用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，主要由金屬瓦基體、橡膠內(nèi)襯、壓力盤和軸等組成。其主要特點(diǎn)是：軸承金屬瓦基體的內(nèi)表面是球面，借助專用模具將橡膠硫化在金屬瓦基體的內(nèi)表面，其中橡膠內(nèi)襯的徑向截面是等厚的，橡膠內(nèi)襯上設(shè)置有螺旋槽供水流通，起到潤滑和冷卻軸承的作用。本發(fā)明無軸輪緣推進(jìn)器水潤滑球面軸承結(jié)構(gòu)簡單、零部件少，可同時(shí)承擔(dān)徑向力和軸向力，適用于輪緣推進(jìn)器。
【專利說明】
用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及船舶推進(jìn)器領(lǐng)域，具體地指一種可同時(shí)承擔(dān)徑向力和軸向力并用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]無軸輪緣推進(jìn)器是一種將螺旋槳葉一端直接安裝在永磁電機(jī)的環(huán)形轉(zhuǎn)子上，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)艦艇起到推進(jìn)作用。用電能傳遞推進(jìn)功率代替?zhèn)鹘y(tǒng)的復(fù)雜軸系傳遞機(jī)械功率的推進(jìn)方式，因其推進(jìn)噪聲比栗噴推進(jìn)器等要小的多，可大大提高艦艇的隱身性能，所以近十幾年來美國海軍對(duì)輪緣推進(jìn)器的投入非常之大。在無軸輪緣推進(jìn)器中，軸承既要承擔(dān)徑向力又要承擔(dān)來自螺旋槳的推力，亦即軸向力。又由于輪緣推進(jìn)器的導(dǎo)管布置給軸承留下的空間非常小，所以軸承是阻礙大功率輪緣推進(jìn)器發(fā)展和實(shí)現(xiàn)的瓶頸之一。
[0003]國際專利《組合徑向-軸向滑動(dòng)軸承》(公布號(hào)W001/20168)公布的一個(gè)徑向軸承和兩個(gè)推力軸承的布置方案，是徑向軸承和軸向軸承的組合并不是真正的一體式軸承。這種布置方案是目前輪緣推進(jìn)器研發(fā)及應(yīng)用中最為常見的布置方式，雖然能夠在一定程度上解決問題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，所以其可靠性較低是顯而易見的，振動(dòng)噪聲水平也可見一斑。
[0004]相對(duì)于此，本發(fā)明將徑向軸承和推力軸承融為一體，摒棄其他專利或?qū)嶋H應(yīng)用中多個(gè)軸承布置的方案，化繁為簡，軸承采用球面接觸，增大了接觸面積，可提升其承載能力的同時(shí)節(jié)省的安裝空間，應(yīng)用在無軸輪緣推進(jìn)器中可以保證同時(shí)承擔(dān)徑向力和軸向力。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:為了克服無軸輪緣推進(jìn)器中需要同時(shí)承擔(dān)徑向力和軸向力的滑動(dòng)軸承的問題，并且摒棄以往多個(gè)徑向軸承和推力軸承的布置方案零部件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷，提供一種將徑向軸承和推力軸承融為一體的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題擬采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其主要由依次連接的金屬瓦基體、壓力盤、軸，以及和金屬瓦基體相連的橡膠內(nèi)襯組成。
[0008]所述的金屬瓦基體是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面是球面，該球面半徑與橡膠內(nèi)襯的接觸面相同。
[0009]所述的橡膠內(nèi)襯，材質(zhì)為丁腈橡膠，其通過硫化工藝緊密結(jié)合在金屬瓦基體的球面上而成。
[0010]所述的橡膠內(nèi)襯，其徑向截面的厚度是均勻一致的，可以保證軸承的承載力均勻分布在軸承上。[〇〇11]所述的橡膠內(nèi)襯，設(shè)有多個(gè)均布的使軸承在工作過程中產(chǎn)生壓差作用的螺旋槽， 該螺旋槽通過硫化工藝實(shí)現(xiàn)。
[0012]所述壓力盤與橡膠內(nèi)襯接觸面為球面，且二者球面半徑相同。
