[发明专利]主动式排泥沙水润滑轴承

说明书

本发明涉及一种主动式排泥沙水润滑轴承，属于水润滑轴承技术领域。解决了现有技术中水润滑轴承排泥沙效果差，导水槽内冷却水需要借助外部水泵维持流动性进而造成轴系结构复杂、难以维护的技术问题。本发明的水润滑轴承，包括内衬套和套装在内衬套外侧的外衬套，内衬套的内壁上设有多个导水槽，每个导水槽的两端分别位于内衬套的前后两个端面上，每个导水槽的深度固定，宽度沿前端面向后端面呈线性逐渐减小，每个导水槽的全部径向截面形成的矩形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线。该水润滑轴承能够实现主动式无水泵排泥沙，且排泥沙速率高，承载能力和抗磨损能力强。

技术领域

本发明属于水润滑轴承技术领域，具体涉及一种主动式排泥沙水润滑轴承。

背景技术

随着船舶行业的发展，油润滑轴承在运行过程中的润滑介质泄漏所造成的水域污染问题日趋严重，以水作为润滑介质的水润滑轴承逐渐呈现出了取代油润滑轴承的趋势。水润滑轴承内壁通常加工有平行于轴向的导水沟槽。沟槽结构对于水体中的泥沙和磨屑有一定的容纳作用，在外部水泵加压下，沟槽内部形成定向水流，带走艉轴和轴承之间摩擦热量的同时排出泥沙和磨屑等异物。

然而，现有的水润滑轴承一方面需要借助外部水泵加压提供沟槽导水动力，增加了轴系机构的复杂性和维护难度；另一方面，由于艉轴和轴承之间存在安装间隙，沟槽水流沿着轴向在艉轴末端流速放缓，不利于泥沙和磨屑的排放过程。而艉轴末端恰恰是与外界水体直接相通的轴承开放端，是卷入泥沙并发生异物沉积概率最高的位置。

此外，传统的水润滑轴承受限于负荷强度，需要避免在其内壁与艉轴发生接触的承力位置加工导水槽，这又进一步限制了导水槽的数量，增加了该位置的泥沙清除难度。然而，实际轴承在承托艉轴时接触应力沿轴向分布不均匀，而传统水润滑轴承其导水槽尺寸和形状沿轴向保持均匀一致，未能按照轴承承载应力状态进行优化分布，这也限制了水润滑轴承的排泥沙性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式排泥沙水润滑轴承，以解决现有技术中水润滑轴承排泥沙效果差，导水槽内冷却水需要借助外部水泵维持流动性进而造成轴系结构复杂、难以维护的技术问题。

本发明的主动式排泥沙水润滑轴承，包括外衬套和内衬套；所述外衬套和内衬套均为前后两端开口的圆筒形，外衬套的内径与内衬套的外径配合，外衬套套装在内衬套的外侧且两者前后两端对齐，外衬套的内壁与内衬套的外壁粘贴固定；

所述内衬套的内壁上设有导水槽，导水槽的两端分别位于内衬套的前后两个端面上，导水槽的深度固定，宽度沿内衬套的前端面向内衬套的后端面呈线性逐渐减小，导水槽的全部径向截面形成的图形的底边中点的连线，在轴承轴向呈以轴承轴为中心轴螺距渐增的螺旋线；

所述导水槽为一个或多个，当导水槽为多个时，位于同一端面上的导水槽的端口均匀分布。

进一步的，所述外衬套的材料为金属；更进一步的，所述外衬套的材料为铜或钢。

进一步的，所述内衬套为高分子材料；更进一步的，所述内衬套的材料为橡胶、聚氨酯或酚醛树脂。

进一步的，所述导水槽的深度为内衬套厚度的1/3～1/2。

进一步的，所述导水槽在内衬套前端面的宽度与承载部分在内衬套前端面的内弧长的比为1:(1～2)，导水槽在内衬套后端面的宽度与承载部分4的在内衬套后端面上内弧长的比为1:(4～8)，当导水槽为多个时，承载部分为相邻的两个导水槽之间的弧面结构，当导水槽为一个时，承载部分为内衬套上除该导水槽外的弧面结构。

进一步的，所述螺旋线依据以下方式确定：以水润滑轴承端面的外衬套和内衬套的共同圆心为坐标原点，以该端面平面内的任意两个正交方向为X方向和Y方向，以轴承轴向为Z方向建立三维直角坐标系，则螺旋线上任意一点坐标(x_i，y_i，z_i)依据以下公式确定：