CN109505868A - 一种自补偿快速更换水润滑轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自补偿快速更换水润滑轴承，能够对轴承标高进行补偿，且可实现对轴瓦组件的快速检修、更换操作操作。该自补偿快速更换水润滑轴承包括：衬套、两个轴瓦组件、轴瓦锁紧件和轴瓦驱动装置；衬套内圆周面分为上部半圆和下部半圆，上部半圆和下部半圆均为半径相同的等半径圆面；但上部半圆和下部半圆的轴线与外圆周面的轴线之间具有设定夹角；两个轴瓦组件上、下对称套装在衬套内部，并与衬套对应侧的内圆周面相配合组成滑动副；轴瓦驱动装置用于带动与之相连的轴瓦组件沿衬套的内表面移动以调整轴承标高；每个轴瓦组件对应一套轴瓦锁紧件，轴瓦锁紧件用于在轴承标高调整到设定值后，联接固定衬套和轴瓦组件。

Description

一种自补偿快速更换水润滑轴承
技术领域
本发明涉及一种轴承，具体涉及一种能够快速更换的水润滑轴承。
背景技术
目前舰船推进轴系艉部水润滑支承轴承均采用轴毂照光镗孔的安装方式，其水润滑轴承多采用轴瓦固定于金属衬套的结构形式，这种轴承结构及安装方式主要存在如下问题：
(1)艉部轴承安装在轴毂内孔，轴毂内孔精度决定了艉部轴承的安装精度，传统安装步骤是在影响船体结构变形的主要焊接工作结束，采用照光法开展艉轴承轴毂粗镗孔、精镗孔工作，然后进行轴毂内孔尺寸精度检查，最后再进行艉部轴承的安装，安装过程复杂、精度要求严格、施工周期长。
(2)轴系运行过程中，船体结构变形、设备更换维修、长时间运行导致轴瓦磨损等情况均会导致艉部轴承支撑标高产生变化，影响轴系校中状态，对此传统艉部轴承无法进行适应性调整，影响推进系统安静稳定运行，严重时可导致设备和系统故障。
(3)传统艉部轴承轴瓦紧固在金属衬套上，金属衬套为整体式结构，当艉轴承轴瓦寿命到期或检修更换轴瓦时，需将艉部轴承整体拆卸更换，具体流程为：拆卸推进器锁紧联接部件—拆卸、吊装推进器—拆卸、吊装主轴—松开轴承联接紧固件—拆卸吊装轴承—拆检轴承—更换轴瓦—复装轴承、主轴、推进器，整个拆装过程周期长、牵连轴系工程量大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种自补偿快速更换水润滑轴承，能够对轴承标高进行补偿，且可实现对轴瓦组件的快速检修、更换操作操作。
所述的自补偿快速更换水润滑轴承包括：衬套、两个轴瓦组件、轴瓦锁紧件和轴瓦驱动装置；
所述衬套内圆周面分为上部半圆和下部半圆，上部半圆和下部半圆均为等直径圆面，且上部半圆的半径与下部半圆的半径相同；但上部半圆和下部半圆的轴线与外圆周面的轴线之间具有设定夹角，且上部半圆轴线和下部半圆轴线沿外圆周面的轴线对称；
所述轴瓦组件的横截面为半圆形，两个轴瓦组件上、下对称套装在所述衬套内部，并与衬套对应侧的内圆周面相配合组成滑动副，两个轴瓦组件的相对面之间有间隙；
所述轴瓦组件通过键与对应侧的衬套相连，所述键固定在衬套上，且所述轴瓦组件上键安装槽的长度大于键的长度；
在位于下方的轴瓦组件上或两个轴瓦组件上设置有轴瓦驱动装置，所述轴瓦驱动装置用于带动与之相连的轴瓦组件沿所述衬套的内表面移动以调整轴承标高；
每个轴瓦组件对应一套轴瓦锁紧件，所述轴瓦锁紧件用于在所述轴承标高调整到设定值后，联接固定衬套和轴瓦组件。
进一步的，还包括轴承状态监测组件；所述轴承状态监测组件用于实时监测轴承标高的变化量。
进一步的，所述轴承状态监测组件为实时监测轴承径向位移和轴承所在轴系振动的位移传感器。
