CN109436276A - 非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，包括反向油箱组件、反向推力组件，推力轴、壳体、正向油箱组件、正向推力组件，所述推力轴置于壳体内，推力轴中间具有大推力盘，推力轴的两侧为轴系联接法兰的一体式结构，推力轴的大推力盘的两侧为不对称的正向侧和反向侧结构；所述推力轴的正向侧轴颈通过径向支撑放置于壳体内；所述推力轴的推力盘的正向侧面和反向侧面上分别分布有正向推力组件、反向推力组件，所述正向推力组件和反向推力组件分别安装在壳体的两侧内，所述正向推力组件和反向推力组件分别连接正向油箱组件和反向油箱组件，并分别通过连接管连接供油装置。本发明能够隔离或减弱推进器轴系上的纵向振动向船舶基座传递。

Description

非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承

技术领域

本发明涉及一种用于大型船舶主推用推力轴承，尤其是一种船用非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承。

背景技术

船舶主推用推力轴承设备尺寸大、质量重，一般安装于船舶艉舱，将船舶推进器产生的推拉力传递至推力轴承安装基座，传递至船体上，以使船舶前进或者使之倒退，是船舶的重要轴系传动设备之一。推力轴承是船舶轴系和船舶船体联接传递的关键设备；一般情况下船舶的正车推力一般较大于倒车推力。推进器及轴系上产生的推拉力、振动噪声特别是纵向振动通过推力轴承传递至船舶船体，影响船舶的工作效率和舒适性以及振动噪声水平；船舶舱室一般空间有限，设备的尺寸和重量严格限制。研制非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，安装使用于船舶推进，可减轻设备重量，节省舱室空间，隔离或减弱推进器及轴系上的较宽频段振动噪声向船体的传递，给船用滑动推力轴承设计提供参考。

目前国内针对非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的研究及应用很少。为了减小船舶推进轴系纵向振动，英国A.J.H.GOODWIN等人设计通过在推力轴承内部安装一种共振转换器来抑制推进轴系的纵向振动，该设计仅提及共振转换器的设计方法，为液压油缸通过油管连通外置密闭大油箱的方法，没有相关具体结构，更没有涉及推力轴承结构内容。专利公开号GB1485773A公开了一种对称结构的船用液压支撑轴向推力轴承，为了解决机械加工误差导致的润滑油膜失效问题，采用液压支撑使各推力瓦块承载均衡，该专利方法未涉及船用推力轴承非对称结构设计、振动传递隔离等方法内容。发明专利公开号CN102269218A，公开了一种船用推力轴承共振转换器，为了解决共振转换器与船用推力轴承之间的装配问题，该专利涉及对轴系纵向振动的共振峰进行振动控制，未涉及推力轴承正反向结构等。发明专利公开号CN103233977B，公开了一种带有轴向位置调整功能的推力瓦块弹性支承机构，该专利主要介绍了一种弹性支承结构用来吸收或减缓来自船舶推进器的脉动推力、并调整推力瓦块的轴向位置，该专利未涉及船用推力轴承正方向结构以及较宽频段振动隔离问题。发明专利公开号CN102414080A，公开了一种船用驱动系统和装备由该船用驱动系统的船，该专利介绍了一种液压单元和减振部件的轴向轴承，该轴向轴承为对称结构的将减振部件安装于壳体外侧，推力负载从推力盘全部传至减振部件，然后推力通过螺栓传递至轴承壳体上；该专利涉及的减振部件和螺栓承载全部推力负载，并且没有径向支撑能力，因而应用及结构上受到限制。

发明内容

针对现存技术的不足，本发明提出一种非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，用来解决船用推力轴承应用的以下技术问题：

