簧环部分从一定的弹性变形开始延伸到这些部位，由此避免塑性变形并且因此避免弹簧环部分的损坏。由于弹簧环段和壳体部分之间的不同的弹簧间隙厚度，弹簧环段的弹性可适于例如轴弯曲线等。
在一个示例性实施例中，推力件通过销插入保持器的弹簧环侧端槽中并固定在其中以防止自转。推力件的这种保持系统可以在制造技术方面容易地形成。销优选具有圆形横截面并且因此在制造技术方面可制造为也可以稍后连接到推力件的转动部件。为了避免自转，推力件可以各自具有至少一个附加的销或销型元件，该销或销型元件在推力件自转的情况下伸入端槽壁中。可替代地，推力件防止绕其纵向轴线的自转运动的旋转锁定可以通过相应的销形状实现。例如，销可以具有椭圆形横截面或角形横截面。
为了防止推力件沿端槽或在端槽内移动，至少一个推力件可具有用于与止推环锁定的固定元件。在组装期间首先插入到端槽中的推力件优选地包括固定元件。
为了将推力件插入端槽中，其可以具有径向开口。推力件顺序地螺纹连接到径向开口中，然后在端槽内沿圆周方向移动。因此，当推力轴已经下降到下轴承壳体外壳中时，可以仅安装推力件。
定位部分优选地都是后侧轮毂型突起，其侵入轴承壳体的轴向凹部中。这种定位部分和凹部可以容易地制造并且使得在轴承壳体上或轴承壳体中的可靠且稳定的定位成为可能。
如果保持器至少分成两个环形弧，则可以简化止推轴承特别是保持器的组装。因此，保持器可以径向地围绕推力轴定位，并且不需要沿轴向方向推到保持器上。除了将保持器分成两个环形弧之外，还可以想到的是将保持器分成三个、四个或更多个环形弧。
用于将多个推力件保持在止推轴承中的本发明的保持器具有用于在止推轴承中静止定位的定位部分和用于在超过作用在至少多个推力件上的负载极限的情况下轴向弹性变形的弹簧环部分。由于在制造技术方面和在装置技术方面的低成本并且具有高鲁棒性，这种保持器使得可以可靠地均衡作用在推力件上的负载分布。保持器优选地由金属或金属合金构成。
本发明的其它有利的示例性实施例是其他从属权利要求的主题。
附图说明
下面参考示意性描述，更详细地解释本发明的优选示例性实施例。
图1示出了本发明的止推轴承的推力件环组件的区域的透视图，
图2示出了在推力件环组件的区域中通过本发明的推力轴承的纵向截面，以及
图3示出了图1和图2所示的推力件环组件的详细视图。
具体实施方式
根据图1，为了支撑作用在旋转体上的轴向负载，本发明的推力轴承1具有用于与旋转体联接的推力轴2。旋转体在这里未示出。同样未示出轴承壳体，其中推力轴2围绕其纵向轴线3可旋转地被支撑。
推力轴承1例如是船舶的螺旋桨轴，并且支撑螺旋桨的推力。推力轴2在端侧联接并且与螺旋桨轴和驱动轴对准。涡轮机、鼓风机、切割机以及例如离心泵是其他应用。推力轴2具有止推环4，其连接成使得其与推力轴2一起旋转或与推力轴2一体形成，且两个推力件环组件6设置在止推环4的两侧上，为了清楚起见，推力件环组件6仅示出了根据图1中的图示的左推力件环组件6。
下面将说明这里所示的左推力件环组件6。相同地构造未示出的右推力件环组件，结果是下面同样适用于描述右推力件环组件。
推力件环组件6具有多个推力件8和用于保持推力件8的环形保持器10。保持器10本身具有相对于止推轴2的纵向轴线3在径向外部的弹簧环部分或弹簧环12和径向内部定位部分或轮毂14。推力件8在保持器12的圆周方向上彼此相邻地设置，并且在弹簧环12的区域中，设置在保持器10和止推环4之间。
根据图2中的描述，推力件8每个都具有板状体16，该板状体16包括沿着止推环4滑动的前滑动表面18。此外，推力件8每个都具有用于定位在保持器10上的销20，该销20在后侧延伸并且从中心延伸。
为了保持推力件8或用于接收销20，保持器10在其弹簧环12中具有端槽22，端槽22的轴向延伸或深度被设定成使得销20邻接端槽底部24上的端部侧，并且板状体16在此以其后侧26与保持器10的前表面28间隔开，该前表面28容纳端槽22。保持器的端槽22形成环并且具有矩形横截面(也参见图3)。它通过未示出的径向开口通向弹簧环12或保持器10的外圆周30。径向开口使得推力件8可以用其销20拧入其中并且被供给到端槽22。
