一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座

摘要:

本发明公开了一种轴系轴承减振基座,包括轴和支撑轴的舱壁,轴上套装有一对紧定套,紧定套的顶端设有螺纹,紧定套上套装有轴承,锁紧螺母将轴承的内圈压紧,轴承外侧套装有基座主体,基座主体的两端有透盖,透盖与轴之间设置有防尘圈,还包括套装在基座主体外侧的一对圆台形减振罩,减振罩固定在基座主体上,减振罩的底部通过环形法兰安装于舱壁上,减振罩是由金属丝网块层与弹性金属膜片层间隔组成的多层连接件。本发明可用于船舶推进轴系中,安装方便、占用空间小,具有对轴系的横向、径向振动进行减振和对舱室之间水密封的双重功能,适用于船舶舱室内具有高温和油污的恶劣环境,相对于橡胶等传统减振器件,使用寿命长,减振效果好。

申请号: CN201610220511.3 专利名称: 一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座 申请(专利权)人: [江苏科技大学] 发明人: [温华兵, 宋震] 其他信息:
1.一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,包括轴(18)和支撑所述轴(18)的舱壁 (10),所述轴(18)上套装有一对底对底布置的圆台形紧定套(4),所述紧定套(4)的顶端设 有螺纹,所述紧定套(4)上套装有内安装面为锥形的轴承(17),安装在所述紧定套(4)顶端 螺纹上的锁紧螺母(3)将所述轴承(17)的内圈压紧在所述紧定套(4)的外侧锥面上,所述锁 紧螺母(3)与所述轴承(17)之间还设置有锁紧垫圈(2),所述轴承(17)外侧套装有圆筒状基 座主体(1),所述基座主体(1)的两端均通过透盖螺栓(16)安装有一侧设置有凸缘的透盖 (15),所述透盖(15)的凸缘压紧在所述轴承(17)外圈的端面上,所述透盖(15)与所述轴 (18)之间设置有防尘圈(19),其特征在于:还包括底对底套装在所述基座主体(1)外侧的一 对圆台形减振罩(5),所述减振罩(5)通过顶部螺栓(14)固定在所述基座主体(1)的外圆柱 面上,所述减振罩(5)的底部通过设置在两个所述减振罩(5)中间的环形法兰(6)安装所述 舱壁(10)上,所述减振罩(5)是由金属丝网块层(5-2)与弹性金属膜片层(5-1)间隔组成的 多层连接件。 2.根据权利要求1所述的用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,其特征在于:所述减振罩 (5)的顶端沿轴向延伸出顶部固定端,所述顶部固定端通过所述顶部螺栓(14)与所述基座 主体(1)连接,所述减振罩(5)的底端沿径向延伸出底部固定端,通过底部螺栓(13)和底部 螺母(12)与夹在两个所述减振罩(5)的底部固定端中间的所述环形法兰(6)固定连接,所述 环形法兰(6)通过固定螺栓(7)和固定螺母(11)与所述舱壁(10)连接,所述环形法兰(6)与 所述舱壁(10)之间设置有防水密封圈(9),所述环形法兰(6)与所述减振罩(5)之间还设置 有密封圈(8)。 3.根据权利要求1所述的用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,其特征在于:所述防尘圈 (19)为接触式毡圈。 4.根据权利要求1所述的用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,其特征在于:所述减振罩 (5)轴截面的底角θ为60°。 5.根据权利要求1所述的用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,其特征在于:所述基座主 体(1)的材料为铸铁,所述金属丝网块层(5-2)的材料为不锈钢,所述环形法兰(6)的材料为 钢。 6.根据权利要求1所述的用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,其特征在于:所述弹性金 属膜片层(5-1)的材料为锰合金钢。