(1)能隔离或减弱推进器及轴系的较宽频段振动噪声向船舶船体的传递；

(2)不仅能传递推进器及轴系的正倒车推拉力，而且能使各推力块负载均匀平衡；

(3)能应用于对尺寸空间和重量有较大限制的船舶场合；

(4)能承载部分轴系重量，并且能适应一定的壳体与轴系偏斜状态。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，安装于推进器轴系和主机轴系之间，包括反向油箱组件、反向推力组件，推力轴、壳体、正向油箱组件、正向推力组件，通过推力轴两端法兰分别与主机轴系、推进器轴系连接固定；通过壳体安装固定于船舶船体上，所述推力轴置于壳体内，推力轴中间具有大推力盘，推力轴的两侧为轴系联接法兰的一体式结构，推力轴的大推力盘的两侧为不对称的正向侧和反向侧结构；所述推力轴的正向侧轴颈通过径向支撑放置于壳体内；所述推力轴的推力盘的正向侧面和反向侧面上分别分布有正向推力组件、反向推力组件，所述正向推力组件和反向推力组件分别安装在壳体的两侧内，所述正向推力组件和反向推力组件分别连接正向油箱组件和反向油箱组件，并分别通过连接管连接供油装置。

进一步，所述反向推力组件包括反向支承、反向套环、反向推力块，所述反向推力块一侧与推力轴的推力盘反向侧面连接，另一端连接反向支承，反向支承通过反向套环安装在壳体内，反向油箱组件的头部油箱杆穿入反向支承的活塞中空结构内，反向油箱组件固定连接在壳体反向侧面上；所述正向推力组件包括正向推力块、正向支承、正向套环，所述正向推力块一侧与推力轴的正向侧面连接，另一端连接正向支承，正向支承通过正向套环安装在壳体内，正向油箱组件的头部油箱杆穿入正向支承的活塞中空结构，正向油箱组件固定连接在壳体正向侧面上。

进一步，所述正、反向支承均由缸筒、密封件和活塞组成，缸筒内配合滑动连接活塞，活塞与缸筒之间设置密封件；所述活塞为中空结构，缸筒可在活塞上滑动，缸筒和活塞内腔充满液压油。

进一步，所述正、反向油箱组件均由油箱体、径向密封件、轴向密封件、膜片密封件、膜片、油箱盖、联接件、弹性体组成，油箱体内腔充满液压油；所述油箱体通过其头部油箱杆穿入正向支承或反向支承的活塞中空结构内，油箱体的头部油箱杆上设置细长孔，通过该细长孔，使正向支承或反向支承的液压腔与油箱体的内腔相互连通；所述油箱体的内腔后端面上设有膜片和弹性体，膜片和弹性体通过油箱盖用联接件与油箱体固定连接，油箱盖与油箱体端面连接处设有膜片密封件。

进一步，所述正、反向推力块承载面上浇铸为轴承合金，正向向推力块的轴承合金面与推力轴的推力盘之间充满润滑油形成润滑。

进一步，所述径向支撑的内圈为轴承合金，外圈为外球面，径向支撑通过外球面安装于壳体的内球面上；当非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的推力轴旋转工作时，所述推力轴轴径与径向支撑轴承合金面间形成润滑油膜，径向支撑承载推力轴及船舶轴系的部分重量。

进一步，所述壳体由上壳体、下壳体、反向轴端密封、正向轴端密封组成，壳体的反向侧和正向侧不对称，正向侧结构尺寸大于反向侧结构尺寸；所述正向套环由上下两半套环组装成，分别由上环体、上底板、下环体、下底板以及联接螺栓组成，上环体安装在下环体上，上环体和下环体的后端面分别用联接螺栓固定连接上底板和下底板。

进一步，所述供油装置由正向控制阀、反向控制阀、供油泵、滤油器、压力表、调压阀组成，各正向油箱组件通过连接管相互连通；各反向油箱通过连接管相互连通；所述供油泵经滤油器分别连接正向控制阀、反向控制阀，所述正向控制阀、反向控制阀分别连接各正向油箱组件和各反向油箱组件。