优选地，板状体16和销具有圆形横截面，其中将板状体直径选择成使得在插入状态下，推力件8横向接触(也参见图3)。销直径优选地使得推力件可以在径向方向上执行轻微的运动，因为它们以间隙限制的方式在端槽22中被引导。除其他事项外，间隙有利于将推力件8引入端槽22。
推力件8具有未示出的旋转锁，例如相对于销20设置的平行销，利用该平行销防止围绕其轴向轴线29自转。最后安装或最后引入端槽22中的推力件8还具有未示出的固定元件，用于将推力件8固定在端槽22中，以防止推力件8在端槽22内移位。该旋转锁也可以由销或销型元件构成，该销或销型元件接合在相应保持器10的相应固定槽中或以过盈配合方式与其锁定。
定位部分14配置为后侧轮毂，其侵入轴承壳体的部分32的径向内轴向凹部31中。凹部31的轴向延伸或深度使得定位部分或轮毂14邻接在凹部底部33上的端侧，并且由此在弹簧环12的后侧34和相对的壳体环表面36之间形成轴向弹簧间隙38。优选地如虚线所示，保持器10在定位部分14的区域中被螺纹连接到壳体部分32。为了防止位于轴承壳体中的润滑油渗透到凹部底部33，密封环40插入轮毂14的外圆周槽中，该密封环40密封地邻接在壳体部分32的相对的内圆周表面42上。
弹簧间隙38是轴向环间隙并且在该示例性实施例中以楔形方式从内向外径向地扩张或者从内向外径向地敞开。
如图3所示，弹簧环具有从内向外径向延伸的多个径向切口44。为了清楚起见，仅一个切口44被代表性地量化用于保持器10中的所有切口。
切口44径向向内闭合并且通向弹簧环12的外圆周30。每个切口44具有径向向内定位的底部48，其与剩余的切口底部48一起位于虚拟圆上，该虚拟圆位于从定位部分14在弹簧环12(也参见图2)上的过渡区域中。为了避免切口效应，切口底部48是圆形的。在该示例性实施例中，多个相同大的弹簧环段50由切口44形成，每个弹簧环段50优选地接纳推力件8。为了清楚起见，仅一个弹簧环段50代表性地量化用于保持器10的所有弹簧环段。在超过作用在至少多个推力件8上的负载极限的情况下，相应的弹簧环段50执行轴向弹性变形，由此实现作用在推力轴2上的轴向负载分布的均衡化。
为了简化组装，这里所示的保持器分成至少两个环形弧52、54。这里的环形弧52、54是两个半环，每个半环跨过180°。为了在组装状态下对准半环，它们可以在其分离平面56或其分离表面的区域中包括未示出的相应圆周侧对中元件。
在操作中，推力轴2设定为旋转，而推力件环组件6以静止的方式支撑在轴承壳体中。止推环4沿着推力件8的滑动表面18滑动，其中通过其旋转运动，止推环4分别至少部分地浸入位于轴承壳体32中的油池中。由此在滑动表面18上形成润滑剂膜，从而使止推环4和推力件8之间的摩擦被最小化并且滑动表面18也被冷却。在推力轴2的纵向轴线3相对于轴承壳体轴线的正常负载状态或同轴定向中，弹簧环段50处于相同或基本相同的定向。
然而，一旦轴向负载由于轴线之间的角度差而不均匀地分布在推力件8上，则在超过负载极限的情况下，弹簧环12或其弹簧环段50的轴向弹性变形被建立。高负载的推力件8传递较大的轴向力，该推力件8随之在轴向方向上实现对应于其弹簧特性曲线的较大的弹簧行程。相应地，较小的弹簧行程通过轻负载的推力件8实现。弹簧环段50的这些不同的依赖于负载的变形实现了轴向负载在多个推力件8上的更均匀的负载分布。弹簧环段50的弹簧特性曲线也配置成使得确保润滑剂膜的形成。
弹簧环段50的最大轴向弹性变形在这里通过由其后侧34后侧延伸到相应的相对壳体环表面36中而受到限制，使得弹簧环段50的塑性变形且因此防止对保持器10的损坏。由于各个弹簧环段50的不同配置，例如由于切口44的不同厚度或长度，每个弹簧环段50可以被给予单独的弹簧特性值，并且负载分布因此可以适于例如轴弯曲线等。可替代地和/或另外，弹簧环段50的弹性可以适于例如通过弹簧环段50和壳体环表面36之间的不同弹簧间隙宽度的轴弯曲线。
