自动位移补偿推力轴承的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种船舶主轴推进系统的推力轴承，尤其涉及一种能够自动补偿推力轴轴向位移的推力轴承装置。


背景技术：

[0002]
推力轴承是船舶轴系的关键设备，其主要功能是将动力装置的驱动功率传递给推进器，并将推进器产生的推力或拉力传递给船体，以使船舶前进或者后退。
[0003]
船舶前进时，螺旋桨单向旋转产生推进力而作用于推力轴上，会使推力轴在轴向沿平衡位置产生的静位移增大，尤其是船舶吃水深度或舰艇潜深增大，螺旋桨所处位置外部水压的增大会对推力轴产生更大的向舱内的静水推力，使推力轴向内推位移，容易引起“窜轴”现象；船舶前进或后退时螺旋桨的正反向旋转还会使推力轴产生轴向内推或外拉。推进系统轴向力的增大或者变化所引起的轴向位移，对船舶推进系统的安全可靠运行会带来很大影响；首先是艉轴密封系统，轴向平衡位置变化会导致密封性能的劣化，尤其是轴向位移会引起端面密封面过度紧压，密封面磨损增大，寿命降低，或者端面密封间隙变大，密封性能下降，泄漏量变大；轴向平衡位置的变化还会使推进器及螺旋桨相对舱体位置发生变化，推进器运行安全性下降，推进效率变低；消除或有效补偿推力轴轴向位移对于提高船舶推进性能尤为重要。
[0004]
轴向位移也会引起推进系统支撑结构和减震降噪结构性能的变化，螺旋桨运行时由于受艉部非均匀流场作用，会产生脉动轴向推力，脉动推力经由推进轴系、推力轴承、轴承支承结构和轴承基座传递到船壳体上，在过程中推力轴承系统起到振动传递载体作用，尤其是在采用刚性支承结构的推力轴承，不可避免地将轴向力所引起的结构振动噪声传至船舶壳体，引起壳体结构的激振而降低船舶乘坐的舒适性和军船作战的隐蔽性。
[0005]
目前船舶或者船艇上推力轴承，大都采用液压动压推力轴承或者滚动体推力轴承，不管是液体动压推力轴承或是滚动推力轴承都不能补偿或调节推力轴的轴向位移，由于船舶中的推力轴承要承受巨大的轴向推力，推力轴的轴向位移或者轴向窜动往往不可避免，直接影响船舶推进系统的安全可靠运行。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能自动补偿推力轴轴向位移，并能有效降低结构振动的自动位移补偿推力轴承。
[0007]
为了解决上述技术问题，本实用新型的自动位移补偿推力轴承，包括推力轴，以及固定设置于推力轴上的推力盘，所述推力轴转动支承于左端板和右端板上，左端板和右端板分别固定安装于轴承外壳的两端，在推力轴上还支承有径向滑动轴承；所述推力盘的一侧滑动支承于左端板的内侧面，推力盘的另一侧面上滑动支承有推力块，该推力块空套于推力轴上；在轴承外壳内滑动设置有位移补偿活塞，液压油腔位于位移补偿活塞外端与右端板内侧之间，在推力块和位移补偿活塞内端之间支撑有补偿减震弹簧；所述推力块上设
置有推力块位移传感器，所述位移补偿活塞上设置有活塞位移传感器；液压泵的出油口连通至液压换向阀的压力油口p口，液压换向阀的a 口通向位移补偿活塞与右端板之间的液压油腔，液压换向阀的回油口t口连向油箱；推力盘两侧面分别与左端板和推力块之间的压力油隙与液压泵的出油口相连通；所述活塞位移传感器和推力块位移传感器与自动控制器电连接，所述自动控制器与液压换向阀电连接。
[0008]
