[发明专利]一种用于紧凑型轴流式喷水推进器的轴系结构

说明书

本发明公开一种用于紧凑型轴流式喷水推进器的轴系结构，其包括主轴、叶轮、支撑组件、密封组件；支撑组件包括安装在主轴前端的滚动轴承组、前轴承座、前填料盖板、前油封盖板，和安装在主轴后端的调心球轴承、后底板、后盖板；滚动轴承组包括两个背靠背配置的角接触球轴承，用于承受轴向负荷与径向负荷，并作为主轴的支撑；角接触球轴承的内圈通过锁紧螺母安装在主轴一侧，角接触球轴承外圈安装在前轴承座中；前轴承座安装在喷水推进器的进水流道上预留的出轴孔处；后底板、后盖板分别安装在调心球轴承的两侧，用于固定调心球轴承的轴向位置。本发明结构紧凑，兼顾运行稳定性与高转速、高功率。

技术领域

本发明涉及流体机械和机械传动领域，具体涉及一种用于紧凑型轴流式喷水推进器的轴系结构。

背景技术

在轴流式喷水推进器中，轴系结构的主要功能是传递驱动机(包括电动机、柴油机等)的动力驱动叶轮旋转，使旋转的叶轮叶片对工作介质(通常为水)产生推和挤的作用，介质被吸入和压出，进而产生推力。如图1所示，喷水推进器驱动轴系通常由驱动法兰(或联轴器)、主轴、前密封装置、前轴承组、叶轮、后轴承组、后密封装置等构成，属于双点式支承结构。这些组件结构较复杂、尺寸较大，更适合于大型喷水推进器。但是，该类轴系结构在面向小尺寸紧凑型轴流式喷水推进器(尤其是对轴系工作性能有较高要求的)时，往往不能较好的适应与应用，通常表现为：

(1)前密封装置体积大、轴向长度长，在小型喷水推进器的进水流道中难以布置，需向内或向外占据空间，对喷水推进器的性能产生影响：向内占据泵流道空间。引起较大的流道性能损失；向外需要增设相应结构，不利于整体结构强度、不利于体积小型化与减重。

(2)小型喷水推进器的叶轮和导叶轮毂的最大直径通常较小，而主轴最小直径受强度的严格限制不能过小，在这种情况下，后轴承组与后密封装置的体积往往超过轮毂允许空间，导致安装不下。

(3)紧固件安装壁厚与强度不能满足要求，易损坏等。

目前已有的一些针对小尺寸轴流式喷水推进器的轴系结构，一部分采用更简易的单点式支承结构的悬臂梁式设计，该既有设计在高速运行时极易产生震颤、擦碰等不利于喷水推进器平稳运行的现象；另一部分采用主轴-轴套式设计，该既有设计虽然属于双点式支撑结构，但同时限制了主轴最大直径，否则将会占据大量流道内部空间导致性能受损，不适合高转速、高功率的紧凑型喷水推进器。

发明内容

针对现有的喷水推进器驱动轴系无法适用于小型紧凑型轴流式喷水推进器或者悬臂梁式的驱动轴系不利于喷水推进器平稳运行的不足，本发明针对高转速、高功率的紧凑型喷水推进器，设计了一套尺寸小巧、空间占用小、重量轻便，对流道性能无较大影响，且具有较高强度和运行稳定性的轴系结构。与现有方案相比，本发明的最大优势是兼顾了运行稳定性与喷水推进器的高转速、高功率性能指标，即适用的喷水推进器性能范围更广泛(对应高功率、高转速)。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种用于紧凑型轴流式喷水推进器的轴系结构，该轴系结构包括主轴、叶轮、支撑组件、密封组件；

所述主轴通过联轴器与上级动力输出轴连接，在驱动动力作用下旋转；

所述叶轮通过键连接在所述主轴上，且所述叶轮两端分别通过轴套和锁紧螺母进行锁定；所述叶轮跟随所述主轴旋转并产生稳定的工作水流，进而产生推力；

所述支撑组件包括安装在所述主轴前端的滚动轴承组、前轴承座、前填料盖板、前油封盖板，以及安装在所述主轴后端的调心球轴承、后底板、后盖板；

所述滚动轴承组包括两个背靠背配置的角接触球轴承，用于承受轴向负荷与径向负荷，并作为所述主轴的支撑；所述角接触球轴承的内圈通过锁紧螺母安装在所述主轴的一侧，所述角接触球轴承的外圈安装在所述前轴承座中；所述前轴承座安装在喷水推进器的进水流道上预留的出轴孔处；