公开了一种用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的推力轴承，其中推力轴承包括用于接收推力件的环形接收器，每个具有用于静止定位的定位部分和用于在超过作用在至少多个推力件上的负载极限的情况下轴向弹性变形的弹簧环部分，其中在弹簧环部分和相应的一个后侧壳体部分之间形成弹簧间隙，并且还公开了一种用于这种推力轴承的保持器。
附图标记列表
1 推力轴承
2 推力轴
3 纵向轴线
4 止推环
6 推力件环组件
8 推力件
10 保持器
12 弹簧环部分/弹簧环
16 板状体
18 滑动表面
20 销
22 端槽
24 端槽底部
26 后侧
28 前表面
29 轴向轴线
30 外圆周
31 轴向凹部
32 部分/壳体部分
33 凹部底部
34 后侧
36 壳体环表面
38 弹簧间隙/轴向间隙
39 线
40 密封环
42 内圆周表面
44 切口
48 底部
50 弹簧环段
52 环形弧
54 环形弧
56 分离平面

Claims (11)

1.一种用于支撑作用在旋转体上的轴向负载的推力轴承(1)，包括可旋转地支撑在轴承壳体中的推力轴(2)，该推力轴(2)可与所述旋转体联接并且具有包括多个推力件(8)的至少一个止推环(4)，每个推力件具有用于与所述至少一个止推环(4)滑动接触的前滑动表面(18)，并且形成设置在止推环(4)的两侧上的两个推力件环组件，并且包括用于保持相应推力件环组件(6)的两个保持器(10)，其特征在于，所述保持器(10)各自具有用于静止定位的定位部分(14)和用于在超过作用在至少一个推力件(8)上的负载极限的情况下轴向弹性变形的弹簧环部分(12)，其中，在所述弹簧环部分(12)和相应后侧壳体部分(32)之间形成弹簧间隙(38)。
2.根据权利要求1所述的推力轴承，其中，所述弹簧环部分(12)具有在圆周方向上彼此相邻的多个弹簧环段(50)。
3.根据权利要求2所述的推力轴承，其中，所述弹簧环段(50)具有不同的厚度和/或切口(44)，用于形成不同长度的弹簧环段(50)。
4.根据权利要求1、2或3所述的推力轴承，其中，每个弹簧环段(50)保持推力件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的推力轴承，其中，所述后侧壳体部分(32)各自形成用于所述弹簧环部分(12)的轴向极限。
6.根据前述权利要求中任一项所述的推力轴承，其中，所述推力件(8)经由销(20)在后侧插入到弹簧环侧端槽(22)中，并且被固定在所述弹簧环侧端槽(22)中防止自转。
7.根据前述权利要求中任一项所述的推力轴承，其中，至少一个推力件(8)具有用于与所述止推环(4)锁定的固定元件。
8.根据权利要求9所述的推力轴承，其中，所述端槽(22)具有用于插入所述推力件(8)的径向开口。
9.根据前述权利要求中任一项所述的推力轴承，其中，所述定位部分(14)各自是后侧轮毂型突起，其侵入所述轴承壳体的轴向凹部(31)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的推力轴承，其中，所述保持器(10)至少分成两个环形弧(52、54)。
11.一种用于将多个推力件(8)保持在推力轴承(1)中的保持器(10)，其特征在于，定位部分(14)用于在所述推力轴承(1)中静止定位，并且弹簧环部分(12)用于在超过作用在所述多个推力件(8)中的至少一些上的负载极限的情况下轴向弹性变形。
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