一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座

技术领域

本发明涉及一种轴承减振基座,具体地说是涉及一种用于船舶舱壁的轴系轴承减 振基座,属于减振轴承技术领域。

背景技术

船舶轴系轴承振动是船舶噪声激励的主要来源之一,是影响船舶生命力的有害因 素。船舶轴系轴承在机械传动过程中起固定和支撑轴系的作用,是机械设备中一种重要的 零部件。船舶运行过程中轴系易受到由螺旋桨脉动推力等因素的影响而引起轴向振动,以 及由回转质量不均衡产生的离心力等因素的影响而引起径向振动,然而,传统轴承及安装 基座的阻尼损耗因子小,很难消耗轴系产生的振动能量,这使轴系振动传递到船体结构,对 船舶设备造成安全隐患,并影响船上人员工作的舒适性,同时轴系振动引起的船体结构噪 声会削弱军事舰船、潜艇的隐蔽能力。

目前,船舶轴系轴承减振有多种方法,但都存在着相应的缺陷。专利CN102252020A 公开了一种具有良好减振性的径向滚动轴承座装配结构,它包括轴承座,由内圈、外圈、滚 动体和保持架四部分组成的带轴向止动槽的径向滚动轴承,所述内圈与轴相配合并与轴一 起旋转,它还包括金属件减振环,该减振环安装于轴承座与径向滚动轴承外圈之间,其外侧 及底部由U形的外边及底边以轴的中心线为旋转中心旋转而成,其内侧由U形的内边等间隙 断续地以同一旋转中心旋转而成,形成一个内侧具有等圆心角缺口的瓣状体的大致呈回转 体的减振环,该减振环的外侧与轴承座相配合并固紧,减振环瓣状体上的凸起嵌入并限位 于径向滚动轴承的轴向止动槽内。该发明具有减振性,工作噪音低,轴承工作寿命长等特 点,但是其只局限于轴承径向减振,对于轴向振动便无法得到理想的效果。

专利CN102927137A公开了一种碟簧式减振推力轴承,它包括壳体和推力轴,在壳 体的两侧设有轴瓦孔,推力轴支承在壳体的轴瓦孔内,推力轴上设有推力环,在推力环的两 侧对称设置有推力块组、推力支承环、垫片,其特征在于在推力支承环的一端设有开口的环 形燕尾槽,推力块组卡装在环形燕尾槽内呈环形分布,在推力支承环的环形燕尾槽内间隔 设有通孔,在各通孔内设置推力块支承和碟簧组,推力块支承的外端紧靠推力块组,内端与 碟簧组配置且与垫片之间留有间隙,所述的垫片与壳体内端固定连接。这种结构能够降低 轴系纵向刚度,使轴系纵向固有频率降低,错开与螺旋桨的共振,减小轴系纵向振动的传 递,但其整体结构复杂,对径向振动的作用效果甚微。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的技术问题和缺陷,提供一种兼顾径向和 轴向振动的轴系轴承减振基座。

为达到上述目的,本发明实现目的所采取的技术方案是:

一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,包括轴和支撑所述轴的舱壁,所述轴上 套装有一对底对底布置的圆台形紧定套,所述紧定套的顶端设有螺纹,所述紧定套上套装 有内安装面为锥形的轴承,安装在所述紧定套顶端螺纹上的锁紧螺母将所述轴承的内圈压 紧在所述紧定套的外侧锥面上,所述锁紧螺母与所述轴承之间还设置有锁紧垫圈,所述轴 承外侧套装有圆筒状基座主体,所述基座主体的两端通过透盖螺栓安装有一侧设置有凸缘 的透盖,所述透盖的凸缘压紧在所述轴承外圈的端面上,所述透盖与所述轴之间设置有防 尘圈,还包括底对底套装在所述基座主体外侧的一对圆台形减振罩,所述减振罩通过顶部 螺栓固定在所述基座主体的外圆柱面上,所述减振罩的底部通过设置在两个所述减振罩中 间的环形法兰安装所述舱壁上,所述减振罩是由金属丝网块层与弹性金属膜片层间隔组成 的多层连接件。

