本发明涉及船舶技术领域。
背景技术:
船舶的船舶推进器由柴油机驱动。柴油机的转速较高,(柴油机通过齿轮箱减速后驱动船舶推进器的转轴转动,船舶推进器的转轴的转速仍然高于25rpm以上)。这样套设在转轴上的径向轴承在转轴的较高转速下,润滑油在轴承上形成高压油膜,在油压的作用下,工作轴颈被抬高,从而保证轴系可靠地运行。即径向轴承可以通过自身润滑方式以能保证可靠的运行。
目前,国内越来越多的船舶采用电机通过齿轮箱或直接驱动船舶推进器。船舶推进器驱动定距螺旋桨。电机的转速可能低于25rpm(例如科考工况下船舶慢速航行、动力定位工况下等)。这样,船舶推进器的转轴的转速低于25rpm。而在低于低转速下工作的径向轴承,润滑油很难建立油膜。同时轴承负荷比较重,转轴和轴承的轴瓦之间为金属摩擦。这样当船舶推进器的转轴长期在低速工况下运行,转轴和轴承可能严重磨损,转轴和轴承的使用寿命低。
因此,需要提供一种液压装置及具有其的船舶推进器,以至少部分地解决上面提到的问题。
技术实现要素:
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题,本发明公开了一种液压装置,用于船舶推进器,船舶推进器包括船舶推进器本体和驱动电机,船舶推进器本体包括转轴和套设在转轴外周的轴承,驱动电机和转轴连接,液压装置包括:第一泵,第一泵的第一泵出口连通转轴和轴承的轴瓦之间的滑动间隙,第一泵用于向滑动间隙输送油液;压力开关,压力开关的开关入口和滑动间隙连通,以检测滑动间隙的油液压力;以及控制器,控制器分别电连接压力开关和第一泵,控制器根据油液压力控制第一泵的工作,以在滑动间隙内形成油膜。
根据本发明的液压装置,液压装置通过第一泵向转轴和轴承的轴瓦之间的滑动间隙输送油液,以在滑动间隙内形成油膜,这样能够将转轴和轴承的轴瓦分隔开,以使转轴在低速转动时能够减小转轴和轴承的轴瓦之间的摩擦,减小转轴和轴承的轴瓦的磨损,进而提高轴承和转轴的使用寿命。
可选地,液压装置还包括第二泵,第二泵的第二泵出口和滑动间隙连通,第二泵和控制器电连接,控制器控制第二泵和第一泵交替工作。
可选地,压力开关包括用于检测第三油液压力的第三压力开关,第一泵工作预设时长后,控制器在油液压力小于第三油液压力时控制第二泵工作,同时控制第一泵停止工作。
本发明还提供了一种船舶推进器,船舶推进器包括:船舶推进器本体,船舶推进器本体包括转轴和套设在转轴外周的轴承;驱动电机,驱动电机和转轴连接;以及前述的液压装置。
根据本发明的船舶推进器,船舶推进器包括前述的液压装置,液压装置通过第一泵向转轴和轴承的轴瓦之间的滑动间隙输送油液,以在滑动间隙内形成油膜,这样能够将转轴和轴承的轴瓦分隔开,以使转轴在低速转动时能够减小转轴和轴承的轴瓦之间的摩擦,减小转轴和轴承的轴瓦的磨损,进而提高轴承和转轴的使用寿命。
可选地,控制器和驱动电机电连接,压力开关包括用于检测第一油液压力的第一压力开关、用于检测第二油液压力的第二压力开关,以及用于检测第三油液压力的第三压力开关,第一油液压力大于第三油液压力,第三油液压力大于第二油液压力,
控制器在油液压力大于第一油液压力时控制驱动电机,以使船舶推进器工作,和/或
控制器在油液压力小于第二油液压力时控制驱动电机,以使船舶推进器处于停止状态。
可选地,液压装置还包括第二泵,第二泵的第二泵出口和滑动间隙连通,第二泵和控制器电连接,控制器控制第二泵和第一泵交替工作,控制器和驱动电机电连接,控制器通过驱动电机获取转轴的转速,控制器在转速大于第一预设转速时控制第一泵和第二泵处于停止状态。
可选地,控制器在转速小于第二预设转速时控制第一泵工作,以在滑动间隙内形成油膜,第二预设转速小于第一预设转速。
