CN115503927A - 艉轴装置及船只 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶部件技术领域，特别是涉及一种艉轴装置及船只，艉轴装置包括艉管、艉轴、滚动轴承和花键套，艉轴转动穿设于艉管，艉管的两端分别设置有密封单元，艉管、密封单元和艉轴围成密闭空间，滚动轴承安装于密闭空间内，滚动轴承通过花键套套设于艉轴的外侧壁以支撑艉轴。其有益效果在于：艉管、密封单元和艉轴围成密闭空间，有利于保护和润滑安装于密闭空间内的滚动轴承；利用滚动轴承支撑艉轴，本发明可以满足船舶对于低转速工况的需求；滚动轴承通过花键套套设于艉轴的外侧壁以支撑艉轴，大大降低了轴承安装对艉轴、艉管定位尺寸的加工精度要求，可以保留艉轴在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。
Description
技术领域
本发明涉及船舶部件技术领域，特别是涉及一种艉轴装置及船只。
背景技术
在采用常规推进的船舶上，柴油发动机的动力经高弹性联轴器、减速齿轮箱、中间传动轴和艉轴传递给推进器(螺旋桨)，螺旋桨产生的推力经艉轴和中间传动轴作用在减速齿轮箱的输出轴上，并通过减速齿轮箱传递给船舶产生航行的推进动力。
随着船舶建造技术的不断发展，有些船舶航行工况需要螺旋桨在极低转速下运行，特别是采用变频推进电机作为动力的常规推进系统，螺旋桨可以并需要在较低转速工况下运行，当艉轴在极低转速下运行时，滑动轴承与艉轴间则无法自行建立压力润滑膜，会加剧轴承和艉轴的磨损，影响使用寿命，增大维护和维修成本，无法满足使用要求。
根据船级社发行的《钢质内河船舶建造规范》－2021修改通报中，新增相关滚动轴承在船舶艉轴艉管系统中的应用章节，在相关技术的应用中，轴承直接安装在艉轴和艉管之间，具有以下缺点：轴承的安装方式对艉轴、艉管的定位尺寸和加工精度提出了更高的要求；艉轴的拆检维护和安装，均需在现场进行轴承的拆装，在船舶的狭小空间内，作业较为困难；同时轴承的安装精度亦难于保证；在常规推进轴系中，船舶的推进力的着力点由原来的齿轮箱转移至艉管，艉管需承受螺旋桨和艉轴的轴向推力作用，其结构设计以及与船体结构和安装都需考虑船舶推进作用力的强度要求；艉轴的轴向自由度受限，对轴系的校中和安装带来不利因素；艉轴和齿轮箱输出轴均设置安装滚动轴承，包括推力轴承，整个轴系的轴向自由度受到限制，在较长轴系的船舶上，当船舶受浪涌作用时，无法消除船体发生形变后轴系所受的轴向应力，对轴承的运转不利，容易发热损坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：船舶的艉轴在低转速工况下无法形成润滑保护膜，且当船舶受浪涌作用时，无法消除船体发生形变后轴系所受的轴向应力，对轴承的运转不利，容易发热损坏。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种艉轴装置，包括艉管、艉轴、滚动轴承和花键套，所述艉轴转动穿设于所述艉管，所述艉管的两端分别设置有密封单元，所述艉管、所述密封单元和所述艉轴围成密闭空间，所述滚动轴承安装于所述密闭空间内，所述滚动轴承通过花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴。
在上述技术方案中，所述密封单元包括前密封单元和后密封单元，所述滚动轴承包括前滚动轴承和后滚动轴承，所述花键套包括前花键套和后花键套，所述前滚动轴承通过所述前花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴，所述后滚动轴承通过所述后花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴，所述前滚动轴承具有第一外圈，所述后滚动轴承具有第二外圈，所述前密封单元设置于所述艉管的前端，并固定所述第一外圈于所述艉管的内侧壁，所述后密封单元设置于所述艉管的后端，并固定所述第二外圈于所述艉管的内侧壁。
在上述技术方案中，所述前密封单元包括前轴套、前压环组件、前密封圈组件和前安装法兰，所述前轴套和所述前压环组件依次套设于所述艉轴的外侧壁，所述前轴套与所述前压环组件围成前后贯穿的前润滑腔，所述前压环组件开设有与所述前润滑腔连通的前接口，所述前密封圈组件安装于所述前润滑腔内，并密封所述润滑腔的前后两端，所述前安装法兰连接所述前压环组件与所述艉管的前端。
在上述技术方案中，所述艉管的前端向内凹陷形成前限位槽，所述前安装法兰的内侧设置有沿所述艉管的轴向延伸的前限位部，所述第一外圈的两端分别与所述前限位部和所述前限位槽抵接。
