主动式排泥沙水润滑轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种主动式排泥沙水润滑轴承，属于水润滑轴承技术领域。解决了现有技术中水润滑轴承排泥沙效果差，导水槽内冷却水需要借助外部水泵维持流动性进而造成轴系结构复杂、难以维护的技术问题。本发明专利技术的水润滑轴承，包括内衬套和套装在内衬套外侧的外衬套，内衬套的内壁上设有多个导水槽，每个导水槽的两端分别位于内衬套的前后两个端面上，每个导水槽的深度固定，宽度沿前端面向后端面呈线性逐渐减小，每个导水槽的全部径向截面形成的矩形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线。该水润滑轴承能够实现主动式无水泵排泥沙，且排泥沙速率高，承载能力和抗磨损能力强。

Active Sediment Discharge Water Lubricated Bearing

The invention relates to an active sediment discharge water lubricated bearing, which belongs to the technical field of water lubricated bearing. The technology solves the technical problems of poor sediment discharge effect of Water-lubricated bearings in the prior art, and the need for cooling water in the guide tank to maintain fluidity by means of external pumps, resulting in complex shafting structure and difficult maintenance. The water-lubricated bearing of the present invention includes an inner bushing and an outer bushing arranged on the outer side of the inner bushing. The inner wall of the inner bushing is provided with a plurality of water diversion troughs. The two ends of each water diversion trough are respectively located on the front and rear ends of the inner bushing. The depth of each water diversion trough is fixed, the width of each water diversion trough decreases linearly from the front end to the rear end face, and the bottom of a rectangle formed by the whole radial section of The connection of the middle point of the edge presents a spiral line with the pitch of the bearing axis increasing gradually. The water-lubricated bearing can discharge sediment by an active water-free pump with high sediment discharge rate, strong load-carrying capacity and anti-wear ability.

【技术实现步骤摘要】
主动式排泥沙水润滑轴承
本专利技术属于水润滑轴承
，具体涉及一种主动式排泥沙水润滑轴承。
技术介绍
随着船舶行业的发展，油润滑轴承在运行过程中的润滑介质泄漏所造成的水域污染问题日趋严重，以水作为润滑介质的水润滑轴承逐渐呈现出了取代油润滑轴承的趋势。水润滑轴承内壁通常加工有平行于轴向的导水沟槽。沟槽结构对于水体中的泥沙和磨屑有一定的容纳作用，在外部水泵加压下，沟槽内部形成定向水流，带走艉轴和轴承之间摩擦热量的同时排出泥沙和磨屑等异物。然而，现有的水润滑轴承一方面需要借助外部水泵加压提供沟槽导水动力，增加了轴系机构的复杂性和维护难度；另一方面，由于艉轴和轴承之间存在安装间隙，沟槽水流沿着轴向在艉轴末端流速放缓，不利于泥沙和磨屑的排放过程。而艉轴末端恰恰是与外界水体直接相通的轴承开放端，是卷入泥沙并发生异物沉积概率最高的位置。