在上述的技术方案中，由于在轴承外壳内滑动设置有位移补偿活塞，并且在位移补偿活塞和推力块之间支撑有补偿减震弹簧，当推力轴在轴向外力作用下发生位移而偏移平衡位置时，位移补偿活塞在液压系统的驱动下通过推力块和推力盘对推力轴施加一反向推力，抵消外力对推力轴的偏移作用力，使推力轴保持原有平衡位置，偏向位移得以补偿；当液压换向阀处于图示位置时，位移补偿活塞顶端的液压油腔处于封闭状态，推力轴处于平衡位置；当推力轴受到内推外力时，液压泵压力油经过液压换向阀进入到活塞端的液压油腔，使位移补偿活塞对推力轴施加一反向的外推力；达到力平衡和位移补偿的作用；当推力轴受到外拉力时，活塞端液压油腔的压力油又经液压换向阀泄压，使推力轴回到平衡位置。又由于在推力块上设置有推力块位移传感器，同时在位移补偿活塞上设置有活塞位移传感器，采用双传感器监测能有效地修正和验证推力轴所发生的轴向位移和活塞的补偿位移，有效地提高了推力轴轴向位移的位移精度和补偿精准度；并且位移传感器的位移信号通过自动控制器的计算分析又控制液压换向阀来适时调整活塞位置，以保证推力轴的不偏移，位移传感器、自动控制器及液压换向阀构成了推力轴位移的闭环控制系统。还由于在推力块和位移补偿活塞之间支撑有补偿减震弹簧，能够有效地吸收推力轴轴向力变化所引起的振动，同时液压油产生的附加粘性阻尼作用，有效地抑制轴向力脉动产生的结构振动噪声向船舶壳体的传递。推力盘两侧面分别与左端板和推力块之间的压力油隙通向液压泵出油口，形成了静压滑动轴承，具有稳定的压力油膜，承载能力强，可靠性高，使用寿命长。
[0009]
本实用新型的进一步实施方式，所述位移补偿活塞的外侧面密封地滑动支承于轴承外壳的内腔面，位移补偿活塞的内孔面则密封地滑动支承于右端板的凸柱面上，右端面的内侧面和凸柱面与位移补偿活塞外端面和轴承外壳内腔面围成液压油腔。该结构能够形成沿推力轴轴线方向的作用力。
[0010]
本实用新型的进一步实施方式，所述推力块的侧面固定连接有推力块支座，该推力块支座可轴向移动地支承于右端板的凸柱面上；在推力块支座和位移补偿活塞内端之间沿周向支撑有若干补偿减震弹簧。便于制造和安装。
[0011]
本实用新型的优选实施方式，所述径向滑动轴承安装于右端板和推力轴之间。具有稳定的经向支承作用。
[0012]
本实用新型的进一步实施方式，所述左端板内侧面上设置有环状油槽，该环状油槽与推力盘对应侧面围成压力油隙，液压泵出油口依次经对应的单向阀、调压阀和左静压油嘴通向该压力油隙。所述推力块上设置有环状油槽，该环状油槽与推力盘对应侧面围成压力油隙，液压泵出油口依次经对应的单向阀、调压阀和右静压油嘴通向该压力油隙。能够形成稳定的压力油膜。
[0013]
本实用新型的优选实施方式，所述活塞位移传感器安装于轴承外壳上，该活塞位移传感器与位移补偿活塞位置相对应；所述推力块位移传感器安装于右端板上，该推力块位移传感器与推力块的位置相对应。能有效提高监测数据的准确性。
[0014]
本实用新型的优选实施方式，所述液压换向阀为三位三通电磁换向阀。能够实现活塞端液压油腔的增压，保压和泄压。
[0015]
本实用新型的优选实施方式，所述液压泵的出油口并接有溢流阀和蓄能器。有效保证液压回路的液压稳定。
[0016]
本实用新型的优选实施方式，所述轴承外壳和/或左端板上安装有回油嘴，回油嘴通向油箱。保证推力盘两侧静压轴承液压油的回流。
附图说明
[0017]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型自动位移补偿推力轴承作进一步说明。
[0018]
图1是本实用新型自动位移补偿推力轴承一种具体实施方式的结构示意图；
[0019]
图2是图1所示实施方式中推力轴承结构的放大视图。
[0020]
图中，1—联轴器，2—推力轴，3—径向滑动轴承，4—右端板，5—位移补偿活塞，6—补偿减震弹簧，7—轴承外壳，8—回油嘴，9—右静压油嘴，10—左端板，11—左静压油嘴，12—推力盘，13—活塞位移传感器，14—推力块，15—推力块支座，16—活塞压力油嘴，17—推力块位移传感器，18—调压阀，19—单向阀，20—自动控制器，21—蓄能器，22—液压换向阀，23—压力表，24—溢流阀，25—液压泵，26—油箱。
具体实施方式
[0021]