在上述技术方案中，所述前压环组件包括防沙圈和三个前密封圈，所述防沙圈和三个所述前密封圈均沿轴套的轴向间隔排列设置于所述轴套的外侧，所述防沙圈密封所述前润滑腔的前端，其中一个所述前密封圈密封所述前润滑腔的后端。
在上述技术方案中，所述后密封单元包括后轴套、后压环组件、后密封圈组件和后安装法兰，所述后轴套和所述后压环组件依次套设于所述艉轴的外侧壁，所述后轴套与所述后压环组件围成后端开口的后润滑腔，所述后压环组件开设有与所述后润滑腔连通的后接口，所述后密封圈组件安装于所述后润滑腔内，并密封所述润滑腔的后端，所述后安装法兰连接所述后压环组件与所述艉管的后端。
在上述技术方案中，所述艉管的后端向内凹陷形成后限位槽，所述后安装法兰的内侧设置有沿所述艉管的轴向延伸的后限位部，所述第二外圈的两端分别与所述后限位部和所述后限位槽抵接。
在上述技术方案中，所述后压环组件包括两个后密封圈，两个所述后密封圈沿轴套的轴向间隔排列设置于所述轴套的外侧，其中一个所述后密封圈密封所述后润滑腔的后端。
在上述技术方案中，所述滚动轴承具有内圈，所述内圈通过挡圈限位于所述花键套的外侧壁。
本发明另一方面提供一种船只，包括如上述技术方案所述的艉轴装置。
本发明实施例的艉轴装置与现有技术相比，其有益效果在于：艉管、密封单元和艉轴围成密闭空间，有利于保护和润滑安装于密闭空间内的滚动轴承；利用滚动轴承支撑艉轴，本发明可以满足船舶对于低转速工况的需求；滚动轴承通过花键套套设于艉轴的外侧壁以支撑艉轴，大大降低了轴承安装对艉轴、艉管定位尺寸的加工精度要求，可以保留艉轴在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。同时，根据滚动轴承的性能，与滑动轴承相比，运转时的摩擦阻力较小，提高轴系的传动效率，具有一定的节能效果。
附图说明
图1是本发明实施例的艉轴装置的剖视示意图；
图2是图1中A处的细节示意图；
图3是图1中B处的细节示意图；
图中，1、艉管；
2、艉轴；
3、滚动轴承；31、前滚动轴承；311、第一外圈；32、后滚动轴承；321、第二外圈；
41、前花键套；42、后花键套；
5、密封单元；51、前密封单元；511、前轴套；512、前压环组件；5131、防沙圈；5132、前密封圈；514、前安装法兰；5141、前限位部；52、后密封单元；521、后轴套；522、后压环组件522；5231、后密封圈；524、后安装法兰；5241、后限位部；501、前润滑腔；502、后润滑腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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。
在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“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，也可以是焊接连接；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，除非另有明确的限定。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。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例优选实施例的一种艉轴装置，包括艉管1、艉轴2、滚动轴承3和花键套，艉轴2转动穿设于艉管1，艉管1的两端分别设置有密封单元5，艉管1、密封单元5和艉轴2围成密闭空间，滚动轴承3安装于密闭空间内，滚动轴承3通过花键套套设于艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2。
可以理解的是，艉管1、密封单元5和艉轴2围成密闭空间，有利于保护和润滑安装于密闭空间内的滚动轴承3；利用滚动轴承3支撑艉轴2，本发明可以满足船舶对于低转速工况的需求；滚动轴承3通过花键套套设于艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2，大大降低了轴承安装对艉轴2、艉管1定位尺寸的加工精度要求，可以保留艉轴2在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。
