CN113200137A - 一种可在线转位的水润滑轴承及船舶尾轴推进系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船舶工程技术领域，提供了一种可在线转位的水润滑轴承及船舶尾轴推进系统，所述水润滑轴承包括衬套和设置在所述衬套内周面的橡胶合金衬层，还包括设置在所述衬套外周面的电活性聚合物层和设置在所述衬套一端的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述衬套绕自身轴线转动。本发明能够提升船舶推进系统水润滑轴承服役寿命和运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶工程技术领域，具体涉及一种可在线转位的水润滑轴承及传动装置。
背景技术
随着水中装备向着高可靠、长寿命、高功率密度、一体化紧凑设计等方向发展，对其传动系统核心基础部件“水润滑轴承”提出了更高要求。尤其是新一代船舶动力“无轴轮缘推进器”颠覆性技术的出现，深海服役下水润滑轴承在可靠性和长寿命性能方面面临着更大的挑战。当前阶段，无论是一体式还是板条式水润滑轴承，服役过程中的主要承载区位于水润滑轴承底部，因此水润滑轴承服役状态和寿命通常取决于底部承载脊。当底部承载脊由于过度磨损而失效时，对于一体成形水润滑轴承而言通常预示着整机失效。对于板条式水润滑轴承则需要停机更换失效板条，无疑增加了时间、维修和人力成本。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可在线转位的水润滑轴承及传动装置，以提升水润滑轴承服役寿命和运行可靠性。
第一方面，本发明提供一种可在线转位的水润滑轴承，包括衬套和设置在所述衬套内周面的橡胶合金衬层，还包括设置在所述衬套外周面的电活性聚合物层和设置在所述衬套一端的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述衬套绕自身轴线转动。
进一步地，所述橡胶合金衬层包括多块沿所述衬套的周向均匀分布的内衬板条，所述驱动装置每次驱动所述衬套转动的角度为360°/Ng，其中Ng为所述内衬板条的数量。
进一步地，所述驱动装置包括与所述衬套同轴设置的蜗轮和与所述蜗轮啮合的蜗杆。
第二方面，本发明还提供一种船舶尾轴推进系统，包括：
上述水润滑轴承；
套设在所述水润滑轴承内的船舶尾轴；以及
用于对所述水润滑轴承的服役状态进行监控的状态监控系统；
所述状态监控系统包括状态监测传感器和与所述状态监测传感器信号连接的控制器，所述状态监测传感器包括温度传感器、加速度传感器或声学传感器中的一种或多种；所述温度传感器用于检测所述船舶尾轴的温度，所述加速度传感器用于检测所述船舶尾轴的振动幅度，所述声学传感器用于检测所述船舶尾轴转动过程中的摩擦噪声；所述控制器与所述驱动装置和所述电活性聚合物层电连接。
本发明的有益效果：
1、通过设置在衬套外的电活性聚合物层和用于驱动衬套的驱动装置，实现了水润滑轴承的在线转位，从而当水润滑轴承的底部承载区由于过度磨损而失效时，可以使失效部位退出服役状态，而相邻的健康部分则进入服役状态，进而最大限度地延长了水润滑轴承的服役寿命；
2、结合对所述水润滑轴承的服役状态进行监控的状态监控系统，能够实现水润滑轴承的在线运维，一方面降低了停机维修、人力、时间和成本，另一方面增强了水润滑轴承的服役可靠性与安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一实施例提供的船舶尾轴推进系统的结构示意图；
附图标记：
10、衬套；11、法兰盘；20、橡胶合金衬层；30、电活性聚合物层；41、蜗轮；42、蜗杆；50、船舶尾轴；61、状态监测传感器；62、控制器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本实施例提供一种可在线转位的水润滑轴承，该水润滑轴承应用于大功率船舶尾轴推进系统中，该水润滑轴承套设在船舶尾轴50外。该水润滑轴承包括衬套10、设置在衬套10内周面的橡胶合金衬层20、设置在衬套10外周面的电活性聚合物层30和设置在衬套10一端的驱动装置，衬套10由合金或者黄铜制成。橡胶合金衬层20可以是一体式的结构，也可以是板条式的结构。驱动装置用于驱动衬套10绕自身轴线转动。
