CN109281926A - 一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，轴承内部设置两部分并联结构共同承受并平衡推力；正车端和倒车端各设置多个减振缸，正车端减振缸通过液压管路与壳体外侧的海水压力补偿器连接；正车端减振缸一端的壳体上下设置有滑油进出口，推力轴承根据海水压力实现滑油输入和输出；倒车端减振缸腔内液压油直接与减振推力轴承腔内滑油相通，不传递海水压力。降低了轴系纵向振动固有频率，对桨轴系统正、倒车全转速范围的振动起到很好的隔振作用，本发明特别适用于潜器潜器用推进轴系。
Description
技术领域
本发明涉及一种潜器主轴系推力轴承，具体涉及一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承。
背景技术
推力轴承是潜器推进系统的重要设备，它向螺旋桨传递轴系正反两方向扭矩，并将螺旋桨产生的推力和拉力传递给船体，推动潜器航行。由于螺旋桨在不均匀流场中旋转时，其产生的推力中存在一定交变分量，形成纵向激励力，对轴系产生一定激励，并通过推力轴承向船体传递，引起船体振动并引发噪声，因此，桨轴系统振动控制一直是潜器噪声控制的重点。
轴系纵向振动控制一般式在振动传递路径中设置减振设备，控制螺旋桨激励力引发的纵向振动通过轴系向船体结构的传递。在推力轴承内部的承力部件之间设置减振元件，是目前轴系减振降噪的重要措施之一。
但轴系纵向振动控制设计存在一定设计弊端：为保证桨轴系统纵向减振效果，设计中减振元件必须具备较低的压缩刚度，但是由于减振元件设置在承力部件之间，在隔离振动的同时需承受巨大的静态载荷力。大载荷、低刚度使得减振元件在承载性能、使用可靠性等方面带来巨大困难，也使得桨轴系统在推力载荷下的轴向窜动量也大幅增加，危及螺旋桨、密封装置、轴承、联轴器等设备的使用安全。因此，目前轴系纵向减振技术只能在浅海低速工况中使用，大幅降低了减振技术的有效作用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，海水中桨轴系统的轴系纵向减振技术存在大载荷、低刚度的技术特点，使得减振元件在承载性能、使用可靠性等方面带来巨大困难，也使得轴系窜动量大幅增加，危及螺旋桨、密封装置、轴承、联轴器等设备的使用安全，因此只能有限推力范围限制使用轴系纵向减振技术，大幅降低了减振技术的有效使用范围。
本发明针对上述技术问题，采用以下技术方案：
一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，包括轴承壳体和推力轴，推力轴沿壳体中心线穿设且两端位于壳体外部；其特征在于轴承内部设置两部分并联结构共同承受并平衡推力；
推力轴的中部设置推力盘，推力盘两侧分为正车端和倒车端，正车端和倒车端各设置多个减振缸，正车端减振缸通过液压管路与壳体外侧的海水压力补偿器连接；
正车端减振缸一端壳体上下设置有滑油进出口，轴系尾部穿舱位置海水压力通过海水压力补偿器传递给所述正车端减振缸，正车端减振缸一端的壳体上下设置有滑油进出口，推力轴承根据海水压力实现滑油输入和输出；倒车端减振缸腔内液压油直接与减振推力轴承腔内滑油相通，不传递海水压力。
进一步的，减振缸由活塞、弹簧、活塞缸、盖板形成弹簧减震活塞结构，弹簧沿直线压缩方向布置在活塞与压板之间；减振缸活塞与推力轴轴向平行设置。
进一步的，其正车减振缸内活塞结构承受海水压力的部分截面积总和与轴系穿舱部位截面积一致。
进一步的，海水压力补偿器包含相互连接扣合的左侧缸体和右侧缸体，在左侧缸体和右侧缸体连接处，左侧缸体和右侧缸体之间还设置隔膜；正车端减振缸的活塞与海水压力补偿器的隔膜之间通过液压管路充满液压油，隔膜与右侧缸体外侧与舱外海水系统联通。
进一步的，在正车端和倒车端内，由推力块、支撑静环、支撑轴瓦形成减震外围结构来容纳所述减振缸；推力块分别布置在推力轴的推力盘两侧并且背靠推力盘设置，推力块的内侧分别由各自侧的减振缸支撑；支撑静环安装在壳体中并紧贴壳体内壁设置，支撑轴瓦安装在支撑静环内孔中，支撑轴瓦内部放置推力轴；在支撑静环外孔内壁和支撑轴瓦外壁之间的空间内设置减振缸。
进一步的，正车端和倒车端内，推力块和减振缸对应设置多个；且在各端，多个减振缸均沿推力轴轴心线的周向均匀分布。
进一步的，正车端的推力块、正车端减振缸、倒车端的推力块、倒车减振缸均由八块组成。
