CN106979223A - 一种用于低速重载环境的橡胶轴承 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种用于低速重载环境的橡胶轴承，包括轴承壳体、控制阀、泵，轴承壳体内壁设置板条，板条通过螺栓与轴承壳体相固定，轴承壳体轴线方向开设轴向流水孔，轴承壳体径向方向上开设径向流水孔，在轴承壳体内部与轴承壳体内壁相切的位置开设切向流水孔，轴承壳体外壁上设置总管，总管通过管路依次连接控制阀和泵，径向流水孔、切向流水孔、轴向流水孔均相通，轴向流水孔的端部连通总管，板条上设置通孔，通孔的位置与径向流水孔的位置相对应。本发明通过流水孔将一定压力的水直接注入轴与轴承的间隙里，形成有效的动压润滑方式；流水孔的开孔位置可以对不同船舶轴承的实际负荷状态，进行有针对性的布置，从而实现更好的效果。

Description

一种用于低速重载环境的橡胶轴承

技术领域

本发明涉及的是一种摩擦件，具体地说是轴承。

背景技术

由于水润滑橡胶轴承无污染、抗腐蚀等优点，在各型江海船舶上得到了广泛应用，对于民用船舶轴系而言，控制运行成本、增加轴承使用寿命是其选择轴承的首要条件，因此降低轴承系统的摩擦磨损是轴承设计中优先考虑的重要指标。在轴系额定运行工况下，轴与轴承之间被一层水膜隔开，由于水膜的剪切作用，摩擦系数不大，在流体动压润滑阶段运行的轴与轴承磨损很小，几乎可以不计。但是，在船舶低速航行阶段、尤其是船舶轴系启动阶段，轴与轴承部分接触甚至直接接触，轴承处于混合润滑或边界润滑状态，此时轴承摩擦系数很大，若此情况下轴承负荷比较高，轴承将产生严重磨损，这是船舶设计部门与船东极力避免、又难以避免的问题。如何避免低速重载情况轴承摩擦、尽量保证轴承运转在较好的润滑状态是本发明主要解决的问题。

目前，国内高校与研究机构均比较重视轴承润滑特性的分析与控制，借助仿真与试验手段，采用了较多的方法对水润滑橡胶轴承的润滑特性进行控制。目前普遍的设计思路集中在两方面：第一，从材料的角度开展研究，改善和增强橡胶板条材料特性，采用耐磨、硬质的橡胶等；第二，从轴承结构角度开展的结构优化，采用新型的轴承结构，如改变轴瓦厚度、轴瓦结构、螺旋槽式水润滑结构等。

舰船科学技术2011Vol.33文章“水润滑橡胶轴承结构设计”中对水润滑橡胶轴承结构进行了优化研究，主要侧重于轴承结构对流体动压润滑状态的影响研究，如轴瓦截面形状、轴瓦橡胶层厚度、轴瓦布置形式等结构因素，结果表明，降低轴瓦橡胶层厚度和轴承底部布置为流水槽的布置形式可以降低轴承正常运转的摩擦系数。

已发表专利文献中，均对轴承结构提出了新的设想，并进行了对润滑效果的理论与试验验证，具有较好的效果。但是，作为橡胶轴承的润滑介质，水的粘度很低，对于轴系启动、低速运转工况，基于自润滑条件下的水膜仍然较难建立，对于轴承负荷较大的对象如船舶尾轴承，此情况尤为明显。

发明内容

本发明的目的在于提供可以缓解低速重载水润滑轴承润滑状态的一种用于低速重载环境的橡胶轴承。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种用于低速重载环境的橡胶轴承，其特征是：包括轴承壳体、控制阀、泵，轴承壳体内壁设置板条，板条通过螺栓与轴承壳体相固定，轴承壳体轴线方向开设轴向流水孔，轴承壳体径向方向上开设径向流水孔，在轴承壳体内部与轴承壳体内壁相切的位置开设切向流水孔，轴承壳体外壁上设置总管，总管通过管路依次连接控制阀和泵，径向流水孔、切向流水孔、轴向流水孔均相通，轴向流水孔的端部连通总管，板条上设置通孔，通孔的位置与径向流水孔的位置相对应。

本发明还可以包括：

1、轴承壳体端部与相邻的径向流水孔距离为L1，轴承壳体中部相邻的两个径向流水孔距离为L2，L1小于L2。

2、沿轴承壳体的周向，径向流水孔成网格状布置。

本发明的优势在于：

(1)不改变轴承外形尺寸，利用轴承壳体厚度方向开孔，通过流水孔将一定压力的水直接注入轴与轴承的间隙里，通过旋转轴系带动，形成有效的动压润滑方式；同时，流水孔的开孔位置可以对不同船舶轴承的实际负荷状态，进行有针对性的布置，从而实现更好的效果。