进一步的，所述轴瓦组件包括：轴瓦支撑件和轴瓦，所述轴瓦固定在所述轴瓦支撑件的内表面，所述轴瓦的内径和对应支撑轴系的轴径相配合；所述轴瓦支撑件的内表面为与衬套外圆周面同轴的圆柱面，外圆周面与其对应侧的衬套内圆周面相匹配，所述轴瓦支撑件外圆周面和衬套内圆周面相配合组成滑动副。
进一步的，所述轴瓦驱动装置为拉杆，所述拉杆的一端加工有外螺纹，另一端中部设置有轴肩；所述拉杆的螺纹端旋入轴瓦组件大端螺纹孔内，且拉杆轴向和与之相连的轴瓦组件外圆周面的轴向平行；所述拉杆的轴肩所在端位于轴瓦组件外部，轴承标高调整到设定值后，所述拉杆通过轴瓦锁紧件进行轴向限位，同时所述轴瓦锁紧件联接固定衬套和轴瓦组件。
有益效果：
(1)本发明通过调整轴瓦驱动装置能够对轴承标高进行适应性调整，保证设备的运行可靠。
(2)通过轴承状态监测组件能够实时监测实际运行过程中船体结构变形、设备更换维修、长时间运行导致轴瓦变形等各种因素导致的轴承标高变化情况，依此对轴承标高进行补偿，能够保证轴系校中状态处于最优状态。
(3)本发明结构简单可靠、技术方案新颖，大大降低了轴毂和轴承的安装定位精度要求，缩短了施工建造周期。
(4)本发明具有自带备份轴瓦组件、互换备件的特性，由于结构形式的巧妙设计，可实现施工现场快速更换或互换轴瓦组件的特点，大大减少了维修成本、相关牵连工程，缩短施工周期，具有极大的工程价值及应用前景。
(5)本发明的特殊设计允许轴毂照光、镗孔存在一定偏差，在轴承安装后通过轴瓦驱动装置对轴瓦进行上下移动调整，从而对相应轴径进行补偿调整，大大简化了工程实际中对轴毂定位、焊接件、镗孔以及轴承安装的精度要求。
附图说明
图1为本发明的水润滑轴承的轴向剖视图；
图2为衬套1的轴向剖视图；
图3为本发明的端面结构示意图；
图4为轴瓦锁紧件与轴瓦组件的连接示意图；
图5为轴瓦组件结构示意图；
图6为轴瓦组件B向视图；
图7为轴瓦组件C向视图。
图中：1-衬套，3-轴瓦组件，4-键，5-下部轴瓦锁紧件A，6-轴瓦驱动装置，7-下部轴瓦锁紧件B，9-上部轴瓦锁紧件，10-轴承状态监测组件，11-轴瓦支撑件，12-轴瓦。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
本实施例提供一种自补偿快速更换水润滑轴承，能够解决现有水润滑轴承安装镗孔精度要求高以及安装费时费力、运行过程中各种因素引起的轴承标高变位进而导致的推进轴系校中状态恶化、水润滑轴承更换或维修周期长工作量大等问题。
如图1所示，该水润滑轴承包括：衬套1、轴瓦组件3、轴瓦锁紧件、轴瓦驱动装置6、和轴承状态监测组件10。其中衬套1外表面为圆柱面，通过其法兰上螺栓孔联接固定在轴毂内部；其内表面结构如图2所示，衬套1内表面分为上部半圆和下部半圆，上部半圆和下部半圆均为等直径圆面，且上部半圆的半径与下部半圆的半径相同；但上部半圆和下部半圆的轴线与外圆周面的轴线均存在一定夹角，且上部半圆轴线(图2所示的线c)和下部半圆轴线(图2所示的线b)沿外圆周面的轴线(图2所示的线a)对称；加工衬套1的内表面时，上部半圆和下部半圆需单独加工，其加工可采用斜镗孔或数控机床等其它方式。
如图1-图5所示，轴瓦组件3的横截面为半圆形，两个轴瓦组件3上、下对称套装在衬套1内部，并与衬套1对应侧的内表面相配合组成滑动副，两个轴瓦组件3的相对面之间留有一定间隙，以保证轴瓦组件3轴向移动过程中不发生干涉，其间隙根据轴承标高调整量值、轴承轴瓦磨损量值、轴毂安装加工偏差等综合确定。
