[发明专利]一种自适应承载全域循环型水润滑艉轴承系统及设计方法

说明书

一种自适应承载全域循环型水润滑艉轴承系统及设计方法，属于轴承润滑领域。其特征在于：自适应承载水润滑艉轴承分为前段轴承、中间轴承、后段轴承，润滑介质海水在后段轴承螺旋槽的“泵吸”下自行进入轴承间隙，并在艉轴管导水槽和中间轴承自吸孔作用下，形成润滑介质的全域循环。根据使用工况不同，该轴承可以自行选择承载区，使得该轴承同时具有刚性艉轴承的高承载力和柔性轴承耐磨损的特性，同时改善了传统艉轴承润滑介质存在滞流区的问题，总体润滑效果明显改善。

技术领域

一种自适应承载全域循环型水润滑艉轴承系统及设计方法，属于轴承润滑技术领域。

背景技术

艉轴承是船舶及海洋装备推进动力与抗风暴侧推螺旋桨的关键部件，起着支撑艉轴和螺旋桨的作用。艉轴承润滑好坏不仅直接影响其是否可靠稳定工作，而且也间接关系到船舶及海工装备的正常航行与在强风暴下的生存能力。水润滑轴承作为环保型艉轴承的代表，近些年得到高度重视。相关资料指出，水润滑轴承由于其润滑介质粘度通常是润滑油粘度的三十到四十分之一。因此，相同轴承结构下，水润滑轴承的承载力远小于油润滑轴承，进而导致相同工况条件下，水润滑轴承偏心率较大，稳定工作偏心率为0.6～0.7，启停或有冲击载荷时通常处于混合润滑阶段。大偏心率和混合润滑使得水润滑轴承的设计相对于传统油润滑轴承更为复杂。

为了解决上述问题，目前一般采用两种方案。第一种采用轴承材料采用非金属材料轴承，如聚四氟乙烯、橡胶等。由于采用非金属材料，在发生轴瓦碰摩或存在磨屑时，不会导致轴颈的严重磨损。另外，当润滑介质存在磨屑时，轴瓦可以变形进而容纳磨屑。为了使得磨屑能够顺利排出，通常在这类轴瓦的表面设置有导水槽，如专利CN201010596379.9。但是这类轴承由于开有凹槽导致其承载力进一步降低，使得轴承磨损加剧，轴承使用寿面严重降低。

另一类是采用轴瓦材料采用金属材料，这类轴承由于形成的水润滑压力连续，因此承载力高，但是不适用与水中磨屑较多的场合。专利CN201611081220.7提出一种双层织构型水润滑轴承，理论上可以容纳磨屑，并提高承载力，但是这类轴承加工难度大，并且磨屑容易再次逸出。

综上所述，随着船舶及海工装备大型化、环境友好方向的发展，大规模采用水润滑轴承已经成为主流趋势，但现有技术均无法解决水润滑轴承承载力、容纳磨屑、承受冲击等之间的矛盾。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在艉轴的驱动下，润滑介质在艉轴管内全域循环，承载区依照工况自适应选择的多段组合式水润滑轴承，该轴承具有承载力均匀、润滑状态良好、可抵抗冲击或启停载荷的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该自适应承载全域循环型水润滑艉轴承系统，其特征在于包括艉轴、自适应承载艉轴承、全域循环型艉轴管。润滑介质海水在艉轴带动下进入后段轴承螺旋槽，在螺旋槽的“泵吸”作用下，吸引更多的海水润滑进入中间轴承与艉轴的间隙中，并在后段轴承的螺旋槽的“泵吸”作用下，海水加速从自适应承载水润滑艉轴承中排出，之后进入艉轴管的导水槽中。导水槽与外部海洋环境直接相连，进而排入海洋，使得海水在整个艉轴承系统中没有滞流水，进而形成整个润滑流场循环。

所述的自适应承载水润滑艉轴承为分段组合式轴承，依次由前段轴承、中间轴承和后段轴承三段组成。

优选的，前段轴承和后段轴承采用完全相同的结构参数。

优选的，前段轴承横截面为正多边形结构，且截面旋向与艉轴运动方向相同。多边形角处采用三段等直径圆弧过渡，以便容纳磨屑。

优选的，为了减轻对于艉轴的磨损，前段轴承和后段轴承均采用橡胶材料，装配时，三段轴承轴向通过压紧实现固定，周向通过定位凸起和艉管定位凹槽实行固定。