进一步，当非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承在推力轴旋转工作、承载推力时，推力盘与正向推力块之间形成润滑油膜，推力从推力盘通过润滑油膜传递至正向推力块，推力传递至正向支承，正向支承和正向油箱内腔液压油形成压力承载推力负载，大部分液压力通过正向支承的活塞传递至壳体上，部分液压力通过正向油箱传递至壳体上，由于各正向油箱相互连通，正向支承相互连通，可实现各正向推力块负载均匀；当推进器及轴系上的振动噪声通过推力块传递至正向支承时，正向支承和正向油箱内腔的液压油经正向油箱内油箱腔体、膜片变形和弹性体的弹性缓冲吸收了振动噪声，从而隔离减弱传递过来的振动噪声；当滑动推力轴承在船体上处于轴线偏斜状态时，所述推力轴通过径向支撑外球面与壳体内球面间进行调心偏转，各正向支承的缸筒在活塞上滑动调整，通过各正向支承内腔连通，各正向推力块负载保持均衡，从而能适应非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承相对轴系偏斜状态运行。

本发明的有益效果是：

本发明与现有技术对比，具有以下不同点或优势：

本发明所述装置与已有专利功能不同，除了能实现传递推进器及轴系的推拉力、承载部分轴系重量外，尤其可实现隔离或减弱推进器轴系上的纵向振动向船舶基座传递，还能自动适应推力轴承相对轴系偏斜状态运行，同时其可适应对空间及重量要求较高的船舶，节省空间和重量；其中隔离或减弱推进器轴系上的纵向振动向船舶基座传递是本发明的核心功能。

本发明所述装置的结构组成、结构形式与已有专利不同，隔离或减弱振动的方法、结构形式、结构组成不同；本发明所述装置适应船舶轴系偏斜状态运行的结构方法与已有专利不同。

本发明的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承可实现不同功能，具体包括：

(1)能够实现将轴系推进器产生的推拉力传递给船舶基座；

(2)能够隔离或减弱推进器轴系上的纵向振动向船舶基座传递；

(3)能够承载轴系部分重量；

(4)能够适应推力轴承相对轴系偏斜状态运行。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是壳体的结构示意图；

图3是正向套环的结构示意图；

图4是正向支承的结构示意图；

图5是正向油箱组件的结构示意图；

图6是供油装置的示意图；

图中：1反向油箱组件；2反向套环；3反向支承；4反向推力块；5推力轴；6壳体；7正向推力块；8正向支承；9正向套环；10固定螺栓；11正向油箱组件；12径向支撑；13连接管；14反向轴端密封；15上壳体；16下壳体；17正向轴端密封；18上环体；19联接螺栓；20上底板；21下环体；22下底板；23缸筒；24密封件；25活塞；26径向密封件；27油箱体；28轴向密封件；29膜片密封件；30膜片；31油箱盖；32联接件；33弹性体；34反向控制阀；35正向控制阀；36滤油器；37供油泵；38压力表；39调压阀；40供油装置。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，由反向油箱组件1、反向支承3、反向套环2、反向推力块4、推力轴5、壳体6、正向推力块7、正向支承8、正向套环9、正向油箱组件11、固定螺栓10、径向支撑12、连接管13、供油装置40等组成。

推力轴5置于壳体6内，推力轴5为中间带大推力盘，推力轴5的正向侧和反向侧为不对称结构，两侧为轴系联接法兰的一体式结构型式。反向油箱组件1、反向支承3、反向套环2、反向推力块4放置于推力轴5的反向侧，正向推力块7、正向支承8、正向套环9、正向油箱组件11放置于推力轴5的正向侧。正向推力块7一侧与推力轴5的正向侧面连接，另一端连接正向支承8，正向支承8通过正向套环9安装在壳体6内，正向油箱组件11的头部油箱杆穿入正向支承8的活塞中空结构，正向油箱组件11固定连接在壳体6正向侧面上。反向推力块4一侧与推力轴5的反向侧面连接，另一端连接反向支承3，反向支承3通过反向套环2安装在壳体6内，反向油箱组件1的头部油箱杆穿入反向支承3的活塞中空结构内，反向油箱组件1固定连接在壳体6反向侧面上。正向油箱组件11和反向油箱组件1分别通过连接管13连接供油装置40。推力轴5的正向侧轴通过径向支撑12与壳体6连接。