[0013]所述壓力盤的球面是在車床上加工之后采取研磨工藝對(duì)球面進(jìn)行粗糙度處理，保證壓力盤與橡膠內(nèi)襯接觸面可光滑接觸。
[0014]在船舶無軸輪緣驅(qū)動(dòng)器開始工作，當(dāng)橡膠內(nèi)襯和軸的相對(duì)轉(zhuǎn)速達(dá)到二者之間形成水膜值時(shí)，促進(jìn)動(dòng)壓潤滑產(chǎn)生。
[0015]本發(fā)明提供的上述的無軸輪緣推進(jìn)器水潤滑球面軸承，其用途是:在選擇無軸輪緣推進(jìn)器的艦船上應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn):[〇〇17]1 ?由于橡膠內(nèi)襯和壓力盤的接觸面為球面，故可以同時(shí)承擔(dān)徑向力和軸向力。
[0018]2.由于軸承呈球面接觸，所以球面相對(duì)錐型面增大了軸承的承載面積，在同樣的安裝空間內(nèi)可增大承載面積，球面軸承的設(shè)計(jì)也提升了水潤滑軸承的承載能力。
[0019]3.球面螺旋槽的設(shè)置使水潤滑軸承工作時(shí)起到栗吸作用，有利于提升軸承的吸入能力，潤滑介質(zhì)能夠更易進(jìn)入軸承，在水膜壓力場峰值會(huì)出現(xiàn)在螺旋槽的尖角處，水膜壓力由此向軸承的內(nèi)徑、外徑逐漸遞減，如此軸承外徑附近區(qū)域便會(huì)出現(xiàn)部分負(fù)壓區(qū)，該負(fù)壓去的存在有利于吸入軸承外的液體，既可以保證冷卻軸承也以保證軸承內(nèi)有充分的水量構(gòu)成完整的水膜，更好地促進(jìn)動(dòng)壓潤滑產(chǎn)生。
[0020]4.球面軸承是一體式設(shè)計(jì)，較傳統(tǒng)的徑向軸承和推力軸承的布置沒有了直角的存在，可使軸承在淺水區(qū)域工作而不受泥沙等的影響。【附圖說明】[0021 ]圖1是用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇22]圖2是橡膠內(nèi)襯水槽示意圖；
[0023]圖3是用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承軸向界面示意圖。[〇〇24]圖中:1.金屬瓦基體;2.橡膠內(nèi)襯;21.螺旋槽;3.壓力盤;4.軸。【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不限定本發(fā)明。
[0026]本發(fā)明提供的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承(簡稱軸承)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由依次連接的金屬瓦基體1、壓力盤3、軸4,以及和金屬瓦基體1相連的橡膠內(nèi)襯2組成。
[0027]所述金屬瓦基體1是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面是球面，該球面半徑與橡膠內(nèi)襯2的接觸面相同，球面半徑可通過對(duì)承載能力的評(píng)估而得到。
[0028]所述橡膠內(nèi)襯2是通過硫化工藝緊密結(jié)合在金屬瓦基體1的球面上而成，除此之外二者之間不需要其它任何連接件，且硫化的過程需要靠專用模具實(shí)現(xiàn)，硫化后的橡膠內(nèi)襯2 其軸向截面的厚度是均勻一致的，這樣可以保證軸承承載力均勻分布。所述的專用模具，其球面半徑與橡膠內(nèi)襯2內(nèi)徑相同，其球面加工有螺旋棱，作用是生成螺旋槽。橡膠內(nèi)襯2的材料主要成分為丁腈橡膠，其結(jié)構(gòu)尺寸和形狀決定了模具的結(jié)構(gòu)和尺寸。硫化工藝是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，主要是橡膠大分子在加熱條件下與交聯(lián)劑硫磺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具體地硫化工藝可參考文獻(xiàn)(《水潤滑軸承橡膠硫化工藝系統(tǒng)優(yōu)化方法研究》，崔洪斌)。
[0029]所述橡膠內(nèi)襯2上設(shè)置有多個(gè)均布的螺旋槽21，螺旋槽的加工可通過專用模具在硫化的過程中實(shí)現(xiàn)。該螺旋槽的設(shè)置可以使軸承在工作過程中產(chǎn)生壓差作用，此時(shí)軸承可起到“栗”的作用，將潤滑介質(zhì)吸入軸承內(nèi)部來冷卻和潤滑軸承，達(dá)到潤滑和冷卻軸承的目的。
