[发明专利]一种顺应挠度曲线的旋转轴系的轴承孔系布置方法

说明书

技术领域

本发明属于旋转轴系设计制造技术领域，具体地，涉及一种旋转轴系的轴承孔系布置方法。

背景技术

轴系是轴、轴承和安装于轴上的传动体、密封件及定位组件组成的系统。其主要功能是支撑旋转零件，传递转矩和运动。在轴系中，轴承的位置直接影响到轴的转动状态。轴承的位置由轴承孔系的布置决定，如果轴承孔系布置不好，会导致轴承的磨损，影响轴承的使用效率，从而影响轴系的寿命，还有可能发生轴承严重磨损，造成振动显著增加，甚至引起断轴。因此轴承孔系的布置方法至关重要。

一般船舶推进轴系、航空发动机轴系、汽轮发电机轴系和多气缸的发动机曲轴的轴承有3个或更多个，这些轴系一般采用滑动轴承、静压轴承或者滚柱轴承支撑。目前，航空发动机、汽轮发电机组和多气缸的发动机等旋转轴系和短的船舶推进轴系的轴承沿旋转轴系的设计基准直线布置且轴承中心轴线与旋转轴系的设计基准直线同轴，轴系的基准直线就是轴系理论中线，并用同轴度公差和同心度公差控制所有的轴承对轴系基准直线的径向位置偏差和方向偏差。在轴系的某个具体轴向位置的同轴度公差称之为同心度公差。

而中长的船舶推进轴系可以采用沿曲线轴线控制其轴承，但该曲线受制于附加条件：推进轴系的艉管后轴承支撑点处截面转角一般应不超过3.5×10^-4rad和推进轴系安装时考虑推进轴系的挠度尽量小，即推进轴系轴承对推进轴系的设计基准直线只能合理变位偏置。国防科学技术工业委员会发布的标准“船舶推进轴系校中”中规定，当靠近螺旋桨的轴承支点处轴截面转角超过3.5×10^-4rad时，需要采取斜镗孔技术处理，即对轴承衬套或艉轴管进行一定方向上一定角度的斜镗孔，使转角符合要求。不同类型的船舶的轴系校中计算规定的艉轴承斜镗值不尽相同，通常在0.3～0.4mm/米之间。

由于轴系的现有理论基础是经典的转子动力学，经典的转子动力学不支持曲线轴线以及轴承相对基准轴线的倾斜，加之现有的测量技术和制造技术的限制，所以现有的轴系安装工艺采用权宜之计，即目前的推进轴系的艉管后轴承支撑点处截面转角计算值不超过3.5×10^-4rad,实际安装工艺中推进轴系的艉管后轴承被安装成与轴系的设计基准直线同轴，轴系的基准直线就是轴系理论中线，推进轴系的艉管后轴承支撑点处截面转角计算值超过3.5×10^-4rad才用特定的斜角镗孔。

轴承的工作部位是轴承孔和轴颈，轴承孔是轴承的支撑部位，轴颈是被轴承支撑的轴上部位，轴承中心轴线也就是轴承孔中心轴线。轴承中心轴线与相配合的轴之间由于挠度的存在会有相对的夹角，轴转动时轴承孔与轴的接触就不均匀，从而造成轴承孔与轴接触处应力或压强不均匀，使得轴承沿轴向的不同位置的磨损量不一样的状况，形成轴承的偏磨。现有的推进轴系合理校中的设计和工艺技术不能很好的解决轴承偏磨的问题，特别是艉轴后轴承自身的偏磨问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋转轴系的轴承孔系的布置方法，该方法通过顺应挠度曲线，使轴承安装角度与轴系轴线之间的夹角基本为零，从而使得轴承孔与相配的轴之间的接触比较均匀，轴承沿轴向的不同位置所受应力或压强基本一致，理论上来说所受应力或压强是一样的。从而可以解决旋转轴系轴承自身的偏磨问题。本发明还提供了一种利用上述布置方法的布置轴承孔系的旋转轴系。

按照本发明的一个方面，提供一种旋转轴系轴承孔系布置方法，通过对支撑旋转轴系各轴承的轴承孔轴线的位置和偏转角度进行布置，使单个轴承沿轴向的不同位置所受应力或压强基本一致，从而实现对旋转轴系的支撑和基本消除轴系轴承自身的偏磨，其特征在于，所述各轴承按照顺应轴承的轴承孔型心处的轴系挠度曲线安装布置，也就是按顺应轴系挠度曲线安装布置，即轴承的轴承孔型心位于所述挠度曲线上。

其中旋转轴系的挠度曲线是指理论计算的旋转轴系的中心轴线的挠度曲线。

作为本发明的进一步优选，所述顺应的轴系挠度曲线安装布置具体包括：