每套推力轴承设备设置六件至十二件正向推力块7，每件正向推力块7配套安装一套正向支承8和正向油箱组件11，正向推力块7圆周均匀分布。各正向支承安装固定于正向套环9内，各正向推力块7分别放置于正向支承8上。各正向油箱11通过油箱体头部装入正向支承后，通过螺栓固定于壳体6上。

在船舶上使用时，其安装于推进器轴系和主机轴系之间，通过推力轴5两端法兰分别与主机轴系、推进器轴系联接固定；通过壳体6安装固定于船舶船体上。

根据船舶推进器正倒工况推拉力的不同，正车推力大于倒车拉力，正向推力块7、正向支承8、正向套环9、正向油箱组件11的尺寸规格按照推力要求进行配置，反向油箱组件1、反向支承3、反向套环组件2、反向推力块4尺寸规格按照拉力要求进行配置。壳体6的正反侧也按照推拉力要求不同进行配置，为不对称结构。非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的非对称设置，节省设备尺寸，减轻设备重量。

每件正向推力块7安装于一件正向支承8上，每件正向支承8配备一套正向油箱组件11；每套非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承设备根据其推拉力及工况要求配置若干件正向推力块，数量一般为六件至十二件范围。

如图2所示，壳体6由上壳体15、下壳体16、反向轴端密封14、正向轴端密封17组成。上壳体15安装于下壳体16上，壳体的两侧为反向侧和正向侧不对称结构，正向侧结构尺寸大于反向侧结构尺寸；壳体的反向侧和正向侧端上分别安装反向轴端密封14、正向轴端密封17。

如图3所示，正向套环9由上下两半环组装成，分别由上环体18、上底板20、下环体21、下底板22以及联接螺栓19组成。上环体18安装在下环体21上，上环体18和下环体21的后端面分别用联接螺栓19固定连接上底板20和下底板22。

如图4所示，正向支承8由缸筒23、密封件24和活塞25组成。缸筒23内配合滑动连接活塞25，活塞25与缸筒23之间设置密封件24。活塞25为中空结构，缸筒23在活塞上滑动，缸筒23和活塞25内腔充满液压油。

正向支承8和正向套环9组装完毕后，各个正向支承8安装进套环内固定，并将各正向推力块7放置于正向支承8上。反向支承3、反向套环组件2、反向推力块4也按此方法组装。正向模块和反向模块分别与推力轴进行组成，组装之后安装于壳体的下壳体内，同时安装径向支撑。

上壳体15安装于下壳体16上，安装反向轴端密封14、正向轴端密封17。然后分别将各正向油箱组件11和反向油箱组件1装入正向支承8和反向支承3内，通过螺栓将正向油箱组件11和反向油箱组件1固定于壳体6上。

如图5所示，正向油箱组件11由油箱体27、径向密封件26、轴向密封件28、膜片密封件29、膜片30、油箱盖31、联接件32、弹性体33组成。油箱体27内腔充满液压油。正向油箱组件的油箱体27通过其头部油箱杆穿入正向支承8的活塞中空结构。油箱体27的头部油箱杆上设置细长孔，通过该细长孔，正向支承8的液压腔和油箱体27的内腔相互连通。油箱体27的内腔后端面上设有膜片3和弹性体33，膜片3和弹性体33通过油箱盖31用联接件32与油箱体27固定连接，油箱盖31与油箱体27端面连接处设有膜片密封件29。

推进器及轴系上的推力及纵向振动通过推力轴5、正向推力块7传递至正向支承8，正向支承8及正向油箱组件11的内腔液压油承压负载。通过正向油箱组件11内腔及膜片30和弹性体33的弹性及阻尼作用，隔离缓冲了传递过来的纵向振动，从而隔离减弱了纵向振动向壳体、船体的传递。

