本發(fā)明屬于推力軸承技術領域，特別涉及一種由彈性盤支撐的具有減振和均載效果的可傾瓦推力軸承。

背景技術：

輪緣推進器以其振動小、噪音低、節(jié)省船艙內(nèi)部空間等眾多優(yōu)點而受到越來越多的重視，水潤滑推力軸承作為該型推進器的核心功能保障部件，直接決定推進器的性能和壽命，國外對該項技術一直處于保密狀態(tài)。因此有必要自主開發(fā)該項技術。

國內(nèi)外可傾瓦式推力軸承主要分為兩類：米契爾軸承和金斯伯雷軸承。米契爾軸承對變動載荷的適應能力較強，但是載荷并不是均勻地分布在每個瓦塊上，這就造成了止推軸承瓦塊磨損不均。而金斯伯雷軸承則克服了上述缺點，其優(yōu)點在于載荷分布均勻，調(diào)節(jié)靈活，能補償轉(zhuǎn)子的不對中偏斜，但結構也異常復雜。上述兩種軸承不具備減振降噪能力，且只能用于油潤滑。

中國專利《一種彈性墊支撐推力軸承》(CN201439803)公開了一種彈性墊支撐的推力軸承，其每塊瓦下方均放置有一塊橡膠墊。彈性墊和推力瓦是通過圓柱銷限位，導致橡膠墊和推力瓦只能水平安裝，限制了其應用范圍，只能用于立式水輪機等承載垂向推力的場合；該推力軸承設計時僅考慮其均載功能及油潤滑環(huán)境，不能用于水潤滑。

基于對以上幾種推力軸承優(yōu)缺點、無軸推進器的工作環(huán)境和性能需求分析，本發(fā)明提出了一種結構簡單、零部件少、加工方便的彈性盤支撐可傾瓦推力軸承。該推力軸承非常適合于船舶無軸推進器等水潤滑場合，改變瓦面材料后同樣適用于油潤滑場合。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種結構簡單、零部件少、加工方便、容易實現(xiàn)高加工精度，且具有良好的減振性能、均載性能、潤滑性能和高可靠性的彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承。

本發(fā)明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發(fā)明提供的彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承，主要由推力盤、瓦面材料層、彈性盤和銅環(huán)組成，其中：銅環(huán)粘接在彈性盤下表面，起支撐彈性盤和提高其強度的作用；瓦面材料層粘接在彈性盤的凸臺上，用于承載來自推力盤的軸向推力。

所述的彈性盤上加工有凸臺，用于軸承潤滑液流入和流出的道槽，和用于將彈性盤和銅環(huán)鎖緊到其安裝位置上的螺栓孔；凸臺和瓦面材料層具有周向不等厚的特征，兩者粘接后，使瓦面材料層與推力盤的推力面平行；粘接完成后，所有瓦面材料層表面至彈性盤底面的高度相同(誤差小于10μm)。

從推力盤旋轉(zhuǎn)方向看，凸臺的入口邊的厚度大于凸臺的出口邊的厚度；瓦面材料層出口邊的厚度大于入口邊的厚度。

在凸臺的入口邊加工有倒角，以利于潤滑液進入瓦面材料層瓦面和推力盤形成的間隙中。

所述的瓦面材料層采用非金屬材料時，本發(fā)明可傾瓦軸承適用于水潤滑環(huán)境中。

所述的瓦面材料層采用金屬材料時，本發(fā)明可傾瓦軸承適用于油潤滑環(huán)境中。

所述的彈性盤是由彈性材料加工而成，該彈性材料具有和丁晴橡膠相似的性能，但不限于丁晴橡膠。

本發(fā)明提供的上述的可傾瓦推力軸承，其制備方法是：彈性盤是通過一次加工成型的一個部件，所有的瓦面材料層均安裝在該整體式彈性盤的凸臺上；當可傾瓦推力軸承直徑≤300mm時，該彈性盤可以單獨支撐所有瓦面材料層，此時彈性盤底部的銅環(huán)為非必要部件，可以取消；當可傾瓦推力軸承直徑>300mm時，彈性盤底部須粘接一個銅環(huán)，此時銅環(huán)為必要部件，用于支撐彈性盤，并提高其強度。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下主要的有益效果：

1.結構簡單、零部件少、加工方便、容易實現(xiàn)高加工精度：

該推力軸承只有四種零部件，結構簡單，零部件少；彈性盤可以通過模具一次加工成型，各凸臺尺寸可以保證一致；瓦面材料結構簡單，僅有倒角和圓角，加工精度容易保證；各瓦面材料和凸臺可采用適當?shù)恼辰庸に嚕淮握辰油瓿?，保證各瓦高度一致，實現(xiàn)高加工精度。