具体的，轴瓦组件3包括轴瓦支撑件11和轴瓦12，轴瓦12可以采用橡胶板条轴瓦、橡胶整体式轴瓦、高分子整体式轴瓦等其它可用轴瓦型式或材料，轴瓦通过硫化、挡板螺钉紧固、胀紧等安装方式固定在轴瓦支撑件11的内表面上，组成一体。轴瓦12的内径和对应支承轴径相配合。轴瓦支撑件11的内表面为与衬套1外圆周面同轴的圆柱面，轴瓦支撑件11的外圆周面与其对应侧的衬套1内表面相匹配，即轴瓦支撑件11沿轴向各截面均为等半径圆面，轴瓦支撑件11外表面和衬套1内表面相配合组成滑动副，轴瓦支撑件11的这种特殊设计可保证轴瓦支撑件11在不同轴向位置均和衬套1紧密贴合。每个轴瓦组件3通过键4与对应侧的衬套1相连，键4通过螺钉固定在衬套1上，键4用于限制轴瓦组件3的周向旋转自由度，但不影响轴瓦组件3的轴向移动(即轴瓦组件3上键安装槽的长度大于键4的长度)。
本实施例中轴瓦驱动装置6为拉杆，鉴于工程中水润滑轴承中上部轴瓦组件3基本无磨损，将轴瓦驱动装置6设置在下部轴瓦组件上，拉杆的一端加工有外螺纹，另一端中部设置有轴肩，拉杆的螺纹端旋入下部轴瓦组件大端螺纹孔内，其采用倾斜布置，即拉杆轴向与下部轴瓦组件外圆周面轴向平行，由此可通过转动轴瓦驱动装置6带动端部螺纹“进入”或“退出”轴瓦组件3，以驱动轴瓦组件3沿衬套1内表面移动进而调整轴承标高(通过两个平行的斜面将轴向位移转换为径向位移)。拉杆的轴肩所在端位于轴瓦组件3外部，轴承标高调整到设定要求后，将衬套1和轴瓦组件3通过轴瓦锁紧件联接固定。
本实施例中下部轴瓦锁紧件包括：下部轴瓦锁紧件A5、下部轴瓦锁紧件B7和两组螺钉；在下部轴瓦锁紧块A5和下部轴瓦锁紧块B7上设置有用于使拉杆穿过的中心孔，且下部轴瓦锁紧件A5和下部轴瓦锁紧件B7相对，在下部轴瓦锁紧件A5与下部轴瓦锁紧件B7相对的端面上设置有与拉杆上轴肩一致的环形槽，拉杆上的轴肩位于该环形槽内，轴肩的两端分别通过下部轴瓦锁紧件A5和下部轴瓦锁紧件B7限位，从而实现对拉杆的轴向限位，然后将下部轴瓦锁紧件A5和下部轴瓦锁紧件B7通过螺钉与衬套1和轴瓦组件3固接，螺钉分为两组，分别固定在衬套1上和轴瓦组件3上，衬套1上螺钉用于固定下部轴瓦锁紧件A5和下部轴瓦锁紧件B7，轴瓦组件3上螺钉待轴瓦组件3安装、调整完毕后拧入，起到固定轴瓦组件3的作用。
上部轴瓦组件的大端同样设置有用于和拉杆的螺纹端配合的螺纹孔，上部轴瓦锁紧件9通过两组螺钉分别与衬套1和轴瓦组件3固接，起到联接固定衬套1和轴瓦组件3的作用。
在上部轴瓦锁紧件9上安装有轴承状态监测组件10，用于记录、监测实际运行过程中船体结构变形、设备更换维修、长时间运行导致轴瓦变形等各种因素导致的轴承标高变化情况，由此可根据监测数据对轴承标高进行精确补偿，从而使得轴系校中状态处于最佳状态。轴承监测组件10的另一个作用是对轴瓦磨损量值的实时监测，从而可以此为依据对轴承轴瓦的使用寿命、更换周期进行预警及建议。本实施例中轴承状态监测组件10为位移传感器，用于实时监测轴承径向位移和轴系振动，从而获得轴承标高变化情况及轴瓦磨损量。
本方案中，由于轴瓦组件3和衬套1的特殊设计允许轴毂照光、镗孔存在一定偏差，在轴承安装后通过轴瓦驱动装置6对轴瓦组件3进行上下移动调整，从而对相应轴径进行补偿调整，大大简化了工程实际中对轴毂定位、焊接件、镗孔以及轴承安装的精度要求。
衬套1上部、下部对称布置两个相同轴瓦组件3，鉴于工程中水润滑轴承中上部轴瓦组件基本无磨损，当下部轴瓦组件磨损严重时可将上、下部轴瓦组件进行互换，其更换流程为：用工装轻微顶起轴承轴径—用轴瓦驱动装置“拉出”下部轴瓦组件—将轴瓦锁紧件和轴瓦驱动装置安装于上部并类似拆卸上部轴瓦组件—互换两部轴瓦组件并拆卸工装；同时，也可以仅对下部轴瓦组件进行更换操作。
本发明的特殊设计可实现对轴瓦组件的快速检修、更换操作操作，相比于传统艉部轴承轴瓦更换流程，其牵连工程仅涉及对主轴的顶举，无需拆卸推进器、主轴、轴承等设备，大大简化了施工工序、缩短了施工周期。
