用于船舱推进系统的轴承技术方案

一种改进的轴承组件，包括一个特有的轴垫圈（１５８），而不是如现有技术中的利用单独的前和后轴垫圈；前滚子（１７４）与后滚子（１７６）相比稍微加长；前滚子相对于后滚子直径增大；滚子数量增多；材料改进，特别时在轴垫圈（１５８）中，其中在金属中包括更少的内含物；以及密切，其配置为提供滚子和座圈之间更小的空间和自由运动。所述改进导致轴垫圈、轴承／滚子和外环之间的运动或者游动降低。所述改进和变化提供配合在现有船舱推进系统中的紧凑设计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及船舶推进系统，更具体地，涉及用于设计用于大型船只的船舱 推进系统的止推轴承设计。
技术介绍
如图1所示，船舱推进系统或者船舱10通常用于推进大型船只12，例如旅游客轮、 海军舰艇和油船。这样的船舱推进系统10，通常称作方位角船舱，是相对自我包含的单元， 其可以悬置在穿的船体22下方并独立地方位角地转动通过360度以提供在任何方向需要 的推力。方位角船舱消除对艉推进器的需要并最大化机动性。这样，甚至具有方位角船舱 的大型船只也可以在相对小的港口操控，而无需拖船援助。方位角船舱还节省空间，并更加 易于安置，并相对于传统的艉推进器更加有效率。它们还提供高度的布局灵活性，因为它们 相对于船只的主动力装置的相对独立的定位。在非常大型的船只的情形下，方位角船舱能 够产生20兆瓦(MW)或更大的功率。船舱推进单元可以配置为包括包围在流体动力优化船舱10内的电动机20。如参 照图2-3中的例子看出的，电动机20提供直接驱动给罩在船舱10内的推进器或者驱动轴 M，从而驱动位于密封的船舱10外部的推进器12。随着轴M转动，摩擦以及因此的热量在 推进器轴M和支撑推进器轴承M的一个或多个轴承之间产生。此外，在推进器轴M上产 生的扭矩部分地传递到轴承。在图2和3中示出的是两个轴承组件，一个是紧邻最靠近推 进器12的推进器轴M的末端的驱动端径向轴承30，一个是与推进器12间隔开并紧邻推进 器轴M的另一末端定位的非驱动端止推轴承32轴承设计具有各种构型和设计。图4是图2中的轴承组件32的A-A的横截面视 图。图4示出轴承组件50并示出传统的止推轴承设计。这样的设计经常称为球滚子止推 轴承。止推轴承是双排球滚子止推轴承，具有前滚子轴承机构和后滚子轴承机构M。前滚 子轴承机构52包括在与推进器轴60相邻的锥形套筒58上的前内环或者前轴垫圈56 ；从 前轴垫圈56间隔开的前外环62 ；以及定位在前内环56和前外环62之间的多个前滚子或 者轴承64。类似地，后滚子轴承机构M包括在锥形套筒58上的后内环或者后轴垫圈66 ； 从后轴垫圈66间隔开的后外环68 ；和定位在后内环66和后外环68之间的多个后滚子或 者轴承70。尽管仅以横截面示出，前和后内环56、66以及前和后外环62、68径向围绕推进器 轴60。前滚子或者轴承64以及前内和外环56、62相互作用所在的表面典型地也称作座圈 72。在操作中，前和后内环56、66连接到推进器轴60并通过推进器轴60转动。但是，前和 后外环62、68并不连接到推进器轴60，并典型地不通过推进器轴60转动。前和后滚子64、70因此在前和后内和外环56、66、62、和68之间转动或者旋转。典型地，滚子或者轴承64、 70保持在金属保持架内以保持滚子64、70在关于前和后内和外环56、66、62和68的适当对齐。典型地，滚子、内环和外环的表面设置有稍微弯曲的轮廓，称作密切。典型地，密切 限定为滚子的曲率半径与座圈的曲率半径的比率，所述座圈与滚子在与旋转方向相横向或 者径向的方向上相关联。密切提供滚子和座圈之间的较松的配合，从而提供在操作期间环 和滚子保持对齐。更具体地，较松的配合允许推进器轴在转动过程中折曲；由载荷下弹性膨 胀和收缩以及摩擦所致的热膨胀所引起的推进器轴和内和外环的膨胀；以及推进器轴相对 于内环和外环的错位；以及其它益处，而不会导致不适当的接触，所述不适当的接触会导致 内摩擦、粘连和热。关于球滚子止推轴承的进一步的总体细节在名称为“SKF sphericalroller thrust bearings for Long for Long Lasting Performance，，的小册子中提供，该小册子 6104EM2007年12月)公开，能够从瑞典的SKF Group ofGoteborg公司获得，该小册子的 内容在此被全文引用作为参考。