如图1、图2所示的自动位移补偿推力轴承，在推力轴2上设置有凸盘状的推力盘12，推力轴2及推力盘12连为一体；在推力轴2的两端安装有联轴器1，该联轴器1为刚性联轴器。在推力盘12左右两侧的推力轴2上通过滚动轴承转动支承有左端板10和右端板4，在左端板10和右端板4之间固定安装有呈筒状结构的轴承外壳7，推力轴2位于轴承外壳7、左端板10和右端板4的中心线位置，左端板10和右端板4与轴承外壳7两端的安装面上设置有密封件。
[0022]
在轴承外壳7内滑动设置有位移补偿活塞5，位移补偿活塞5的中心位置带有中心通孔，位移补偿活塞5的外侧面为圆柱面，该圆柱面上设置有密封环，位移补偿活塞5的外侧面通过密封环滑动支承于轴承外壳7的内腔面上。右端板4在圆形基板的中心位置设置有圆筒状凸台；位移补偿活塞5的内孔面则通过对应的密封件滑动支承于右端板4圆筒状凸台外侧的凸柱面上。在右端板4圆筒状凸台内孔面和推力轴2之间安装有径向滑动轴承3，该径向滑动轴承3包括套装于推动轴2上的滑套和安装于右端板4上的轴瓦，右端板4的内侧面和凸柱面与位移补偿活塞5的外端面和轴承外壳7内腔面围成环状的液压油腔。
[0023]
推力盘12的一侧滑动支承于左端板10的内侧面，推力盘12的另一侧面滑动支承有推力块14，推力块14空套于推力轴2上，推力块14的侧面固定连接有推力块支座15，推力块支座15可以轴向移动地支承于右端板4的凸柱面上，故而相互固定连接的推力块14和推力块支座15仅能沿推力轴2轴心方向作轴向移动。
[0024]
在左端板10内侧面上设置有环状油槽，左端板10内侧面与推力盘12对应侧面为相对滑动面，左端板10上的环状油槽与推力盘12对应侧面围成了压力油隙。推力块14上也设置有环状的油槽，推力块14与推力盘12对应侧面为相对滑动面，推力块14上的环状油槽与
推力盘12对应侧面围成了压力油隙。压力油隙中的压力油有利于相对滑动面上形成压力油膜。
[0025]
在位移补偿活塞5内端面和推力块支座15之间沿周向均匀地支撑有若干补偿减震弹簧6，该补偿减震弹簧6为螺旋圆柱压缩弹簧，位移补偿活塞5通过补偿减震弹簧6和推力块14作用于推力盘12上。
[0026]
在位移补偿活塞5上设置有活塞位移传感器13，活塞位移传感器13安装于轴承外壳7上，活塞位移传感器13采用应变式或电感式等常用的位置传感器，活塞位移传感器13与位移补偿活塞5的位置相对应。在推力块14上设置有推力块位移传感器17，推力块位移传感器17安装于右端板4，其位置与推力块14的位置相对应，推力块位移传感器17同样采用常用的位置传感器。
[0027]
液压泵25为柱塞泵，液压泵25的出油口压力油经单向阀19连通至液压换向阀22的压力油口p口，液压换向阀22为三位三通电磁换向阀。液压换向阀22的a口通向位移补偿活塞5与右端板4之间的液压油腔，液压换向阀22的回油t口则连向油箱26。
[0028]
液压泵25的出油口还依次通过对应的单向阀19、调压阀18和左静压油嘴11连通至推力盘12与左端板10之间的压力油隙，同样液压泵25出油口依次通过对应侧的单向阀19、调压阀18的右静压油嘴9通向推力盘12与推力块14之间的压力油隙。左静压油嘴11安装于左端板10上，右静压油嘴9则安装于轴承外壳7上。通向压力油隙和液压油腔的液压泵既可以是同一液压泵，也可以分别采用两台液压泵。
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活塞位移传感器13和推力块位移传感器17监测的位置信号通过电连接的方法传输至自动控制器20，自动控制器20采用相适应的常见自动控制系统。自动控制器20对位移传感器的位置信号进行处理计算后发出控制信号，该控制信号控制液压换向阀22动作，使液压换向阀22阀芯处于对应的位置。
[0030]
在液压泵25的出油口并接有溢流阀24和蓄能器21，在液压油路上还并接有压力表23。在轴承外壳7和左端板10上均安装有回油嘴8，回油嘴8通向油箱26，以便将轴承外壳7内腔中的油液引向油箱26。