进一步,所述减振罩的顶端沿轴向延伸出顶部固定端,所述顶部固定端通过所述 顶部螺栓与所述基座主体连接,所述减振罩的底端沿径向延伸出底部固定端,通过底部螺 栓和底部螺母与夹在两个所述减振罩的底部固定端中间的所述环形法兰固定连接,所述环 形法兰通过法固定螺栓和固定螺母与所述舱壁连接,所述环形法兰与所述舱壁之间设置有 防水密封圈,所述环形法兰与所述减振罩之间还设置有密封圈。

优选的,所述减振罩的多层连接件为五层,包括三层厚度为2-4mm的弹性金属膜片 层和两层厚度为1mm的金属丝网块层。

进一步,所述防尘圈为接触式毡圈。

优选的,所述减振罩轴截面的底角θ为60°。

优选的,所述基座主体为铸铁,所述金属丝网块层为不锈钢,所述环形法兰为钢。

优选的,所述弹性金属膜片层的材料为高弹性金属材料,例如锰合金钢等。

工作原理:

1、充分运用轴系轴承过舱壁的结构情况,利用弹性金属膜片的自身减振作用,将其设置为与轴系中线呈一定角度,有效起到轴承轴向和径向减振作用。根据传动力学模型可推导公式其中,β为动载幅度,M0为激励部分幅值,ω为激励部分圆周率,p为自由振动圆周率。由此公式可得到关系曲线,当ω=0,为β与M0等值激励圆频率点,而当时,开始出现的情况,这就是进入减振区,值越大,越小,相应地减振效果也就越好,一般情况下,认为时就能满足实际机械的减振设计要求。

2、利用金属丝网块的干摩擦减振。干摩擦力的数学表达式为:FS=μNsgn(Vrel),其中:μ为接触面的摩擦系数;N为接触面的正压力(N);为两接触面的相对速度(m/s)。金属丝网块在负载作用下丝间由于滑移而产生干摩擦阻尼,从而吸收和耗散系统的振动能量,起到缓冲和隔振的目的。它的优点在于承载能力强、性能稳定、环境适应性强、寿命长等。

3、用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座参数的设计应满足结构强度和承压稳定性 的要求。

安装时,要合理选择所述弹性金属膜片层的数量以及其与所述轴系中心线所成夹 角的角度。增加所述弹性金属膜片层的数量,必然导致所述金属丝网块层数量的增加,可相 应提高所述金属丝网块层产生的阻尼减振性能,但同时会提高所述弹性金属膜片层的整体 刚度,影响弹性系统的减振性能。相反,减少所述弹性金属膜片层的数量,必然导致所述金 属丝网块层数量的减少,会相应减少所述金属丝网块产生的阻尼减振性能,但同时会影响 所述弹性金属膜片层的整体刚度和减振性能。当径向振动为轴系的主要振动激励时,可适 当增大所述多层连接件与轴系中心线的夹角,当轴向振动为轴系的主要振动激励时,应适 当减小所述多层连接件与轴系中心线的夹角。

具体实施中可根据旋转时产生的正压力以及承压能力确定所述基座主体的长度, 必要时可以采取在所述弹性金属膜片层的弹性金属膜片之间加装刚性加强肋片来提高结 构的强度和承压稳定性。

具体实施中可根据适用场合,配合滑动轴承使用。

具体实施中所述透盖主要起到轴向固定所述轴承及防尘密封的功能,具体材质可 选用具有良好减振性、耐磨性的灰铸铁。

此外,具体实施中可根据转速情况还可以选择所述透盖与所述轴之间为处非接触 式密封。

本发明的提供的轴系轴承减振基座特别适用安装于船舶舱壁的轴系,其优点和有 益效果在于:

1、同时具有对轴系的横向和径向振动进行减振的功能;

2、具有对水密封的功能,可以减少安装隔舱水密封装置;

3、直接安装在船舶推进轴系的轴承外壳和舱壁上,适用于对滚动轴承和滑动轴承 进行减振,安装方便、占用空间小;

4、适用于船舶舱室内具有高温和油污的恶劣环境,相对于采用橡胶等传统减振器 件的减振装置,使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例的装配剖面图;

图2为本发明实施例减振罩的剖面图;

