[发明专利]无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承及最优润滑间隙调节方法

说明书

本发明公开了一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承及最优润滑间隙调节方法，其中，无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承包括呈管状的外壳和固定套装在外壳内壁的管状的橡胶合金内衬，橡胶合金内衬内埋设有至少一个超磁致伸缩材料体，每个超磁致伸缩材料体内部和/或外部设有用于产生磁场以改变超磁致伸缩材料体磁化状态的线圈。本发明通过在橡胶合金轴承内衬埋设超磁致伸缩材料体，使得水润滑橡胶合金轴承具有一定的径向变形补偿功能，实现桨叶转子与橡胶合金内衬之间最优润滑间隙调节，从而达到提升水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命的目的。

技术领域

本发明涉及水润滑橡胶合金轴承技术领域，尤其涉及一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承及最优润滑间隙调节方法。

背景技术

新一代船舶动力“无轴轮缘推进器”颠覆现有电力推进系统的结构设计，结合轮缘驱动技术，设计出无轴轮缘驱动推进器，已成为我国机械与运载工程领域的颠覆性技术。然而，无轴轮缘推进器的非线性电磁激振、非定常水动力激扰等变工况条件，对其关键核心部件“水润滑轴承”的综合性能提出了更高的要求。如在无轴轮缘推进器中采用硬质高分子水润滑轴承，由于硬质高分子材料缓冲吸振的能力较弱，在桨叶转子强烈的非线性激扰下，摩擦副界面将发生强烈的碰摩效应。水润滑橡胶合金轴承通过自身优越的自适应协调变形产生的缓冲吸振效果可避免上述问题，但是由于无轴轮缘推进器高比压的恶劣工况以及非线性激扰的变工况致使水润滑橡胶合金轴承内衬界面发生显著的瞬态弹性-热变形，扩展或缩减了桨叶转子与橡胶合金内衬界面的有效润滑间隙，由此引起了桨叶失稳、噪声增强、摩擦性能恶化的风险，最终导致了无轴轮缘推进器推进效率和推进性能的降低。因此，通过橡胶合金轴承内衬智能补偿瞬态弹性-热变形量，实现桨叶转子与橡胶合金内衬最优润滑间隙调节，是规避上述风险的有效技术手段。当前水润滑橡胶合金轴承技术存在如下局限：

(1)在高比压以及变工况条件下，橡胶合金内衬容易发生程度不等的不规则瞬态弹性-热变形，扩展了润滑间隙，增加桨叶转子跳动量，引发转子失稳风险，最终导致无轴轮缘推进器推进性能的下降；

(2)水润滑橡胶合金轴承初始润滑间隙(即装配间隙)设计依赖于经验，且初始润滑间隙在完成设计后便不可再调，因此仅仅在单一工况条件下可达到最优，难以适应无轴轮缘推进器高比压以及变工况条件的发展需要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承及最优润滑间隙调节方法，通过在橡胶合金轴承内衬埋设超磁致伸缩材料体，使得水润滑橡胶合金轴承具有一定的径向变形补偿功能，实现桨叶转子与橡胶合金内衬之间最优润滑间隙调节，从而达到提升水润滑橡胶合金轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承，其包括呈管状的外壳和固定套装在所述外壳内壁的管状的橡胶合金内衬，所述橡胶合金内衬内埋设有至少一个超磁致伸缩材料体，每个所述超磁致伸缩材料体内部和/或外部设有用于产生磁场以改变所述超磁致伸缩材料体磁化状态的线圈。

采用上述结构，在橡胶合金内衬内埋设超磁致伸缩材料体，并在超磁致伸缩材料体内部和/或外部设置线圈，通过线圈产生磁场，从而通过磁场变化来调节超磁致伸缩材料体的磁化状态，进而改变超磁致伸缩材料体在橡胶合金内衬径向方向的厚度，迫使具有一定回弹性的橡胶合金衬层对应部位沿径向发生微量变形。当无轴轮缘推进器在不同工况条件下服役时，埋设于橡胶合金内衬的超磁致伸缩材料体可沿径向伸缩一定的量，从而补偿变工况服役下水润滑橡胶合金轴承由于橡胶合金内衬的不规则弹性-热变形导致的润滑间隙变化，调整桨叶转子与轴承衬层之间的润滑间隙大小，规避了变工况服役中水润滑橡胶合金轴承桨叶转子跳动失稳事故，保证了无轴轮缘推进器的推进效率，提升了其变工况下服役安全性和可靠性，扩展了水润滑橡胶合金轴承的适用范围。