如图6所示，供油装置40由正向控制阀35、反向控制阀34、供油泵37、滤油器36、压力38、调压阀39组成。各正向油箱组件11通过连接管相互连通，各反向油箱组件1通过连接管相互连通。供油泵37经滤油器36分别连接正向控制阀35、反向控制阀34，正向控制阀35、反向控制阀34分别连接各正向油箱组件11和各反向油箱组件1。

正向推力块承载面上浇铸为轴承合金，正向推力块的轴承合金面与推力轴的推力盘之间充满润滑油形成润滑。径向支撑内圈为轴承合金，外圈为外球面，径向支撑通过外球面安装于壳体的内球面上。推力轴轴径与径向支撑轴承合金面间充满润滑油形成润滑。

当非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的壳体相对推力轴轴线偏斜时，推力轴带动径向支撑相对壳体偏转，推力轴的推力盘相对各正向推力块偏转，使各正向推力块与推力轴的推力盘之间间隙不同。由于设置了正向支承并且其内腔液压相互连通，当推力轴的推力盘相对各正向推力块偏转时，各正向支承进行自动适应调整，使得各推力块与推力轴推力盘间隙适应调整，各正向推力块载荷均匀平衡。

非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承在工作承载推力时，推力轴旋转工作，推力盘与正向推力块之间形成润滑油膜，推力从推力盘通过润滑油膜传递至正向推力块，推力传递至正向支承，正向支承和正向油箱内腔液压油形成压力承载推力负载，大部分液压力通过正向支承的活塞传递至壳体上，部分液压力通过正向油箱传递至壳体上。由于各正向油箱相互连通，正向支承相互连通，可实现各正向推力块负载均匀。推进器及轴系上的振动噪声通过推力块传递至正向支承时，正向支承和正向油箱内腔的液压油经正向油箱内油箱腔体、膜片变形和弹性体的弹性缓冲吸收了振动噪声，从而隔离减弱了传递过来的振动噪声。膜片为金属薄片，弹性体的材料可根据不同规格推力轴承进行配备。通过油箱腔体、膜片变形和弹性体的弹性及阻尼组合作用形成液压油的弹性和阻尼效果，可以较宽频段范围内隔离减弱振动噪声的传递。当推力轴承在船体上处于轴线偏斜状态时，推力轴通过径向支撑外球面与壳体内球面间进行调心偏转，各正向支承的缸筒在活塞上滑动调整，通过各正向支承内腔连通，各正向推力块负载保持均衡，从而能适应非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承相对轴系偏斜状态运行。

非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的推力轴旋转工作时，推力轴轴径与径向支撑轴承合金面间形成润滑油膜，径向支撑承载推力轴及船舶轴系的部分重量。

Claims (9)

1.一种非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，安装于推进器轴系和主机轴系之间，包括反向油箱组件、反向推力组件，推力轴、壳体、正向油箱组件、正向推力组件，通过推力轴两端法兰分别与主机轴系、推进器轴系连接固定；通过壳体安装固定于船舶船体上，其特征在于：所述推力轴置于壳体内，推力轴中间具有大推力盘，推力轴的两侧为轴系联接法兰的一体式结构，推力轴的大推力盘的两侧为不对称的正向侧和反向侧结构；所述推力轴的正向侧轴颈通过径向支撑放置于壳体内；所述推力轴的推力盘的正向侧面和反向侧面上分别分布有正向推力组件、反向推力组件，所述正向推力组件和反向推力组件分别安装在壳体的两侧内，所述正向推力组件和反向推力组件分别连接正向油箱组件和反向油箱组件，并分别通过连接管连接供油装置。