当推进器轴60转动推进器时，轴向力/载荷和径向力/载荷都作用在推进器轴60 上。轴向和径向载荷的方向取决于耦合到推进器轴60的电机是正向还是方向操作而变化。 不管方向如何，当船只处于操作中时，耦合到推进器轴60的轴承组件配置为承担轴向和径向 载荷二者，并且，在这种情况下，产生摩擦并因此产生热。润滑剂例如油固定周期地通过止推 轴承或者滚子，并且冷却系统用于抵消由于载荷施加到止推轴承组件而在那里产生的显著的 摩擦和热。在实践中，布置在大型船只的船舱系统上的载荷会导致在那里关于船舱和部件的 显著的维修和可靠性问题。例如，相信在转动或者非典型操控中会遭遇不期望的高峰值载荷， 特别是在较高速度下，所述较高速度会施加不期望的高的轴向和径向载荷以及扭矩在推进器 轴和轴承组件上。一些可靠性和维护问题包括推进器轴、滚子、内和外环以及轴承系统的其 它部件的性能下降、出现凹坑、出现碎片、产生裂缝以及完全的失效，不管之前对发动机方 案和设计部件的防止这样的问题的努力如何。产生的表面破坏然后变成对于在典型地施加 在轴承上的较不剧烈的载荷过程中进一步的损坏的焦点，从而导致过早失效。不管对轴承的损坏的原因如何，结果是船只数日或者数个星期不期望地不能服 役，用于对船舱进行修理，例如替换和修理过早磨损和损坏的轴承组件。先前讨论的对于现有的止推轴承组件的问题已经导致各种尝试来提供用于高扭 矩船舱推进系统的适当的并且改进的止推轴承组件。现有技术的技术人员对解决这些问 题的初始反应集中在改进用于制造轴承/滚子的冶金技术，施加各种表面涂层和处理到座 圈，或者仅仅是增大轴承/滚子的尺寸和数量以减小轴承/滚子承受的应力(力或者负载 /面积)。但是，这些努力都没有解决问题。因此，对这样的轴承组件存在一种需求，该轴承组件提供用于改善由载荷和应力 引起的损坏的耐性或者抵抗性；减少碎片、裂缝以及其它缺陷；同时保持与现有技术的轴 承组件大致相同的尺寸以使得改进的轴承组件可以容易地改型用于现有的船舱推进系统。
技术实现思路
在此公开的本专利技术的各个特征和实施例已经是实质性的日程试验的主题并已经表现出超越现有技术的显著改进。在这些改进中，本专利技术的实施例提供结实耐用的止推轴 承组件，其仍然足够紧凑，它们可以集成到当前船舱推进系统的现有的空间和结构中。这样 认为，所述实施例一起和/或单个地代表该领域出人意料的改进并将能够使得船舱推进系 统成功地按比例增大到更大船只上的更高功率设计，其中在船舱推进系统上的摩擦和扭矩 明显高于现有船舱推进系统中当前所具有的轴承组件。在这里公开的止推轴承组件的实施例当用于船舱推进系统时实现数个重要的功 能。例如，轴承组件的实施例表明，与现有技术相比，当推进器轴在高转速例如向前方向 150+转/分钟(rpm)以及向后方向90+rpm下自旋时的来自推进器轴的轴向和径向载荷的 传递改善并且降低摩擦。此外，与现有技术相比，轴承组件的实施例轴向和径向更好地定位 推进器轴。如在下面更加详细地讨论的，本专利技术的实施例包括一个轴垫圈，而不是现有技术 中的利用单独的前和后轴垫圈；前滚子与后棍子相比稍微加长；前滚子相对于后滚子的直 径增大；滚子数量增多；材料改进，特别是在轴垫圈中，其中金属中包括更少的内含物；以 及密切(osculation)配置为提供在滚子和座圈之间的更小的空间和自由运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种配置为支撑推进器轴的轴承组件，包括：多个前轴承，其配置为支撑第一轴向力和第一径向力；多个后轴承，其配置为支撑第二轴向力和第二径向力；内轴垫圈，其耦合到所述推进器轴，所述内轴垫圈配置为当所述推进器轴在向前方向转动时将所述第一轴向力和所述第一径向力传递到所述多个前轴承，并且当所述推进器轴在向后方向转动时将所述第二轴向力和所述第二径向力传递到所述多个后轴承。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂格·朗格伦，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：SE