综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，包括：衬套(1)、两个轴瓦组件(3)、轴瓦锁紧件和轴瓦驱动装置(6)；
所述衬套(1)内圆周面分为上部半圆和下部半圆，上部半圆和下部半圆为等直径圆面，且上部半圆的半径与下部半圆的半径相同；但上部半圆和下部半圆的轴线与外圆周面的轴线之间具有设定夹角，且上部半圆轴线和下部半圆轴线沿外圆周面的轴线对称；
所述轴瓦组件(3)的横截面为半圆形，两个轴瓦组件(3)上、下对称套装在所述衬套(1)内部，并与衬套(1)对应侧的内圆周面相配合组成滑动副，两个轴瓦组件(3)的相对面之间有间隙；
所述轴瓦组件(3)通过键(4)与对应侧的衬套(1)相连，所述键(4)固定在衬套(1)上，且所述轴瓦组件(3)上键安装槽的长度大于键(4)的长度；
在位于下方的轴瓦组件(3)上或两个轴瓦组件(3)上设置有轴瓦驱动装置(6)，所述轴瓦驱动装置(6)用于带动与之相连的轴瓦组件(3)沿所述衬套(1)的内表面移动以调整轴承标高；
每个轴瓦组件(3)对应一套轴瓦锁紧件，所述轴瓦锁紧件用于在所述轴承标高调整到设定值后，联接固定衬套(1)和轴瓦组件(3)。
2.如权利要求1所述的自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，还包括轴承状态监测组件(10)；所述轴承状态监测组件(10)用于实时监测轴承标高的变化量。
3.如权利要求2所述的自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，所述轴承状态监测组件(10)为实时监测轴承径向位移和轴承所在轴系振动的位移传感器。
4.如权利要求1或2所述的自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，所述轴瓦组件(3)包括：轴瓦支撑件(11)和轴瓦(12)，所述轴瓦(12)固定在所述轴瓦支撑件(11)的内表面，所述轴瓦(12)的内径和对应支撑轴系的轴径相配合；所述轴瓦支撑件(11)的内表面为与衬套(1)外圆周面同轴的圆柱面，外圆周面与其对应侧的衬套(1)内圆周面相匹配，所述轴瓦支撑件(11)外圆周面和衬套(1)内圆周面相配合组成滑动副。
5.如权利要求1或2所述的自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，所述轴瓦驱动装置(6)为拉杆，所述拉杆的一端加工有外螺纹，另一端中部设置有轴肩；所述拉杆的螺纹端旋入轴瓦组件(3)大端螺纹孔内，且拉杆轴向和与之相连的轴瓦组件外圆周面的轴向平行；所述拉杆的轴肩所在端位于轴瓦组件(3)外部，轴承标高调整到设定值后，所述拉杆通过轴瓦锁紧件进行轴向限位，同时所述轴瓦锁紧件联接固定衬套(1)和轴瓦组件(3)。
6.如权利要求5所述的自补偿快速更换水润滑轴承，其特征在于，所述轴瓦锁紧件包括：轴瓦锁紧件A、轴瓦锁紧件B和两组紧固件，在轴瓦锁紧件A和轴瓦锁紧件B上设置有用于使拉杆穿过的中心孔，且轴瓦锁紧件A和轴瓦锁紧件B相对，在其相对的端面上设置有与拉杆上轴肩一致的环形槽，拉杆上的轴肩位于该环形槽内，轴肩的两端分别通过轴瓦锁紧件A和下部轴瓦锁紧件B限位；所述轴瓦锁紧件A和下部轴瓦锁紧件B通过一组紧固件与衬套(1)固接，通过另一组紧固件与轴瓦组件(3)固接。
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