图3为本发明实施例减振罩的左视图;

图4为本发明实施例紧定套锁紧螺母安装示意图;

图5为本发明实施例透盖剖面图;

图6为本发明实施例透盖左视图;

图中:1、基座主体;2、锁紧垫圈;3、锁紧螺母;4、紧定套;5、减振罩;5-1、弹性金属 膜片层;5-2、金属丝网块层;6、环形法兰;7、固定螺栓;8、密封圈;9、防水密封圈;10、舱壁; 11、固定螺母;12、底部螺母;13、底部螺栓;14、顶部螺栓;15、透盖;16、透盖螺栓;17、轴承; 18、轴;19、防尘圈。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述,进一步阐明本发明,应理解这些实 施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人 员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1至图6所示:一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,包括轴18和支撑所述 轴18的舱壁10,所述轴18上套装有一对底对底布置的圆台形紧定套4,所述紧定套4的顶端 设有螺纹,所述紧定套4上套装有内安装面为锥形的轴承17,安装在所述紧定套4顶端螺纹 上的锁紧螺母3将所述轴承17的内圈压紧在所述紧定套4的外侧锥面上,所述锁紧螺母3与 所述轴承17之间还设置有锁紧垫圈2,所述轴承17外侧套装有圆筒状基座主体1,所述基座 主体1的两端通过透盖螺栓16安装有一侧设置有凸缘的透盖15,所述透盖15的凸缘压紧在 所述轴承17外圈的端面上,所述透盖15与所述轴18之间设置有防尘圈19,其特征在于:还包 括底对底套装在所述基座主体1外侧的一对圆台形减振罩5,所述减振罩5通过顶部螺栓14 固定在所述基座主体1的外圆柱面上,所述减振罩5的底部通过设置在两个所述减振罩5中 间的环形法兰6安装所述舱壁10上,所述减振罩5是由金属丝网块层5-2与弹性金属膜片层 5-1间隔组成的多层连接件。

所述减振罩5的顶端沿轴向延伸出顶部固定端,所述顶部固定端通过所述顶部螺 栓14与所述基座主体1连接,所述减振罩5的底端沿径向延伸出底部固定端,通过底部螺栓 13和底部螺母12与夹在两个所述减振罩5的底部固定端中间的所述环形法兰6固定连接,所 述环形法兰6通过固定螺栓7和固定螺母11与所述舱壁10连接,所述环形法兰6与所述舱壁 10之间设置有防水密封圈9,所述环形法兰6与所述减振罩5之间还设置有密封圈8。

所述减振罩5的多层连接件为五层,包括三层厚度为2-4mm的弹性金属膜片层5-1 和两层厚度为1mm的金属丝网块层5-2。

所述防尘圈19为接触式毡圈。

所述减振罩5轴截面的底角θ为60°。

所述基座主体1为铸铁,所述金属丝网块层5-2为不锈钢,所述环形法兰6为钢。

所述环形法兰6为双排螺栓孔构造,其内圈和外圈各优选12个螺栓孔,外圈螺栓孔 用于与所述舱壁10连接,内圈螺栓孔用于与所述减振罩5的底部固定端连接。

所述基座主体1外圆柱面上用于固定两个所述减振罩5的两排螺纹孔各优选8个, 其两端用于与所述透盖15的螺栓孔优选6个。

所述减振罩5顶部固定端和底部固定端相应优选螺栓孔数,其孔径与所述基座主 体1以及所述环形法兰6上的螺栓孔径相配合。

工作原理:

1、充分运用轴系轴承过舱壁的结构情况,利用弹性金属膜片的自身减振作用,将其设置为与轴系中线呈一定角度,有效起到轴承轴向、径向减振作用。根据传动力学模型可推导公式其中,β为动载幅度,M0为激励部分幅值,ω为激励部分圆周率,p为自由振动圆周率。由此公式可得到关系曲线,当ω=0,为β与M0等值激励圆频率点,而当时,开始出现的情况,这就是进入减振区,值越大,越小,相应地减振效果也就越好,一般情况下,认为时就能满足实际机械的减振设计要求。