2.具有良好的減振性能、均載性能、潤滑性能：

采用整彈性盤支撐結構，利用彈性材料具有吸振減振的特性，可提高軸承的減振降噪性能；彈性材料具有較好的變形協(xié)調(diào)能力，在瓦塊高度不一時，高度大的瓦塊其凸臺變形增大，以減緩瓦面承載力的增加，保證各瓦塊承載力均勻；同時凸臺入口邊和出口邊高度不一，在流體動壓潤滑作用下兩邊變形能力也不相同，可以使瓦塊傾角隨載荷變化而自適應改變，使推力軸承在不同工況下均有最佳的潤滑性能。

3.具有高可靠性：

瓦面材料和彈性盤凸臺之間通過強力膠水粘接在一起，保證其結合面不會有縫隙，在水潤滑環(huán)境中不會有泥沙等雜質(zhì)進入到瓦面下方。且推力軸承可以水平、豎直、或以任意角度安裝，其瓦面材料均不會脫落，可靠性高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承的結構示意圖；

圖2是圖1中彈性盤3的結構示意圖；

圖3是圖1中瓦面材料層2的結構示意圖。

圖中：1.推力盤；2.瓦面材料層；3.彈性盤；4.銅環(huán)；5.凸臺；6.道槽；7.入口邊；8.出口邊；9.螺栓孔。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承，如圖1所示，其主要由推力盤1、瓦面材料層2、彈性盤3和銅環(huán)4組成。其中：銅環(huán)4粘接在彈性盤3下表面，起支撐彈性盤3和提高其強度的作用；瓦面材料層2粘接在彈性盤的凸臺5上，用于承載來自推力盤1的軸向推力。

所述的推力盤1，由軸套、推力環(huán)組成，其中：軸套上加工有鍵槽和螺栓孔，分別用以安裝鍵和推力盤鎖緊螺栓用。推力環(huán)主要用于承載來自軸向的推力，并和瓦面材料層形成摩擦副。

上述的推力盤1為不銹鋼材料通過機加工方式加工完成，粗加工完成后須對推力盤工作面進行精加工，保證其表面粗糙度在要求范圍以內(nèi)。

所述的瓦面材料層2，如圖3所示，其可以采用非金屬材料(飛龍、賽龍、SF-2等材料)或金屬材料(白合金、銅等材料)，并且通過機械加工制成，成型后須對其表面進行精加工，將表面粗糙度控制在要求范圍內(nèi)(如1.6μm)。該瓦面材料層的形狀為扇形。瓦面材料層在其入口邊加工有倒角(倒角的角度在3～5°范圍內(nèi))，以利于潤滑液進入瓦面材料層的瓦面和推力盤形成的間隙。

所述彈性盤3采用模壓方法加工，需要先根據(jù)彈性盤圖紙繪制并加工相應的模具，將彈性材料粉末置于模具的型腔內(nèi)，控制適宜的溫度后閉模加壓，使其成型并固化，再經(jīng)脫模得到彈性盤。彈性盤材料可以是丁晴橡膠，或者與橡膠有類似性能的材料。

所述模壓方法加工工藝為常規(guī)工藝，具體可參考：《塑料制品加工實例叢書》，機械工業(yè)出版社，2005年出版，ISBN：9787111164050。

所述彈性盤是由彈性材料加工而成，該彈性材料具有和丁晴橡膠相似的性能，但不限于丁晴橡膠。其結構如圖2所示，呈圓環(huán)形狀，由凸臺5、道槽6和螺栓孔9構成，其中：凸臺5用于粘接瓦面材料層，每個凸臺粘接一個瓦面材料層；道槽是冷卻潤滑液的進出通道；螺栓孔用于安裝鎖緊螺栓。

彈性盤3的凸臺5和瓦面材料層2具有周向不等厚的特征，從推力盤旋轉(zhuǎn)方向看，瓦面材料層入口邊厚度小于出口邊，凸臺則相反，兩者粘接后又保證了瓦面材料層2和推力盤1的推力面平行。