此外，传统的水润滑轴承受限于负荷强度，需要避免在其内壁与艉轴发生接触的承力位置加工导水槽，这又进一步限制了导水槽的数量，增加了该位置的泥沙清除难度。然而，实际轴承在承托艉轴时接触应力沿轴向分布不均匀，而传统水润滑轴承其导水槽尺寸和形状沿轴向保持均匀一致，未能按照轴承承载应力状态进行优化分布，这也限制了水润滑轴承的排泥沙性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主动式排泥沙水润滑轴承，以解决现有技术中水润滑轴承排泥沙效果差，导水槽内冷却水需要借助外部水泵维持流动性进而造成轴系结构复杂、难以维护的技术问题。本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，包括外衬套和内衬套；所述外衬套和内衬套均为前后两端开口的圆筒形，外衬套的内径与内衬套的外径配合，外衬套套装在内衬套的外侧且两者前后两端对齐，外衬套的内壁与内衬套的外壁粘贴固定；所述内衬套的内壁上设有导水槽，导水槽的两端分别位于内衬套的前后两个端面上，导水槽的深度固定，宽度沿内衬套的前端面向内衬套的后端面呈线性逐渐减小，导水槽的全部径向截面形成的图形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线；所述导水槽为一个或多个，当导水槽为多个时，位于同一端面上的导水槽的端口均匀分布。进一步的，所述外衬套的材料为金属；更进一步的，所述外衬套的材料为铜或钢。进一步的，所述内衬套为高分子材料；更进一步的，所述内衬套的材料为橡胶、聚氨酯或酚醛树脂。进一步的，所述导水槽的深度为内衬套厚度的1/3～1/2。进一步的，所述导水槽在内衬套前端面的宽度与承载部分在内衬套前端面的内弧长的比为1:(1～2)，导水槽在内衬套后端面的宽度与承载部分4的在内衬套后端面上内弧长的比为1:(4～8)，当导水槽为多个时，承载部分为相邻的两个导水槽之间的弧面结构，当导水槽为一个时，承载部分为内衬套上除该导水槽外的弧面结构。进一步的，所述螺旋线依据以下方式确定：以水润滑轴承端面的外衬套和内衬套的共同圆心为坐标原点，以该端面平面内的任意两个正交方向为X方向和Y方向，以轴承轴向为Z方向建立三维直角坐标系，则螺旋线上任意一点坐标(xi，yi，zi)依据以下公式确定：其中，r为内衬套2内壁的半径；h为导水槽的深度；tmax为螺旋线的旋转周期数；t为从0至tmax的任意实数参数，通过变化其取值取得坐标点对应螺旋线上的连续位置；θi为坐标原点所在端面内某个导水槽的端口图形的底边中点与X轴所成的夹角；l为轴承总长度；n为大于常数1的任意实数。进一步的，所述图形为矩形。更进一步的，所述导水槽的底部设有倒角。进一步的，所述导水槽为多个，多个导水槽的参数相同。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，以金属作为外衬套，高分子作为内衬套，外衬套内壁与内衬套外壁相互粘结，形成形状稳定、与艉轴形成弹性接触的水润滑轴承结构。2、本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，由于导水槽的全部径向截面形成的矩形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴为中心轴螺距渐增的螺旋线，艉轴的高速转动过程带动导水槽内冷却水获得旋转方向速度，在导水槽螺旋线形状约束下形成围绕轴向旋转加速排出的定向水流，从而达到无需水泵的导水槽主动式排泥沙过程。螺距渐增使得导水槽内水流在艉轴末端获得轴向最大速率，从而提升了艉轴末端轴承内的排泥沙速率。3、本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，由于导水槽的深度保持不变，宽度呈现线性递减，从而在保证轴承强度的同时实现艉轴末端导水槽内水流的增压加速过程，在艉轴末端轴承获得更高的泥沙冲刷强度。4、本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，由于导水槽在靠近艉轴末端具有最小宽度，从而水润滑轴承在靠近艉轴末端具有最大的承载部分宽度，使得该区域承载能力最高，与实际轴承应力最大位置一致，在实现了主动式排泥沙效果同时提升了轴承的承载能力和抗磨损能力。附图说明图1为本专利技术提供的主动式排泥沙水润滑轴承的径向截面图；图2为本专利技术提供的主动式排泥沙水润滑轴承设置一条导水槽的轴向局部截面图；图3为本专利技术提供的主动式排泥沙水润滑轴承设置六条导水槽的内衬套内表面的展开图；图中，1、外衬套，2、内衬套，3，导水槽，4、承载部分。具体实施方式以下结合附图进一步说明本专利技术。本专利技术以水流先经过的位置为前，后经过的位置为后。如图1-3所示，本专利技术的主动式排泥沙水润滑轴承，包括外衬套1和内衬套2。外衬套1和内衬套2均为前后两端开口的圆筒形，外衬套1的内径与内衬套2的外径配合，外衬套1套装在内衬套2的外侧且两者前后两端对齐，外衬套1的内壁与内衬套2的外壁粘贴固定。