一种免维护自对中的船舶后传动系统的制作方法

本发明涉及一种免维护自对中的船舶后传动系统。

背景技术：

如图1所示，大型船舶后传动系统安装在两个轴承上。一个叫艉轴承91，也就是船体与水接触的部分，另一个叫前轴承92，是与机舱相接的，前后两个轴承之间是艉轴舱93，艉轴舱基本上是密闭的。艉轴90的密封是依靠安装在前后轴承旁边的密封环实现，一般前后轴承都有设置有密封环。密封环之间是用滑油填充，由滑油系统94供应。

由于后传动系统的工作条件比较恶劣，不仅易被海水腐蚀，而且会被扭曲，受到弯曲交变应力的作用。若艉轴的支持轴颈和密封轴颈间隙不合适、轴线不正或是润滑不良常会导致艉轴过度磨损、烧伤和锈蚀。造成后传动系统机械效率、转动性能、耐磨性及使用寿命降低，同时造成环境污染。

目前的后传动系统有以下三种轴线定位安装方案：

第一种方案：艉轴轴承座先与艉部分段焊接好，轴承座内孔镗孔后，直接安装艉轴轴承，以保证轴线；

第二种方案：前后艉轴轴承座先通过艉轴管连接成整体，利用光车找同心，然后现场拉线，再采用特殊烧焊保证轴线；

第三种方案：艉轴轴承座先光车内孔，使内孔大于艉轴承外径20～25㎜，然后与艉部分段烧焊，最后现场拉线或者照光，定位安装艉轴轴承，通过浇铸环氧的方法，以保证轴线。

然而发明人发现，采用上述三种现有艉轴安装方案的后传动系统摩擦消耗大、轴系效率低，同时安装时占用船台时间长，同时在安装时需要保证定位精度，从而导致了船舶制造、维修效率的降低，增加了综合成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种免维护自对中的船舶后传动系统，其能够降低艉轴的轴系摩擦损耗同时节省安装成本。

为实现前述目的的船舶艉轴系统，包括：

艉轴；

前端支撑部，为复合轴承，包括径向磁轴承以及推力磁轴承，支撑所述艉轴位于船体内部的前端；

后端支撑部，包括悬置设置于船体外的轴支架以及设置在所述轴支架内的调心轴承，所述调心轴承支撑所述艉轴位于所述船体外部的后端；以及，

其中，所述船体上开设有艉轴孔，所述艉轴孔允许所述艉轴穿出所述船体，所述艉轴与所述艉轴孔之间设置有艉轴密封装置。

在一个或多个实施方式中，所述船体内设置有润滑系统，所述润滑系统包括设置在船体内的润滑液储存箱以及设置在所述轴支架内的循环管路，所述循环管路连接所述润滑液储存箱与所述调心轴承的轴承腔。

在一个或多个实施方式中，所述径向磁轴承以及所述调心轴承为磁助力双列调心滚子轴承。

在一个或多个实施方式中，所述艉轴与所述轴支架之间设置有密封件。

在一个或多个实施方式中，所述艉轴密封装置为机械密封装置，所述机械密封装置的静环通过滚动轴承固定在所述艉轴上。

在一个或多个实施方式中，所述船体对应所述轴支架位置设置有连接架，所述轴支架上端与所述连接架通过法兰连接，所述法兰连接处设置有法兰调整垫片。

在一个或多个实施方式中，所述艉轴孔通过锪孔加工而成。

在一个或多个实施方式中，发动机与所述艉轴之间还设置有减速器，所述艉轴通过高弹膜盘联轴器与所述减速器连接。

在一个或多个实施方式中，所述调心轴承的内圈由聚醚醚酮(peek)制成，所述调心轴承的滚子由不锈钢制成。

本发明的增益效果在于：

通过对艉轴的前端支撑部采用由径向磁轴承以及推力磁轴承组合而成，使得艉轴与前端支撑部之间的摩擦力减小，支撑轴承的比压大大降低，并使推力磁轴承完全无摩擦，从而降低了轴系摩擦损耗。同时，由于取消了传统的滑油系统，间接降低了辅机电力损耗，进一步提升了轴系效率，并免去了对滑油系统的维护工序。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为传统船舶中的后传动系统示意图；

图2示出了免维护自对中的船舶后传动系统的示意图；

图3示出了免维护自对中的船舶后传动系统中的a部局部放大示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

船舶艉轴系统设置在船舶中，其中艉轴是船内轴系中最末端的一段轴，用以安装船中的螺旋桨，是一种船舶内的后传动系统。如图2示出了一种免维护自对中的船舶后传动系统，其包括：艉轴1以及分别用于支撑艉轴1两端的前端支撑部2以及后端支撑部3。

其中，前端支撑部2是用于支撑艉轴1位于船体内部的前端11，其是由径向磁轴承以及推力磁轴承组合而成的复合轴承2。其中，径向磁轴承用于限制艉轴1沿轴承径向方向上的移动，推力磁轴承用于限制艉轴1沿轴承轴向方向上的移动。由于径向磁轴承以及推力磁轴承均能将艉轴1悬浮支撑于轴承内，且推力磁轴承无需额外润滑，且径向磁轴承仅需通过油杯压注润滑，故前端支撑部无需如图1中所示的滑油系统94供应油脂来进行润滑。其中，径向磁轴承以及推力磁轴承的组合装配方式相关内容在公开号为“cn109340259a”、名称为“一种可承受径向和轴向载荷的永磁悬浮轴承”的发明专利中有记载，在此不再阐述。