(2)轴系以额定工况运行于流体动压润滑阶段时，控制阀10可关闭，轴承与常规轴承无异。当轴系转速偏低时，控制阀10打开，产生上述的强制润滑效果，同时，压力水本身可以对轴系起到托举作用，从而缓解轴承负荷偏高的状态。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为A-A视图；

图3为B-B视图；

图4为压力水伺服机构整体示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-4，低速重载环境的船舶尾轴承装置主要由以下两部分组成：轴承本体与压力水伺服机构，两部分结构通过水管路相连。该设备为通用设备，可依照船舶轴系实际尺寸选取轴承及轴承上的流水孔径，根据轴系运行工况，调整压力水伺服机构的水压，实现轴承的强制润滑。

轴承本体由轴承壳体1、板条2、轴向流水孔3、径向流水孔4、切向流水孔5、流水孔封头6、总管7构成。轴与轴承产生磨损区域主要为轴承的下表面，因此流水孔主要集中于此区域。沿轴承壳体1轴线方向开流水孔3，同理在径向4与切向5方向开通孔，各流水孔将在轴承内部汇聚与总管7，板条2上在流水孔位置有通孔，并通过螺栓与轴承壳体相连，径向4与切向5流水孔壳体向外的方向采用封头6密封，保证总管7和轴承内表面的流水孔成为压力水与外界唯一的进出口。若将轴承沿周向方向展开，流水孔的布置近似M×N的网格。

轴向流水孔3、径向流水孔4、切向流水孔5的开孔位置可依照实际轴承负荷区域定义，例如轴承轴线方向的流水孔可以不是均布的，如图1中L1、L2所示，即孔间距可以不同，靠近负荷较大的区域开孔稍密集，即L1小于L2。

压力水伺服机构是由管路8、泵9和控制阀10、控制系统11组成。轴系处于低速运转情况下，触发控制系统11并打开控制阀10，指令泵9工作，将压力水通过管路8经总管7注入轴承壳体1内，从而经由轴承内表面流水孔注入轴与轴承的间隙。

如图4所示，当船舶推进轴系转速降低后，控制阀10开启，控制系统11启动，泵9运转，对管路水加压并保持恒定压力，并将压力水经过管路8注入轴承总管7中。

注入轴承总管7的压力水分别沿轴承壳体内部管道，即轴向流水孔3、切向流水孔5、径向流水孔4流出至轴承内表面，通过旋转中的轴系将压力水带入轴与轴承之间的间隙内，从而实现轴系润滑状态的改善。

轴承内部流水孔的开孔位置取决于轴承负荷分布，以船舶尾轴承为例，其负荷主要分布在轴承距离螺旋桨端的区域，轴承内表面的开孔可集中布置在轴承靠近螺旋桨端的位置。同时，轴承上流水孔的孔径和水压也需要依照轴承负荷进行微调，从而实现更好的控制效果。

轴承壳体内部开孔的尺寸较小，且没有集中在一个区域，因此对轴承壳体强度改变不大，不影响轴承的安装与使用。

本发明一种用于低速重载情况下的水润滑橡胶轴承，包括轴承本体、压力水伺服机构两部分。由压力水伺服机构依照已知水压将压力水通过总管注入轴承本体，压力水通过总管分流进入轴承壳体内部交错的流水孔，通过板条上对应的开孔流入运行的轴与轴承的间隙中，实现轴系低转速运行工况下润滑状态的改善。

轴承壳体1具有网格状的径向流水孔4，轴承壳体1内部依照轴承实际负荷分布情况，在轴承的轴向3与径向4进行了一系列开孔，各开孔通过壳体内部近似切向的管路5相连，并最终汇聚到总管7，从而在轴承周向与轴向形成M×N的流水孔网格。

压力水伺服机构由水管路8、泵9、控制系统11组成。泵9布置在船舶尾轴舱内，通过压力水管8连接到轴承本体上的总管7上。依照船舶轴系运行状态，控制系统11在低转速条件下启动，调整泵9的运行工况，将压力水注入轴承本体的总管7中。

Claims (3)

1.一种用于低速重载环境的橡胶轴承，其特征是：包括轴承壳体、控制阀、泵，轴承壳体内壁设置板条，板条通过螺栓与轴承壳体相固定，轴承壳体轴线方向开设轴向流水孔，轴承壳体径向方向上开设径向流水孔，在轴承壳体内部与轴承壳体内壁相切的位置开设切向流水孔，轴承壳体外壁上设置总管，总管通过管路依次连接控制阀和泵，径向流水孔、切向流水孔、轴向流水孔均相通，轴向流水孔的端部连通总管，板条上设置通孔，通孔的位置与径向流水孔的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种用于低速重载环境的橡胶轴承，其特征是：轴承壳体端部与相邻的径向流水孔距离为L1，轴承壳体中部相邻的两个径向流水孔距离为L2，L1小于L2。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于低速重载环境的橡胶轴承，其特征是：沿轴承壳体的周向，径向流水孔成网格状布置。