2.根据权利要求1所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述反向推力组件包括反向支承、反向套环、反向推力块，所述反向推力块一侧与推力轴的推力盘反向侧面连接，另一端连接反向支承，反向支承通过反向套环安装在壳体内，反向油箱组件的头部油箱杆穿入反向支承的活塞中空结构内，反向油箱组件固定连接在壳体反向侧面上；所述正向推力组件包括正向推力块、正向支承、正向套环，所述正向推力块一侧与推力轴的正向侧面连接，另一端连接正向支承，正向支承通过正向套环安装在壳体内，正向油箱组件的头部油箱杆穿入正向支承的活塞中空结构，正向油箱组件固定连接在壳体正向侧面上。

3.根据权利要求2所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述正、反向支承均由缸筒、密封件和活塞组成，缸筒内配合滑动连接活塞，活塞与缸筒之间设置密封件；所述活塞为中空结构，缸筒可在活塞上滑动，缸筒和活塞内腔充满液压油。

4.根据权利要求2所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述正、反向油箱组件均由油箱体、径向密封件、轴向密封件、膜片密封件、膜片、油箱盖、联接件、弹性体组成，油箱体内腔充满液压油；所述油箱体通过其头部油箱杆穿入正向支承或反向支承的活塞中空结构内，油箱体的头部油箱杆上设置细长孔，通过该细长孔，使正向支承或反向支承的液压腔与油箱体的内腔相互连通；所述油箱体的内腔后端面上设有膜片和弹性体，膜片和弹性体通过油箱盖用联接件与油箱体固定连接，油箱盖与油箱体端面连接处设有膜片密封件。

5.根据权利要求2所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述正、反向推力块承载面上浇铸为轴承合金，正向向推力块的轴承合金面与推力轴的推力盘之间充满润滑油形成润滑。

6.根据权利要求1所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述径向支撑的内圈为轴承合金，外圈为外球面，径向支撑通过外球面安装于壳体的内球面上；当非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承的推力轴旋转工作时，所述推力轴轴径与径向支撑轴承合金面间形成润滑油膜，径向支撑承载推力轴及船舶轴系的部分重量。

7.根据权利要求1所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述壳体由上壳体、下壳体、反向轴端密封、正向轴端密封组成，壳体的反向侧和正向侧不对称，正向侧结构尺寸大于反向侧结构尺寸；所述正向套环由上下两半套环组装成，分别由上环体、上底板、下环体、下底板以及联接螺栓组成，上环体安装在下环体上，上环体和下环体的后端面分别用联接螺栓固定连接上底板和下底板。

8.根据权利要求1所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：所述供油装置由正向控制阀、反向控制阀、供油泵、滤油器、压力表、调压阀组成，各正向油箱组件通过连接管相互连通；各反向油箱通过连接管相互连通；所述供油泵经滤油器分别连接正向控制阀、反向控制阀，所述正向控制阀、反向控制阀分别连接各正向油箱组件和各反向油箱组件。

9.根据权利要求2-6任一所述的非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承，其特征在于：当非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承在推力轴旋转工作、承载推力时，推力盘与正向推力块之间形成润滑油膜，推力从推力盘通过润滑油膜传递至正向推力块，推力传递至正向支承，正向支承和正向油箱内腔液压油形成压力承载推力负载，大部分液压力通过正向支承的活塞传递至壳体上，部分液压力通过正向油箱传递至壳体上，由于各正向油箱相互连通，正向支承相互连通，可实现各正向推力块负载均匀；当推进器及轴系上的振动噪声通过推力块传递至正向支承时，正向支承和正向油箱内腔的液压油经正向油箱内油箱腔体、膜片变形和弹性体的弹性缓冲吸收了振动噪声，从而隔离减弱传递过来的振动噪声；当滑动推力轴承在船体上处于轴线偏斜状态时，所述推力轴通过径向支撑外球面与壳体内球面间进行调心偏转，各正向支承的缸筒在活塞上滑动调整，通过各正向支承内腔连通，各正向推力块负载保持均衡，从而能适应非对称双向单支点液弹支撑滑动推力轴承相对轴系偏斜状态运行。