电活性聚合物层30均匀布置在衬套10外周面，在水润滑轴承安装在机体前，对电活性聚合物层30进行通电使其收缩以便于安装。当水润滑轴承放置于机体后，再对电活性聚合物断电使其恢复到原状态与机体形成过盈配合。
当水润滑轴承出现运行故障时，比如船舶尾轴50出现振动过大、温升过高或摩擦噪声过强时，通过对电活性聚合物层30通电使其收缩，水润滑轴承则由过盈配合切换至间隙配合，为水润滑轴承沿周向的分度旋转创造前提条件。然后驱动装置再驱动衬套10旋转一定角度，使得橡胶合金衬层20的失效部分退出服役状态，相邻的健康部分则进入服役状态。通过上述过程，一方面解决了橡胶合金衬层20失效带来的整机运行安全性和可靠性问题，另一方面充分发挥了非承载区橡胶合金衬层20的作用，使水润滑轴承整个圆周面的橡胶合金衬层20陆续进入承载区，大大提升了水润滑轴承的服役寿命。
在一个实施例中，当水润滑轴承为板条式结构时，此时橡胶合金衬层20包括多块沿衬套10的周向均匀分布的内衬板条，驱动装置每次驱动衬套10转动的角度为360°/Ng，其中Ng为内衬板条的数量。这样失效的内衬板条将退出服役状态，相邻的内衬板条则进入服役状态。
在一个实施例中，驱动装置包括与衬套10同轴设置的蜗轮41和与蜗轮41啮合的蜗杆42。具体地，衬套10的端面具有法兰盘11，法兰盘11与蜗轮41之间通过螺栓之间进行连接固定，使得水润滑轴承可与蜗轮41同步旋转。蜗轮41蜗杆42是常用的分度机构，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点。
本申请还提供一种船舶尾轴推进系统，包括上述水润滑轴承、套设在水润滑轴承内的船舶尾轴50和用于对水润滑轴承的服役状态进行监控的状态监控系统。状态监控系统包括状态监测传感器61和与状态监测传感器61信号连接的控制器62，状态监测传感器61包括温度传感器、加速度传感器或声学传感器中的一种或多种。
温度传感器用于检测船舶尾轴50的温度，具体地说是检测船舶尾轴50与橡胶合金衬层20相配合的区域或者临近区域的温度情况。加速度传感器用于检测船舶尾轴50的振动幅度，当船舶尾轴50振动过大时，这种过大的振动会产生明显的加速度，从而通过加速度传感器进行识别。声学传感器用于检测船舶尾轴50转动过程中的摩擦噪声，当船舶尾轴50转动异常时，可能会出现明显额噪声，通过声学传感器进行识别。控制器62与驱动装置和电活性聚合物层30电连接。
通过状态监控系统能够自动探测到异常信号，从而方便控制器62根据异常信号来准确控制驱动装置工作，使得橡胶合金衬层20的失效部分退出服役状态，相邻的健康部分则进入服役状态。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (4)
1.一种可在线转位的水润滑轴承，包括衬套和设置在所述衬套内周面的橡胶合金衬层，其特征在于：还包括设置在所述衬套外周面的电活性聚合物层和设置在所述衬套一端的驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述衬套绕自身轴线转动。
2.根据权利要求1所述的可在线转位的水润滑轴承，其特征在于：所述橡胶合金衬层包括多块沿所述衬套的周向均匀分布的内衬板条，所述驱动装置每次驱动所述衬套转动的角度为360°/Ng，其中Ng为所述内衬板条的数量。
3.根据权利要求1或2所述的可在线转位的水润滑轴承，其特征在于：所述驱动装置包括与所述衬套同轴设置的蜗轮和与所述蜗轮啮合的蜗杆。
4.一种船舶尾轴推进系统，其特征在于：包括：
如权利要求1-3任一项所述的水润滑轴承；
套设在所述水润滑轴承内的船舶尾轴；以及
用于对所述水润滑轴承的服役状态进行监控的状态监控系统；
所述状态监控系统包括状态监测传感器和与所述状态监测传感器信号连接的控制器，所述状态监测传感器包括温度传感器、加速度传感器或声学传感器中的一种或多种；所述温度传感器用于监测所述船舶尾轴的温度，所述加速度传感器用于检测所述船舶尾轴的振动幅度，所述声学传感器用于检测所述船舶尾轴转动过程中的摩擦噪声；
所述控制器与所述驱动装置和所述电活性聚合物层电连接。
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