所述的銅環(huán)4，其圓環(huán)尺寸和彈性盤3圓環(huán)尺寸相同，銅環(huán)也采用機加工方法加工。

本發(fā)明還提供了彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承的制備方法，具體如下：

各零部件加工完成后，需額外加工一個輔助工裝——一個外徑和彈性盤內(nèi)孔一樣大小的光軸，光軸的長度約等于推力軸承的總高度。組裝推力軸承時，首先進行彈性盤3和銅環(huán)4的粘接工藝，可先將彈性盤底面朝上套在豎直向上放置的光軸上，將彈性盤底面清潔干凈并均勻涂抹一層強力膠水(如環(huán)氧樹脂膠)，然后將銅環(huán)上表面清潔干凈，倒置后也套在該光軸上，緩緩向下移動銅環(huán)，使其上表面與彈性盤下表面接觸并用力壓緊，直至膠水完全干透。

然后，進行瓦面材料層2和彈性盤的凸臺5間的粘接。因瓦面材料層個數(shù)較多，為保證粘接完成后各瓦面材料層高度相等，須采用一次粘接工藝。具體方法是，首先加工一個支撐環(huán)，并在支撐環(huán)面上加工若干和瓦面材料層上表面尺寸一致的凹槽，凹槽數(shù)和凹槽的布置位置均與瓦面材料層個數(shù)及瓦面材料層實際周向和徑向安裝位置完全一致；其次將支撐環(huán)水平放置并固定好位置，將所有瓦面材料層倒置并按順序放置在加工好支撐環(huán)的凹槽內(nèi)，并在瓦面材料層背面均勻涂抹強力膠水(如，環(huán)氧樹脂膠)；然后將彈性盤倒置并安裝在夾具上，保證其處于完全水平狀態(tài)，緩緩向下移動夾具，并不斷調(diào)整彈性盤的軸向位置和周向角度，使所有凸臺5上表面和所有瓦面材料層的下表面完全對準，將彈性盤和瓦面材料層壓緊，直至膠水干透。最后測量所有瓦面材料層的高度，確保各瓦面材料層高度差在精度要求范圍內(nèi)，否則須對瓦面材料層進行整體研磨，直至各瓦面材料層高度差在精度要求范圍內(nèi)(如，不大于10μm)。

銅環(huán)4起支撐彈性盤和提高其強度的作用，并非本發(fā)明可傾瓦推力軸承的必要零部件，當該軸承外徑尺寸小于等于300mm時，彈性盤本身也具有足夠的強度。因此，對于小尺寸可傾瓦推力軸承，可以省略銅環(huán)。

彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承在用于實際工況時，推力盤安裝在產(chǎn)生軸向推力的機械設備旋轉(zhuǎn)軸上，彈性盤固定安裝在止推面上。

如圖1所示的彈性盤支撐的可傾瓦推力軸承，其工作工程如下：

整個可傾瓦推力軸承浸沒在某種潤滑液(如，純凈水)中，推力盤工作時順時針旋轉(zhuǎn)，同時產(chǎn)生軸向推力作用于所有瓦面材料層上；瓦面材料層入口邊7加工有倒角(倒角角度在3～5°范圍內(nèi))，潤滑液隨推力盤旋轉(zhuǎn)通過所述倒角楔入到瓦面材料層和推力盤之間，形成流體動壓力，該動壓力將推力盤推力面和瓦面材料層上表面分開，避免其產(chǎn)生接觸摩擦；由于彈性盤凸臺5在周向厚度不相等，瓦面材料層入口邊7厚度大于瓦面材料層出口邊8厚度，在瓦面材料層所受流體動壓力作用下，該力向下傳遞到彈性盤凸臺上，凸臺厚度大的入口邊產(chǎn)生的周向變形也大，促使瓦面材料層和推力盤推力面之間產(chǎn)生楔形角，更有利于潤滑液進入到兩摩擦副之間，產(chǎn)生流體動壓潤滑效果；推力盤轉(zhuǎn)速、軸向載荷變化時，瓦面材料層所受的液膜力是變化的，彈性盤凸臺也會產(chǎn)生相應的變形，促使瓦面材料層和推力盤工作面之間產(chǎn)生最佳的楔形角，從而產(chǎn)生好的流體動壓潤滑性能。

彈性盤3具有吸振性能，使其可以有效減小推力盤1的軸向振動，減小機械設備運行中的噪聲水平，提高設備的工作性能。

當瓦面材料層為非金屬材料(飛龍、賽龍、SF-2等材料)時，本發(fā)明推力軸承可以用于水潤滑環(huán)境中；當瓦面材料層為金屬材料(白合金、銅等材料)時，該軸承可以用于油潤滑環(huán)境中。