如图1、图2和图3所示，进一步地，密封单元5包括前密封单元51和后密封单元52，滚动轴承3包括前滚动轴承31和后滚动轴承32，花键套包括前花键套41和后花键套42，前滚动轴承31通过前花键套41套设于艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2，后滚动轴承32通过后花键套42套设于艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2，前滚动轴承31具有第一外圈311，后滚动轴承32具有第二外圈321，前密封单元51设置于艉管1的前端，并固定第一外圈311于艉管1的内侧壁，后密封单元52设置于艉管1的后端，并固定第二外圈321于艉管1的内侧壁。
可以理解的是，前滚动轴承31和后滚动轴承32分别通过前花键套41和后花键套42套设于位艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2，可以提高滚动轴承3对艉轴2的支撑稳定性。第一外圈311和第二外圈321分别通过前密封单元51和后密封单元52固定于艉管1的内侧壁，可以进一步提高滚动轴承3的支撑稳定性，可以保留艉轴2在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。同时，根据滚动轴承3的性能，与滑动轴承相比，运转时的摩擦阻力较小，提高轴系的传动效率，具有一定的节能效果。
如图1和图2所示，进一步地，前密封单元51包括前轴套511、前压环组件512、前密封圈5132组件和前安装法兰514，前轴套511和前压环组件512依次套设于艉轴2的外侧壁，前轴套511与前压环组件512围成前后贯穿的前润滑腔501，前压环组件512开设有与前润滑腔501连通的前接口，前密封圈5132组件安装于前润滑腔501内，并密封润滑腔的前后两端，前安装法兰514连接前压环组件512与艉管1的前端。
可以理解的是，前润滑腔501可以通过前接口通入并储存润滑油，可以提高对前密封圈5132组件和艉轴2的润滑和冷却效果，避免前密封圈5132组件老化和艉轴2外侧壁磨损的情况发生。密封圈组件密封润滑腔的前后两端，可以避免润滑油泄露的情况发生。
如图1和图2所示，进一步地，艉管1的前端向内凹陷形成前限位槽，前安装法兰514的内侧设置有沿艉管1的轴向延伸的前限位部5141，第一外圈311的两端分别与前限位部5141和前限位槽抵接。
可以理解的是，第一外圈311的两端分别与前限位部5141和前限位槽抵接，使第一外圈311在其轴向上的自由度受到限制，可以进一步提高滚动轴承3的支撑稳定性，可以保留艉轴2在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。
如图1和图2所示，进一步地，前压环组件512包括防沙圈5131和三个前密封圈5132，防沙圈5131和三个前密封圈5132均沿轴套的轴向间隔排列设置于轴套的外侧，防沙圈5131密封前润滑腔501的前端，其中一个前密封圈5132密封前润滑腔501的后端。
可以理解的是，防沙圈5131密封前润滑腔501的前端，其中一个前密封圈5132密封前润滑腔501的后端，可以避免润滑油泄露的情况发生。
优选地，前密封圈5132通过密封圈弹簧与轴套的外侧壁抵接，可以在艉轴2发生跳动时，前密封圈5132会保持与轴套抵接，以起密封作用。
如图1和图3所示，进一步地，后密封单元52包括后轴套521、后压环组件522、后密封圈5231组件和后安装法兰524，后轴套521和后压环组件522依次套设于艉轴2的外侧壁，后轴套521与后压环组件522围成后端开口的后润滑腔502，后压环组件522开设有与后润滑腔502连通的后接口，后密封圈5231组件安装于后润滑腔502内，并密封润滑腔的后端，后安装法兰524连接后压环组件522与艉管1的后端。
可以理解的是，后润滑腔502可以通过后接口通入并储存润滑油，可以提高对后密封圈5231组件和艉轴2的润滑和冷却效果，避免后密封圈5231组件老化和艉轴2外侧壁磨损的情况发生。密封圈组件密封润滑腔的后端，可以避免润滑油泄露的情况发生。
如图1和图3所示，进一步地，艉管1的后端向内凹陷形成后限位槽，后安装法兰524的内侧设置有沿艉管1的轴向延伸的后限位部5241，第二外圈321的两端分别与后限位部5241和后限位槽抵接。
可以理解的是，第二外圈321的两端分别与后限位部5241和后限位槽抵接，使第二外圈321在其轴向上的自由度受到限制，可以进一步提高滚动轴承3的支撑稳定性，可以保留艉轴2在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。
如图1和图3所示，进一步地，后压环组件522包括两个后密封圈5231，两个后密封圈5231沿轴套的轴向间隔排列设置于轴套的外侧，其中一个后密封圈5231密封后润滑腔502的后端。
可以理解的是，后密封圈5231密封前润滑腔501的后端，可以避免润滑油泄露的情况发生。