外衬套1的材料为金属，优选铜或钢。内衬套2为高分子材料，优选为橡胶、聚氨酯或酚醛树脂。外衬套1与内衬套2形成形状稳定、与艉轴形成弹性接触的水润滑轴承结构。内衬套2的内壁上设有导水槽3，导水槽3的两端分别位于内衬套2的前后两个端面上。导水槽3可以为一个或多个，具体根据需要设置。当导水槽3为多个时，位于同一端面上的导水槽3的端口均匀分布。多个导水槽3的参数可以相同也可以不同，优选相同。导水槽3的深度固定，宽度沿内衬套2的前端面向后端面呈线性逐渐减小。导水槽3的深度优选为内衬套2厚度的1/3～1/2，导水槽3在内衬套2的前端面的宽度与承载部分4在内衬套2的前端面的内弧长的比为1:1～1:2，导水槽3在内衬套2的后端面的宽度与承载部分4在内衬套2的后端面上的内弧长的比为1:4～1:8。当导水槽3为多个时，承载部分4为相邻的两个导水槽3之间的弧面结构。当导水槽3为一个时，承载部分4为内衬套2上除该导水槽3外的弧面结构。导水槽3的全部径向截面形成的矩形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴为中心轴螺距渐增的螺旋线。螺旋线的具体情况可依据以下方式确定：以水润滑轴承端面的外衬套1和内衬套2的共同圆心为坐标原点，以该端面平面内的任意两个正交方向为X方向和Y方向，以轴承轴向为Z方向建立三维直角坐标系，则螺旋线上任意一点坐标(xi，yi，zi)依据以下公式确定：其中，r为内衬套2内壁的半径；h为导水槽3的深度；tmax为螺旋线的旋转周期数(指螺旋线中所包含的圈数，可以是整数也可以是小数)，通常导水槽3的数量越多，螺旋线的螺旋周期数会越小；t为从0至tmax的任意实数参数，通过变化其取值所得坐标点对应螺旋线上的连续位置；θi为坐标原点所在端面内某个导水槽3矩形端口底边中点与X轴所成的夹角；l为轴承总长度；n为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，包括外衬套(1)和内衬套(2)；所述外衬套(1)和内衬套(2)均为前后两端开口的圆筒形，外衬套(1)的内径与内衬套(2)的外径配合，外衬套(1)套装在内衬套(2)的外侧且两者前后两端对齐，外衬套(1)的内壁与内衬套(2)的外壁粘贴固定；所述内衬套(2)的内壁上设有导水槽(3)，导水槽(3)的两端分别位于内衬套(2)的前后两个端面上，导水槽(3)的深度固定，宽度沿内衬套(2)的前端面向内衬套(2)的后端面呈线性逐渐减小，导水槽(3)的全部径向截面形成的图形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线；所述导水槽(3)为一个或多个，当导水槽(3)为多个时，位于同一端面上的导水槽(3)的端口均匀分布。

【技术特征摘要】
1.主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，包括外衬套(1)和内衬套(2)；所述外衬套(1)和内衬套(2)均为前后两端开口的圆筒形，外衬套(1)的内径与内衬套(2)的外径配合，外衬套(1)套装在内衬套(2)的外侧且两者前后两端对齐，外衬套(1)的内壁与内衬套(2)的外壁粘贴固定；所述内衬套(2)的内壁上设有导水槽(3)，导水槽(3)的两端分别位于内衬套(2)的前后两个端面上，导水槽(3)的深度固定，宽度沿内衬套(2)的前端面向内衬套(2)的后端面呈线性逐渐减小，导水槽(3)的全部径向截面形成的图形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线；所述导水槽(3)为一个或多个，当导水槽(3)为多个时，位于同一端面上的导水槽(3)的端口均匀分布。2.根据权利要求1所述的主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，所述外衬套(1)的材料为金属；所述内衬套(2)为高分子材料。3.根据权利要求2所述的主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，所述外衬套(1)的材料为铜或钢；所述内衬套(2)的材料为橡胶、聚氨酯或酚醛树脂。4.根据权利要求1所述的主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，所述导水槽(3)的深度为内衬套(2)厚度的1/3～1/2。5.根据权利要求1所述的主动式排泥沙水润滑轴承，其特征在于，所述导水槽(3)在内衬套(2)前端面的宽度与承载部分(4)在内衬套(2)前端面...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶峰，王杰，郇彦，崔洋，杨小牛，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22