进一步的，壳体两端安装有端面油封。
本发明提出的一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，主要安装于潜器轴系主推进轴系上，用于将螺旋桨推力传递至船体，推动潜器行进，同时用于降低螺旋桨动态激振力向船体结构的传递，降低船体结构的振动噪声。
本发明的原理为：深潜潜器轴系承受的推力主要有两部分组成：1舱外海水压力挤压轴系穿舱截面带来的静水推力，2螺旋桨旋转给轴系施加的动推力。根据轴系此受力特性，推力轴承内部设置两部分并联结构共同承受推力：1设置活塞缸结构，引入舷外海水压力，产生反向静水推力抵消水下状态轴系受到的静推力；2设置减振元件，承受螺旋桨旋转产生的动推力，并衰减动推力中的交变分量产生的振动。
由于正车减振缸6内活塞结构承受海水压力的部分截面积总和与轴系穿舱部位截面积一致，在同等水压状态下海水压力对轴系和轴承施加的静水推力一致，使得轴系在正反两个方向上的静水推力下保持自平衡，减振元件不再承受静水推力作用，使得推力轴承有效减振范围不再受潜器下潜深度限制。
海水压力补偿器内部隔膜在隔离海水和液压油两种介质的同时，可直接传递舷外海水压力，使得正车减振缸腔内压力与轴系尾部穿舱位置海水压力基本一致，可确保轴系两端所受静水推力一致性。
再次，减振缸内设置的减振弹簧，对桨轴系统正、倒车全转速范围的振动起到很好的隔振作用。减振弹簧安装时施加预紧力，在螺旋桨动推力范围内刚度稳定，可靠性高，长时间使用不会出现刚度蠕变现象。
所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：其倒车减振缸腔内液压油直接与推力轴承腔内滑油相连通，不传递舷外海水压力，倒车减振缸腔内压缩弹簧直接承受轴系倒车拉力，衰减倒车工况下轴系振动通过推力轴承向船体结构的传递。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：1、在推力轴承中设置减振缸，并引入舷外海水压力，使得静水压力与轴系静水推力自平衡，减振弹簧不再承受静水推力压缩，减振推力轴承有效减振范围延伸至全深度；2、选用螺旋弹簧为减振元件，在螺旋桨动推力范围内刚度稳定，可靠性高，长时间使用不会出现刚度蠕变现象。3、正倒车端均设置减振弹簧，增大螺旋桨激振频率和轴系固有频率比，降低了轴系纵向振动固有频率，对桨轴系统正、倒车全转速范围的振动起到很好的隔振作用，本发明特别适用于潜器潜器用推进轴系。
附图说明
附图1为本发明具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承的结构示意图。
附图2为图1中的正车减振缸6结构示意图（另一侧与此对应，不另外图示）。
附图3为图1中的海水压力补偿器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施用例对本发明作进一步的说明。本发明专利的具体实施方式见附图1~附图3，下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的一种安装于主推进轴系的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，包括推力轴1、壳体2、倒车减振缸3、推力块4、支撑静环5、正车减振缸6、支撑轴瓦7、液压管路8、海水压力补偿器9及端面油封等。应用于桨轴系统运行过程中的自平衡。
其中各部件布置关系见附图1：推力轴1沿壳体中心线穿设在壳体2中心，推力轴1两端位于壳体2的外部，推力轴1的中部设置推力盘1.1，推力盘1.1盘面与壳体中心线相垂直设置；在壳体2内部，推力盘1.1两侧分为正车端和倒车端，在正车端和倒车端内，由推力块4、支撑静环5、支撑轴瓦7形成减震结构来容纳减振缸；推力块4分别布置在推力轴1的推力盘1.1两侧并且背靠推力盘1.1设置，推力块4的内侧分别由各自侧的减振缸（倒车减振缸3和正车减振缸6）支撑；支撑静环5安装在壳体2中，紧贴壳体2内壁设置，支撑轴瓦7安装在支撑静环5内孔中，支撑轴瓦7内部放置推力轴1；在支撑静环5外孔内壁和支撑轴瓦7外壁之间，倒车减振缸3和正车减振缸6分别安装在倒、正车端的支撑静环5内；正车端的推力块4、正车减振缸6，倒车端的推力块4、倒车减振缸3均由八块组成，沿轴心线周向均匀分布；壳体2两端安装有端面油封，正车减振缸6通过液压管路8与壳体2外侧的海水压力补偿器9连接；壳体2上下设置有滑油进出口，用于推力轴承的滑油输入和输出。