[0030]所述壓力盤3與橡膠內(nèi)襯2接觸面為球面，且二者球面半徑相同。壓力盤3的球面是在車床上加工之后可采取研磨工藝對(duì)球面進(jìn)行粗糙度處理，保證壓力盤3與橡膠內(nèi)襯2接觸面可光滑接觸，球面接觸增大了軸承的承載面積，改善了軸承的承載能力，從而保證了軸承同時(shí)承載徑向力和軸向力，使軸承的使用壽命得到延長。
[0031]本發(fā)明提供的無軸輪緣推進(jìn)器水潤滑球面軸承，其工作過程為:無軸輪緣驅(qū)動(dòng)器由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，隨槳葉旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速逐漸增大，橡膠內(nèi)襯2、壓力盤3和軸4之間開始建立水膜，不僅起到動(dòng)壓潤滑的作用，同時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行冷卻。
[0032]本發(fā)明提供的無軸輪緣推進(jìn)器水潤滑球面軸承，其可以用在對(duì)安裝空間要求苛刻的無軸輪緣推進(jìn)器中，例如在選擇無軸輪緣推進(jìn)器的艦船上應(yīng)用，零部件少的設(shè)計(jì)可提升無軸輪緣推進(jìn)器的減振降噪水平。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征是主要由依次連接的金屬 瓦基體(1)、壓力盤(3)、軸(4)，以及和金屬瓦基體(1)相連的橡膠內(nèi)襯(2)組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述的金屬瓦基體(1)是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面是球面，該球面半徑與橡膠內(nèi)襯(2)的接觸面相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述的橡膠內(nèi)襯(2)，材質(zhì)為丁腈橡膠，其通過硫化工藝緊密結(jié)合在金屬瓦基體(1)的球面上 而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述的橡膠內(nèi)襯(2 )，其徑向截面是等厚的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述的橡膠內(nèi)襯(2)，設(shè)有多個(gè)均布的使軸承在工作過程中產(chǎn)生壓差作用的螺旋槽(21)，該螺 旋槽通過硫化工藝實(shí)現(xiàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述壓力盤(3)與橡膠內(nèi)襯(2)接觸面為球面，且二者球面半徑相同。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征在于所 述壓力盤(3)的球面是在車床上加工之后采取研磨工藝對(duì)球面進(jìn)行粗糙度處理，保證壓力 盤(3)與橡膠內(nèi)襯(2)接觸面可光滑接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶無軸輪緣推進(jìn)器的水潤滑球面軸承，其特征是在船 舶無軸輪緣驅(qū)動(dòng)器開始工作，當(dāng)橡膠內(nèi)襯(2)和軸(4)的相對(duì)轉(zhuǎn)速達(dá)到二者之間形成水膜值 時(shí)，促進(jìn)動(dòng)壓潤滑產(chǎn)生。9.權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述無軸輪緣推進(jìn)器水潤滑球面軸承的用途，其特征 在于該軸承在選擇無軸輪緣推進(jìn)器的艦船上應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】F16C23/02GK106015323SQ201610541309
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】劉正林, 王建, 歐陽武, 梁興鑫, 嚴(yán)新平
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)