船用推力轴承共振转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种船用推力轴承共振转换器，包括推力轴承和与推力轴承连接的共振转换器，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，柱塞一端与推力轴承的前推力块接触，另一端与对应的柱塞腔形成间隙，各柱塞腔间隙相互连通并充满有液压油，形成平衡油缸，共振转换器由相互连接的液压管和油缸组成，平衡油缸通过接口连接到液压管，与共振转换器的油缸连通，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以及共振转换器内的液压油上，实现减振。本发明专利技术解决了共振转换器与船用推力轴承之间的装配问题，在实际运用中具有安装灵活、控制方便、安全性高、体积小的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。船舶艉部不均勻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专利技术以来，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。
技术实现思路
本专利技术针对上述
技术介绍
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。本专利技术的技术方案是—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勻布置有多个柱塞腔，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。 作为本专利技术的进一步改进，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。作为本专利技术的进一步改进，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。作为本专利技术的进一步改进，所述柱塞与前推力块接触的一端呈弧形面。作为本专利技术的进一步改进，所述共振转换器的油缸体积可调。作为本专利技术的进一步改进，所述共振转换器的油缸为单活塞杆式液压缸。作为本专利技术的进一步改进，所述共振转换器的液压管的通径和长度可调。作为本专利技术的进一步改进，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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的共振转换器由液压管和油缸组成，液压管连接推力轴承的平衡油缸与共振转换器的油缸，同时共振转换器的个数可按照对推进轴系纵向振动控制的具体指标要求相应的调整并合理布置。为方便调整共振转换器的工作体积以实现较好的轴系纵向振动控制，本专利技术中设计了共振转换器的被动控制系统。本专利技术在推力轴承的前端盖内沿周向均勻布置多个柱塞，可在允许的纵向行程范围内前后移动；在柱塞后设计平衡油缸并充满液压油。轴系纵向载荷由前推力块传递至柱塞并最终作用在平衡油缸和共振转换器内的液压油上。在平衡油缸上开设独立的放气孔、 液压油出口和共振转换器的液压管接口。放气孔用于排除油缸内的空气，液压油出口用于更换液压油使用。本专利技术具有以下几方面的显著优点共振转换器实现纵向减振功能的核心元件，同时推力轴承结构的一体化设计具备安装减振装置的接口，通过改变共振转换器的油缸体积和液压管的尺寸可实现对推进轴系纵向振动控制的目的。改进型的推力轴承不改变轴系纵向载荷传递的方式，对纵向脉动力的合理控制以实现轴系纵向振动控制。同时改进型的推力轴承可为共振转换器提供多个接口，在对该减振装置结构参数优化设计后，可消减轴系纵向振动的多个共振峰。在安全性设计中，考虑船舶在紧急工况下，当纵向载荷过大时，改进型的推力轴承同样能满足将纵向载荷稳定传递至推力轴承基座。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详细描述。图1是本专利技术的整体结构示意图；图2(a)是改进型推力轴承的内部结构图，图2(b)是改进型推力轴承的前端盖结构图，图2(c)是改进型推力轴承的右视图；图3 (a)是共振转换器的工作原理图，图3 (b)是共振转换器的被动控制系统；图4是共振转换器减振测试平台示意具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步限定。如图1所示为本专利技术一种船用推力轴承共振转换器，包括改进型的推力轴承1和共振转换器2组成。如图2(a)所示，改进型的推力轴承1的主要零部件包括推力轴3、推力环4、后推力块5、后端盖6、前推力块7、前端盖8和轴承壳体9。为保证轴系旋转过程中推力轴承安全工作并在推力块与推力环之间形成油膜，分别设置推力轴承润滑油的后端进油口 10和出油口 11以满足推力轴承内循环供给润滑油。相比传统的船用推力轴承的结构形式，改进的主要方式是在前端盖8内沿周向均勻布置六个柱塞腔12，如图2(b)所示，各柱塞腔12内均容有柱塞13。根据推力轴承的整体结构尺寸，柱塞腔12的个数也可设计为不同的个数、如八个、十个或者十二个不等。柱塞13 —端与前推力块7接触，接触面为弧形面，该设计可调整因轴系旋转偏心导致的各柱塞上的纵向载荷传递沿纵向不平行。柱塞13的另一端与对应的柱塞腔12形成间隙，各间隙相互连通并充满液压油，形成平衡油缸14。液压油选择可以为液压油、有机硅油、硅基胶等，在实际使用中需根据各种流体粘度系数完成相关结构设计。在各柱塞13上套有格来圈15以实现平衡油缸内的液压油与推力轴承润滑油的隔离；在密封设计中同样也可考虑非接触形式以减小纵向摩擦力的影响。考虑到因船舶轴系艉轴密封许用纵向位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种船用推力轴承共振转换器，包括推力轴承（１）和与该推力轴承（１）连接的共振转换器（２），其中，所述推力轴承（１）在其前端盖（８）内沿周向均匀布置有多个柱塞腔（１２），各柱塞腔（１２）内容置有柱塞（１３），柱塞（１３）一端与推力轴承（１）的前推力块（７）接触，另一端与对应的柱塞腔（１２）形成间隙，各柱塞腔（１２）间隙相互连通并充满有液压油，形成平衡油缸（１４），所述共振转换器（２）由相互连接的液压管（２２）和油缸（２３）组成，该平衡油缸（１４）通过接口（１８）连接到液压管（２２），从而与共振转换器（２）的油缸（２３）连通，船舶推进轴系的纵向载荷通过前推力块（７）传递到与其接触的各柱塞（１３）上，推动柱塞（１３）运动将载荷作用在平衡油缸（１４）内以及共振转换器（２）内的液压油上，实现减振。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀，李天匀，李良伟，张赣波，陆坡，朱翔，袁华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83