2、利用金属丝网块的干摩擦减振。干摩擦力的数学表达式为:FS=μNsgn(Vrel),其中:μ为接触面的摩擦系数;N为接触面的正压力(N);为两接触面的相对速度(m/s)。金属丝网块在负载作用下丝间由于滑移而产生干摩擦阻尼,从而吸收和耗散系统的振动能量,起到缓冲和隔振的目的。它的优点在于承载能力强、性能稳定、环境适应性强、寿命长等。

3、用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座参数的设计应满足结构强度和承压稳定性 的要求。

在安装时,要合理选择所述弹性金属膜片层5-1的数量以及其与所述轴系中心线 所成夹角θ的角度。增加所述弹性金属膜片层5-1的数量,必然导致所述金属丝网块层5-2数 量的增加,可相应提高所述金属丝网块层5-2产生的阻尼减振性能,但同时会提高所述弹性 金属膜片层5-1的整体刚度,影响弹性系统的减振性能。相反,减少所述弹性金属膜片层5-1 的数量,必然导致所述金属丝网块层5-2数量的减少,会相应减少所述金属丝网块5-2产生 的阻尼减振性能,但同时会影响所述弹性金属膜片层5-1的整体刚度和减振性能。当径向振 动为轴系的主要振动激励时,可适当增大所述减振罩5的所述多层连接件与轴系中心线的 夹角θ,当轴向振动为轴系的主要振动激励时,应适当减小所述减振罩5的所述多层连接件 与轴系中心线的夹角θ。

具体实施中可根据旋转时产生的正压力以及承压能力确定所述基座主体1的长 度,必要时可以采取在所述弹性金属膜片层5-1的弹性金属膜片之间加装刚性加强肋片来 提高结构的强度和承压稳定性。

具体实施中可根据适用场合,配合滑动轴承使用。

具体实施中所述透盖15主要起到轴向固定所述轴承18及所述防尘密封19的功能, 具体材质可选用具有良好减振性、耐磨性的灰铸铁,具体安装中,两侧所述透盖15安装于所 述基座主体1的两侧,通过所述透盖螺栓16连接固定。

此外,具体实施中可根据转速情况还可以选择所述透盖15与所述轴18之间为处非 接触式密封。

除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述,进一步阐明本发明,应理解这些实 施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人 员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1至图6所示:一种用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座,包括轴18和支撑所述 轴18的舱壁10,所述轴18上套装有一对底对底布置的圆台形紧定套4,所述紧定套4的顶端 设有螺纹,所述紧定套4上套装有内安装面为锥形的轴承17,安装在所述紧定套4顶端螺纹 上的锁紧螺母3将所述轴承17的内圈压紧在所述紧定套4的外侧锥面上,所述锁紧螺母3与 所述轴承17之间还设置有锁紧垫圈2,所述轴承17外侧套装有圆筒状基座主体1,所述基座 主体1的两端通过透盖螺栓16安装有一侧设置有凸缘的透盖15,所述透盖15的凸缘压紧在 所述轴承17外圈的端面上,所述透盖15与所述轴18之间设置有防尘圈19,其特征在于:还包 括底对底套装在所述基座主体1外侧的一对圆台形减振罩5,所述减振罩5通过顶部螺栓14 固定在所述基座主体1的外圆柱面上,所述减振罩5的底部通过设置在两个所述减振罩5中 间的环形法兰6安装所述舱壁10上,所述减振罩5是由金属丝网块层5-2与弹性金属膜片层 5-1间隔组成的多层连接件。

所述减振罩5的顶端沿轴向延伸出顶部固定端,所述顶部固定端通过所述顶部螺 栓14与所述基座主体1连接,所述减振罩5的底端沿径向延伸出底部固定端,通过底部螺栓 13和底部螺母12与夹在两个所述减振罩5的底部固定端中间的所述环形法兰6固定连接,所 述环形法兰6通过固定螺栓7和固定螺母11与所述舱壁10连接,所述环形法兰6与所述舱壁 10之间设置有防水密封圈9,所述环形法兰6与所述减振罩5之间还设置有密封圈8。

