[发明专利]船用推力轴承共振转换器

说明书

技术领域

本发明属于船舶推进轴系纵向振动的被动式减振装置，具体涉及一种船用推力轴承共振转换器，用于减小船舶推进轴系纵向振动，以降低对船舶轴系以及船体结构的影响。

背景技术

船舶推进轴系主要由螺旋桨、艉轴、中间轴、滑动轴承、推力轴、推力轴承、弹性联轴节、变速装置、柴油机以及轴系辅助等装置组成。船舶艉部不均匀伴流场是产生桨叶处纵向交变脉动激励力的直接原因。螺旋桨交变纵向力通常以两种形式作用于船体，引起船体振动及其水下辐射噪声，一种是通过艉部流体直接传递至船体表面；另一种是以轴承力的方式通过船舶轴系、推力轴承及其基座传递至船体。轴承力是引起船体振动的主要激励力，是推进轴系纵向振动主要的被消减控制对象。

为合理的避免因轴系纵向振动导致的动力设备疲劳、磨损、船体艉部振动以及上层建筑的振动，针对轴系纵向减振采取了一系列措施。以减小推进轴系纵向振动为目的的多种形式的减振装置被广泛关注并取得了相应的科研成果，如哈尔滨工程大学研究在推力轴承处安装动力吸振器降低推进轴系纵向振动引起的水下结构辐射噪声；国防科技大学从理论上分别开展基于动力吸振器和声子晶体推进轴系纵向减振研究；上海交通大学开发出电磁式推进轴系纵向振动主动控制装置，通过在中间轴系上并联安装惯性作动元件对较宽频带范围内的轴系纵向振动具有很好的控制效果。

以流体作为工作介质的共振转换器自发明以来，主要运用的领域就是减小船舶轴系纵向振动，US3937534公开了一种推力轴承共振转换器，主要是在结构内部设置环向半圆弹簧零件，改变了轴系纵向刚度降低轴系纵向振动固有频率。该结构中仅简单利用共振转换器的原理完成推力轴承的结构改进，没有对共振转换器的结构形式，控制方式以及整体的装配形式等问题展开讨论；并且当该结构设计一旦确定后，控制轴系纵向刚度和阻尼较为困难，针对方便拆装与灵活调整等问题的设计有所不妥。

发明内容

本发明针对上述背景技术中存在的不足，提出一种船用推力轴承共振转换器，通过对传统的推力轴承结构的改进，解决了共振转换器的安装问题，并且实现了共振转换器的控制实施与安装方式，在实际运用中具有安装灵活、安全性高、体积小等优点。

本发明的技术方案是：

一种船用推力轴承共振转换器，包括推力轴承和与该推力轴承连接的共振转换器，其中，所述推力轴承在其前端盖内沿周向均匀布置有多个柱塞腔，各柱塞腔内容置有柱塞，柱塞一端与前推力块接触，另一端与对应的柱塞腔形成间隙，各间隙相互连通并充满液压油，形成平衡油缸，所述共振转换器由相互连接的液压管和油缸组成，该平衡油缸通过接口连接到液压管，从而与共振转换器的油缸连通，船舶推进轴系的纵向载荷通过前推力块传递到与其接触的各柱塞上，推动柱塞运动将载荷作用在平衡油缸内和共振转换器内的液压油上，实现减振。

作为本发明的进一步改进，所述的柱塞上套有密封件，以使平衡油缸内的液压油与推力轴承内的润滑油隔离。

作为本发明的进一步改进，所述的前端盖端面上装有密封盖，该密封盖与前端盖之间的缝隙形成为所述间隙。

作为本发明的进一步改进，所述柱塞与前推力块接触的一端呈弧形面。

作为本发明的进一步改进，所述共振转换器的油缸体积可调。

作为本发明的进一步改进，所述共振转换器的油缸为单活塞杆式液压缸。

作为本发明的进一步改进，所述共振转换器的液压管的通径和长度可调。

作为本发明的进一步改进，所述共振转换器为多个，每个共振转换器通过一个接口与平衡油缸连通。

本发明通过对传统的船用推力轴承结构进行一体化改进设计，在结构内部增加充满液压油的平衡油缸，具备加装共振转换器的接口，满足传递轴系纵向静推力并保证船舶正常航行的同时，在推进轴系振动传递路径上利用共振转换器内部的液压油改变轴系纵向刚度和阻尼，减小纵向振动能量传递至船体，减小推进轴系纵向振动幅值，实现纵向脉动力的合理控制。

本发明的推力轴承为一种改进的推力轴承，包括推力环、推力块、止推块、轴承壳体、前端盖、后端盖、轴承衬套等元件。为便于润滑和冷却，推力块端面设计为平面区、斜面区和沟槽区。平面区用于安装止推块，斜面区便于形成润滑油膜，沟槽区则提供润滑油流通的通道。轴承衬套用来承受径向载荷。推力轴承外壳体还设计有进油口和出油口，用于各元件间的润滑和冷却。