CN207539192U - 一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于船用设备技术领域，具体公开了一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，包括同轴配合的钢制外圈和橡胶内圈，所述橡胶内圈上均匀开设有多个螺旋阶梯腔结构，螺旋方向与艉轴承主轴旋转方向相反，各螺旋阶梯腔结构之间均匀开设有螺旋沟槽结构，螺旋阶梯腔结构包括深腔和浅腔，分别设有多个孔径相等的用于进水和用于出水的孔，本实用新型增加了承载能力、有效地降低温升，改善排泄能力，使用寿命长。

Description

一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承

技术领域

本实用新型涉及船舶艉轴传动领域，尤其涉及一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承。

背景技术

船舶艉轴承是大型船舶轴系系统的重要组成部分，是一种一水或者海水为润滑介质的滑动轴承，其轴瓦大多采用非金属材料，其中以橡胶运用最为广泛。船舶艉轴承采用传统滑动轴承的运转方式，由于船舶艉轴的轴颈直径一般很大，轴承半径间隙较小，导致在船舶在启动、停车阶段，艉轴承处于干摩擦的状态，产生大量的热，大大降低了艉轴承的润滑性能；另一方面，由于艉轴首端螺旋桨的重力作用，会造成艉轴向首端倾斜一定角度，导致艉轴与轴瓦端面接触应力急剧增加，首端面处严重磨损，使艉轴承的寿命大大降低；因此，研发一种能够减少应力集中、降低轴承温升的新型轴承迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种在橡胶内圈开设有螺旋阶梯腔结构、螺旋沟槽结构以及多个通水孔的艉轴承，以解决现有的艉轴承在运转过程中接触应力过大和轴承温升高等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用技术方案是：一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，包括同轴配合的钢制外圈和橡胶内圈，所述橡胶内圈上均匀开设有多个螺旋阶梯腔结构，各螺旋阶梯腔结构之间均匀开设有螺旋沟槽结构，螺旋阶梯腔结构上设有孔。

优选的是，所述螺旋阶梯腔结构的螺旋方向与艉轴承主轴旋转方向相反，包括深腔和浅腔，其横截面分别为两个高度不同的矩形。

优选的是，所述深腔的中心螺旋线上开设有3个均匀分布的孔，分别是设于深腔的中心螺旋线的首尾两端的深腔出水孔、设于深腔的中心螺旋线中间的深腔进水孔；所述浅腔的中心螺旋线上设有2个孔，分别是设于浅腔的中心螺旋线的首端的浅腔进水孔和尾端的浅腔出水孔，孔径均相等。

优选的是，所述螺旋阶梯腔结构的螺旋升角为60°。

优选的是，所述螺旋沟槽结构螺旋升角为60°，截面为圆弧形。

优选的是，所述深腔深度：浅腔深度=2:1，深腔包角：浅腔包角=1:5。

优选的是，所述孔的轴线方向均与橡胶内圈的轴线方向垂直。

优选的是，所述钢制外圈与橡胶内圈厚度相等。

本实用新型的有益效果是：

（1）在橡胶内圈开设有均匀分布的螺旋阶梯腔，一方面增加了艉轴承的承载能力，另一方面，在深腔和浅腔上均开设有孔径相同的进水孔，使得艉轴承在启动、停车阶段将艉轴顶起，有效地避免了艉轴首端由于螺旋桨的重力倾斜带来的应力集中。

（2）螺旋阶梯腔与周向封油面形成楔形收敛区，与传统的滑动轴承相比，其“动压运转”效果大大增加，提高了艉轴承的承载能力；且由于其腔体的螺旋推进作用，使得艉轴承的压力分布呈现“麻花状”，增大了艉轴运转的稳定性。

（3）螺旋阶梯腔内开设有沿中心螺旋线均匀分布的进/出水孔，使得水或海水进入腔体内之后从下一个腔体的出水孔流出，减少了水或者海水的循环次数，有效地降低了艉轴承的温升。

附图说明

图1为本实用新型的主视剖面图；

图2为本实用新型的俯视剖面图。

图中，1.钢制外圈；2.橡胶内圈；3.螺旋沟槽结构；4.浅腔进水孔；5.深腔；6.深腔进水孔；7.浅腔；8.深腔出水孔；9.浅腔出水孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的带有螺旋阶梯腔结构的艉轴承作详细说明：