进一步地，滚动轴承3具有内圈，内圈通过挡圈限位于花键套的外侧壁。
可以理解的是，挡圈起定位和固定作用，可以使本发明具有很好的对中调心功能，保证艉轴2安装满足要求。
本发明的另一方面提供一种船只，包括如上述实施例的艉轴装置。
可以理解的是，由于采用上述实施例的艉轴装置，因此具有与上述实施例相同的有益效果，此处不在赘述。
综上，本发明实施例提供一种艉轴装置，其艉管1、密封单元5和艉轴2围成密闭空间，有利于保护和润滑安装于密闭空间内的滚动轴承3；利用滚动轴承3支撑艉轴2，本发明可以满足船舶对于低转速工况的需求；滚动轴承3通过花键套套设于艉轴2的外侧壁以支撑艉轴2，可以保留艉轴2在轴向上的自由度，以消除受浪涌作用下船体发生形变后轴系所受的轴向应力。同时，根据滚动轴承3的性能，与滑动轴承相比，运转时的摩擦阻力较小，提高轴系的传动效率，具有一定的节能效果。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种艉轴装置，其特征在于，包括艉管、艉轴、滚动轴承和花键套，所述艉轴转动穿设于所述艉管，所述艉管的两端分别设置有密封单元，所述艉管、所述密封单元和所述艉轴围成密闭空间，所述滚动轴承安装于所述密闭空间内，所述滚动轴承通过花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴。
2.根据权利要求1所述的艉轴装置，其特征在于，所述密封单元包括前密封单元和后密封单元，所述滚动轴承包括前滚动轴承和后滚动轴承，所述花键套包括前花键套和后花键套，所述前滚动轴承通过所述前花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴，所述后滚动轴承通过所述后花键套套设于所述艉轴的外侧壁以支撑所述艉轴，所述前滚动轴承具有第一外圈，所述后滚动轴承具有第二外圈，所述前密封单元设置于所述艉管的前端，并固定所述第一外圈于所述艉管的内侧壁，所述后密封单元设置于所述艉管的后端，并固定所述第二外圈于所述艉管的内侧壁。
3.根据权利要求2所述的艉轴装置，其特征在于，所述前密封单元包括前轴套、前压环组件、前密封圈组件和前安装法兰，所述前轴套和所述前压环组件依次套设于所述艉轴的外侧壁，所述前轴套与所述前压环组件围成前后贯穿的前润滑腔，所述前压环组件开设有与所述前润滑腔连通的前接口，所述前密封圈组件安装于所述前润滑腔内，并密封所述润滑腔的前后两端，所述前安装法兰连接所述前压环组件与所述艉管的前端。
4.根据权利要求3所述的艉轴装置，其特征在于，所述艉管的前端向内凹陷形成前限位槽，所述前安装法兰的内侧设置有沿所述艉管的轴向延伸的前限位部，所述第一外圈的两端分别与所述前限位部和所述前限位槽抵接。
5.根据权利要求3所述的艉轴装置，其特征在于，所述前压环组件包括防沙圈和三个前密封圈，所述防沙圈和三个所述前密封圈均沿轴套的轴向间隔排列设置于所述轴套的外侧，所述防沙圈密封所述前润滑腔的前端，其中一个所述前密封圈密封所述前润滑腔的后端。
6.根据权利要求2所述的艉轴装置，其特征在于，所述后密封单元包括后轴套、后压环组件、后密封圈组件和后安装法兰，所述后轴套和所述后压环组件依次套设于所述艉轴的外侧壁，所述后轴套与所述后压环组件围成后端开口的后润滑腔，所述后压环组件开设有与所述后润滑腔连通的后接口，所述后密封圈组件安装于所述后润滑腔内，并密封所述润滑腔的后端，所述后安装法兰连接所述后压环组件与所述艉管的后端。
7.根据权利要求6所述的艉轴装置，其特征在于，所述艉管的后端向内凹陷形成后限位槽，所述后安装法兰的内侧设置有沿所述艉管的轴向延伸的后限位部，所述第二外圈的两端分别与所述后限位部和所述后限位槽抵接。
8.根据权利要求6所述的艉轴装置，其特征在于，所述后压环组件包括两个后密封圈，两个所述后密封圈沿轴套的轴向间隔排列设置于所述轴套的外侧，其中一个所述后密封圈密封所述后润滑腔的后端。
9.根据权利要求1所述的艉轴装置，其特征在于，所述滚动轴承具有内圈，所述内圈通过挡圈限位于所述花键套的外侧壁。
10.一种船只，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的艉轴装置。
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2022
- 2022-09-23 CN CN202211179058.8A patent/CN115503927A/zh active Pending
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