所述减振罩5的多层连接件为五层,包括三层厚度为2-4mm的弹性金属膜片层5-1 和两层厚度为1mm的金属丝网块层5-2。

所述防尘圈19为接触式毡圈。

所述减振罩5轴截面的底角θ为60°。

所述基座主体1为铸铁,所述金属丝网块层5-2为不锈钢,所述环形法兰6为钢。

所述环形法兰6为双排螺栓孔构造,其内圈和外圈各优选12个螺栓孔,外圈螺栓孔 用于与所述舱壁10连接,内圈螺栓孔用于与所述减振罩5的底部固定端连接。

所述基座主体1外圆柱面上用于固定两个所述减振罩5的两排螺纹孔各优选8个, 其两端用于与所述透盖15的螺栓孔优选6个。

所述减振罩5顶部固定端和底部固定端相应优选螺栓孔数,其孔径与所述基座主 体1以及所述环形法兰6上的螺栓孔径相配合。

工作原理:

1、充分运用轴系轴承过舱壁的结构情况,利用弹性金属膜片的自身减振作用,将其设置为与轴系中线呈一定角度,有效起到轴承轴向、径向减振作用。根据传动力学模型可推导公式其中,β为动载幅度,M0为激励部分幅值,ω为激励部分圆周率,p为自由振动圆周率。由此公式可得到关系曲线,当ω=0,为β与M0等值激励圆频率点,而当时,开始出现的情况,这就是进入减振区,值越大,越小,相应地减振效果也就越好,一般情况下,认为时就能满足实际机械的减振设计要求。

2、利用金属丝网块的干摩擦减振。干摩擦力的数学表达式为:FS=μNsgn(Vrel),其中:μ为接触面的摩擦系数;N为接触面的正压力(N);为两接触面的相对速度(m/s)。金属丝网块在负载作用下丝间由于滑移而产生干摩擦阻尼,从而吸收和耗散系统的振动能量,起到缓冲和隔振的目的。它的优点在于承载能力强、性能稳定、环境适应性强、寿命长等。

3、用于船舶舱壁的轴系轴承减振基座参数的设计应满足结构强度和承压稳定性 的要求。

在安装时,要合理选择所述弹性金属膜片层5-1的数量以及其与所述轴系中心线 所成夹角θ的角度。增加所述弹性金属膜片层5-1的数量,必然导致所述金属丝网块层5-2数 量的增加,可相应提高所述金属丝网块层5-2产生的阻尼减振性能,但同时会提高所述弹性 金属膜片层5-1的整体刚度,影响弹性系统的减振性能。相反,减少所述弹性金属膜片层5-1 的数量,必然导致所述金属丝网块层5-2数量的减少,会相应减少所述金属丝网块5-2产生 的阻尼减振性能,但同时会影响所述弹性金属膜片层5-1的整体刚度和减振性能。当径向振 动为轴系的主要振动激励时,可适当增大所述减振罩5的所述多层连接件与轴系中心线的 夹角θ,当轴向振动为轴系的主要振动激励时,应适当减小所述减振罩5的所述多层连接件 与轴系中心线的夹角θ。

具体实施中可根据旋转时产生的正压力以及承压能力确定所述基座主体1的长 度,必要时可以采取在所述弹性金属膜片层5-1的弹性金属膜片之间加装刚性加强肋片来 提高结构的强度和承压稳定性。

具体实施中可根据适用场合,配合滑动轴承使用。

具体实施中所述透盖15主要起到轴向固定所述轴承18及所述防尘密封19的功能, 具体材质可选用具有良好减振性、耐磨性的灰铸铁,具体安装中,两侧所述透盖15安装于所 述基座主体1的两侧,通过所述透盖螺栓16连接固定。

此外,具体实施中可根据转速情况还可以选择所述透盖15与所述轴18之间为处非 接触式密封。

除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。

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