如图1和图2所示，一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，包括同轴配合的钢制外圈1和橡胶内圈2，钢制外圈1与橡胶内圈2厚度相等，橡胶内圈2为橡胶材料，钢制外圈1为45#钢材料，橡胶内圈2采用浇注硫化的工艺方法嵌入到钢制外圈1上，旋转主轴与轴承采用间隙配合。橡胶内圈2上均匀开设有多个螺旋阶梯腔结构，螺旋阶梯腔结构的螺旋方向与艉轴承主轴旋转方向相反，螺旋升角60°，各螺旋阶梯腔结构之间均匀开设有螺旋沟槽结构3，螺旋沟槽结构3螺旋升角为60°，螺旋阶梯腔与螺旋沟槽相同的螺旋升角使艉轴承的排泄能力有效提升，提高了其润滑性能；截面为圆弧形，截面可以是直径为20mm的圆弧形，其轴向长度为400mm。

螺旋阶梯腔结构包括深腔5和浅腔7，其横截面分别为两个高度不同的矩形，深腔深度：浅腔深度=2:1，深腔包角：浅腔包角=1:5，可以是深腔5深度为2mm，浅腔7深度为1mm，长度均为300mm，深腔5包角5°，浅腔7包角25°；深浅腔比例为2:1将艉轴承的动压效果最大化，且保证其接触应力最小。

深腔5的中心螺旋线上开设有3个均匀分布的孔，分别是设于深腔5的中心螺旋线的首尾两端的深腔出水孔8、设于深腔5的中心螺旋线中间的深腔进水孔6；浅腔7的中心螺旋线上设有2个孔，分别是设于浅腔7的中心螺旋线的首端的浅腔进水孔4和尾端的浅腔出水孔9，各个孔径均相等，孔径均为2mm；并且各个孔的轴线方向均与橡胶内圈2的轴线方向垂直。润滑介质水或海水经由深腔进水孔6、浅腔进水孔4流入腔体内，由下一个腔体的深腔出水孔、浅腔出水孔和两端面间隙流出，有效地提高了艉轴承静压承载能力，降低了艉轴承的温升。

下面说明本实用新型不同结构参数的有限元分析对比。其中，表1为本实用新型基本结构参数。

分别取螺旋阶梯腔艉轴承腔长、腔数、螺旋角、深浅腔比例、包角、进/出水孔数量及直径、腔深为研究对象，运用正交实验法和控制变量法相结合的试验方法对其进行有限元静力学分析，并对其进行优化分析，使艉轴承在应力值最小的情况下具有最大承载力、最低温升、最小的质量，达到轻量化的目的，提高艉轴承的性能，降低制造成本。最终，得到最优化结构参数：

腔长400mm，腔数为6，螺旋升角为60°，深浅腔比例1:5，包角30°，进/出水孔数量为30，孔径为4.5mm，腔深为2mm-1mm。

Claims (8)

1.一种带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，包括同轴配合的钢制外圈和橡胶内圈，其特征在于：所述橡胶内圈上均匀开设有多个螺旋阶梯腔结构，各螺旋阶梯腔结构之间均匀开设有螺旋沟槽结构，螺旋阶梯腔结构上设有孔。

2.根据权利要求1所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述螺旋阶梯腔结构的螺旋方向与艉轴承主轴旋转方向相反，包括深腔和浅腔，其横截面分别为两个高度不同的矩形。

3.根据权利要求2所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述深腔的中心螺旋线上开设有3个均匀分布的孔，分别是设于深腔的中心螺旋线的首尾两端的深腔出水孔、设于深腔的中心螺旋线中间的深腔进水孔；所述浅腔的中心螺旋线上设有2个孔，分别是设于浅腔的中心螺旋线的首端的浅腔进水孔和尾端的浅腔出水孔，孔径均相等。

4.根据权利要求2所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述螺旋阶梯腔结构的螺旋升角为60°。

5.根据权利要求4所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述螺旋沟槽结构螺旋升角为60°，截面为圆弧形。

6.根据权利要求2或3所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述深腔深度：浅腔深度=2:1，深腔包角：浅腔包角=1:5。

7.根据权利要求1-5任一项所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：孔的轴线方向均与橡胶内圈的轴线方向垂直。

8.根据权利要求1-5任一项所述的带有螺旋阶梯腔结构的船舶艉轴承，其特征在于：所述钢制外圈与橡胶内圈厚度相等。