如图2所示，正车减振缸6内包含活塞10、弹簧11、活塞缸12、盖板13等部件，弹簧11布置在活塞10与压板13之间。如图3，海水压力补偿器9包含左侧缸体14、右侧缸体16、隔膜15等部件，隔膜15安装在缸体14、16之间。
正车减振缸6的活塞10与海水压力补偿器9的隔膜15之间通过液压管路8充满液压油，隔膜15与右侧缸体16外侧与舱外海水系统联通。该联通状态可保证正车减振缸6的活塞10一侧液压油压力与舱外海水压力一致，其产生的静水推力通过活塞10传递至推力块4，进而通过推力轴1传递至轴系，抵消轴系承受的静水推力。即轴系的静水推力值就是穿舱部位的面积乘外面海水压力。
倒车减振缸3则直接与推力轴承腔内滑油相通，不传递舷外海水压力，倒车减振缸3的减振弹簧11承受桨轴系统倒车推力并衰减其振动分量。
桨轴系统运行过程中产生的动态推进力正车或倒车通过推力轴、推力块传递至活塞10，再通过弹簧11传递至壳体，进而传递至船体结构。该动态推进力在传递过程中弹簧11可衰减其脉动力，隔离桨轴系统振动向船体结构的传递。
Claims (8)
1.一种具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，包括轴承壳体和推力轴，推力轴沿壳体中心线穿设且两端位于壳体外部；其特征在于轴承内部设置两部分并联结构共同承受并平衡推力；
推力轴的中部设置推力盘，推力盘两侧分为正车端和倒车端，正车端和倒车端各设置多个减振缸，正车端减振缸通过液压管路与壳体外侧的海水压力补偿器连接；
正车端减振缸一端壳体上下设置有滑油进出口，轴系尾部穿舱位置海水压力通过海水压力补偿器传递给所述正车端减振缸，正车端减振缸一端的壳体上下设置有滑油进出口，推力轴承根据海水压力实现滑油输入和输出；倒车端减振缸腔内液压油直接与减振推力轴承腔内滑油相通，不传递海水压力。
2.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：减振缸由活塞、弹簧、活塞缸、盖板形成弹簧减震活塞结构，弹簧沿直线压缩方向布置在活塞与压板之间；减振缸活塞与推力轴轴向平行设置。
3.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：正车减振缸内活塞结构承受海水压力的部分截面积总和与轴系穿舱部位截面积一致。
4.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：海水压力补偿器包含相互连接扣合的左侧缸体和右侧缸体，在左侧缸体和右侧缸体连接处，左侧缸体和右侧缸体之间还设置隔膜；正车端减振缸的活塞与海水压力补偿器的隔膜之间通过液压管路充满液压油，隔膜与右侧缸体外侧与舱外海水系统联通。
5.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：在正车端和倒车端内，由推力块、支撑静环、支撑轴瓦形成减震外围结构来容纳所述减振缸；推力块分别布置在推力轴的推力盘两侧并且背靠推力盘设置，推力块的内侧分别由各自侧的减振缸支撑；支撑静环安装在壳体中并紧贴壳体内壁设置，支撑轴瓦安装在支撑静环内孔中，支撑轴瓦内部放置推力轴；在支撑静环外孔内壁和支撑轴瓦外壁之间的空间内设置减振缸。
6.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：正车端和倒车端内，推力块和减振缸对应设置多个；且在各端，多个减振缸均沿推力轴轴心线的周向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：正车端的推力块、正车端减振缸、倒车端的推力块、倒车减振缸均由八块组成。
8.根据权利要求1所述的具有静水推力自平衡功能的减振推力轴承，其特征在于：壳体两端安装有端面油封。
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| CN109281926B (zh) | 2020-01-14 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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