后端支撑部3是用于支撑艉轴1位于船体外部的后端12，其包括悬置设置于船体外的轴支架31，其中轴支架31的一端与船体上的连接架连接，另一端内设置有调心轴承32，调心轴承32支撑艉轴1，并可对艉轴1进行自调心。

船舶内还包括发动机4，发动机4与艉轴1的前端11传动连接，从而当发动机工作时，通过艉轴传动螺旋桨进行转动。

其中，在船体上还开设有艉轴孔5，艉轴孔5允许艉轴1自船体内部穿出。在艉轴1与艉轴孔5之间设置有艉轴密封装置6，用于防止海水自艉轴1与艉轴孔5之间的间隙进入到船体内部。

如图2所示，在船舶艉轴系统的一个实施方式中，由于前端支撑部2采用由径向磁轴承以及推力磁轴承组合而成，使得艉轴1与前端支撑部2之间的摩擦力减小，支撑轴承的比压大大降低，摩擦损耗相应降低，从而降低了轴系摩擦损耗。同时，由于取消了如图1中所示的滑油系统94，间接降低了辅机电力损耗，进一步提升了轴系效率，并免去了对滑油系统的维护工序。

此外，通过在船体上开设艉轴孔5，从而取消了如图1中所示的艉轴舱93，简化和降低造船工艺要求的同时，为艉轴自对中创造条件，同时提高了船舶在使用和修理过程中的结构变形容错能力。

虽然本船舶艉轴系统的一个实施例如上所述，但是在本船舶艉轴系统的其他实施例中，船舶艉轴系统的各个组件相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和一些变化中的至少一部分进行说明。

请继续参见图2，在船舶艉轴系统的一个实施方式中，艉轴孔5是通过锪孔加工而成，从而取消了传统工艺中的艉轴镗孔工序，简化和降低造船工艺要求。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，后端支撑部3轴承是一种磁助力双列调心滚子轴承，与之对应地，轴支架31内的调心轴承32也是一种磁助力双列调心滚子轴承。从而使得艉轴1前后端轴承均采用磁助力降低比压，并通过双列调心滚子轴承进行调心，又由于艉轴孔5是通过锪孔加工而成，使得被支撑的艉轴1相当于是简支梁结构，其对于艉部船体变形具有更好的调心以及位置调节能力，从而减少了船体艉轴系统内的卡轴现象，同时也降低了艉轴前后轴承的安装精度要求，进一步简化了艉轴装配工艺。

图3示出了艉轴系统中的a部局部放大示意图，请结合参见图2和图3，在船舶艉轴系统的一个实施方式中，艉轴1与轴支架31的连接处设置有密封件33，以防止泥沙以及海水通过艉轴与轴支架之间的间隙进入到轴支架内，对支撑艉轴的调心轴承32造成损伤。在一个实施方式中，密封件33是双面泛塞封，同时与泛塞封相接触的艉轴1轴段采用纳米陶瓷喷涂并抛光，以降低摩擦阻力和提高耐磨性能。

请继续参见图2，在船舶艉轴系统的一个实施方式中，艉轴密封装置6是机械密封装置，机械密封装置包括有静环以及动环(图中未示出)，其中，机械密封装置中的静环通过滚动轴承固定在所述艉轴上，以实现静环与动环的精密配合，从而提高了密封性能以及使用寿命。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，船体对应轴支架31位置设置有连接架34，轴支架31的上端与连接架34通过法兰连接，在轴支架31与连接架的法兰连接处设置有法兰调整垫片35。在装配时，调心轴承32与轴支架31与艉轴1一起制造装配和供货，根据现场测量数值确定法兰调整垫片35的参数并据此加工法兰调整垫片后进行现场安装。由于艉轴1、调心轴承32与轴支架31为一起制造装配和供货，免去了轴支架31的镗孔工序，进一步简化了艉轴装配工艺。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，船体内还设置有润滑系统，润滑系统包括润滑液储存箱36以及布设于连接架34以及轴支架31内部的循环管路(图中未示出)，将润滑液储存箱36与调心轴承32连接，从而利用储于润滑液储存箱36内的润滑液体引导至调心轴承32的轴承腔内，以对调心轴承32进行润滑，在一个实施方式中，润滑液储存箱36是水箱，其中存储有清洁水，清洁水可以是淡水或海水，以对调心轴承32进行供水润滑。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，发动机4与艉轴1之间还设置有减速器41，艉轴1通过高弹膜盘联轴器42与减速器41连接以传动，高弹膜盘联轴器42能够补偿艉轴1因采用磁推力轴承存在的轴向窜动而产生的与减速器41之间的轴向位移以及补偿由各种原因引起的艉轴对中偏差。又因高弹膜盘联轴器42无需润滑，进一步为取消如图1中所示的滑油系统94创造条件。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，调心轴承32的内圈由聚醚醚酮(peek)制成，滚子由不锈钢制成，采用上述材料制成的调心轴承32振动噪声更小的同时，也提高了轴承的耐腐蚀能力。

在船舶艉轴系统的一个实施方式中，前端支撑部2中的径向磁轴承以及推力磁轴承组合由复合轴承基座21支撑，复合轴承基座21与复合轴承2为配合设计制造并整体供货，复合轴承2与复合轴承基座21其配合面采用圆锥面过盈配合，现场安装时用松套螺栓拉紧固定。复合轴承基座21根据轴系照光数值直接装焊于船体，进而免去了复合轴承基座21配磨和螺栓铰孔工序，同时复合轴承在水平方向上的方向可调节。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。