可选地,第一预设转速为40rpm。
可选地,第二预设转速为30rpm。
可选地,液压装置启动时,控制器在转速小于第一预设转速时控制第一泵工作,以在滑动间隙内形成油膜。
附图说明
本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,
图1为根据本发明的一种优选实施方式的用于船舶推进器的液压装置的示意图;
图2为图1中示出的液压装置的“机旁”模式或“遥控”模式的流程示意图;
图3为图1中示出的液压装置的“自动”模式的流程示意图;
图4为船舶推进器的转轴静止时的轴颈和径向轴承的轴承孔之间的位置示意图;
图5为船舶推进器的转轴不稳定运转阶段时的轴颈和径向轴承的轴承孔之间的一个位置示意图;
图6为船舶推进器的转轴不稳定运转阶段时的轴颈和径向轴承的轴承孔之间的另一个位置示意图;
图7为船舶推进器的转轴稳定运转阶段时的轴颈和径向轴承的轴承孔之间的位置示意图;
图8为采用极坐标分析船舶推进器稳定运转阶段时的轴颈和径向轴承的轴承孔之间的位置示意图;以及
图9为本发明的船舶推进器的转轴由静止开始启动,同时启动液压装置的滑动间隙的油液压力的特性曲线示意图。
附图标记说明:
100:轴承200:液压装置
210:第一泵220:压力开关
221:第一压力开关222:第二压力开关
223:第三压力开关230:控制器
240:第一泵电机250:第二泵
260:第二泵电机270:第一滤器
280:第二滤器290:梭阀
300:双联滤器310:放气阀
320:安全阀330:流量控制阀
340:阀块350:高压管道
360:回油管道370:吸油管道
380:供油管道390:转轴的轴颈
具体实施方式
在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明实施方式发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明实施方式,将在下列的描述中提出详细的结构。显然,本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。
申请人在日常的工作中研究动力润滑理论,具体如下:
润滑油动力润滑理论的基本方程是油膜压力分布的微分方程。从粘性流体动力学的基本方程出发,结合一些假设条件后得出润滑油动力润滑理论的基本方程。假设条件是:流体为牛顿流体(例如润滑油)、流体膜中流体的流动为层流、忽略压力对流体粘度的影响、忽略惯性力及重力的影响、流体不可压缩,以及流体膜中的压力沿膜厚方向不变。
计算流体动力润滑径向轴承100(径向滑动轴承)的基本方程为无限宽轴承液体动压基本方程,又称雷诺一维方程。雷诺一维方程如(1)式。
h为相应于所取单元体处的油膜厚度;
h0为p=pmax处的油膜厚度为;
μ为润滑油在轴承平均工作温度下的动力粘度;
v为转轴的和径向轴承100配合的轴颈的圆周速度,即转轴的和径向轴承100配合的轴颈的表面滑动速度,单位为m/s。
由(1)式可以看出,油膜压力p的变化与润滑油的粘度μ、表面滑动速度v、油膜厚度h及h0有关。
申请人经过研究在转轴的转动时,转轴的轴颈和与之配合的径向轴承100之间的油液的受力得到以下的油楔承载机理,如图4至图7所示,径向轴承100的轴承孔与转轴的和径向轴承100配合的轴颈的间有滑动间隙,当轴颈静止时,轴颈处于轴承孔的最低位置,并与轴瓦接触(如图4所示)。此时,轴颈的外表面和轴承孔的内表面之间形成一由上往下逐渐收敛的楔形空间。
当轴颈开始转动时,轴颈390的转速n极低,轴颈的转动带入楔形空间的下方的部分的油液量较少(如图5和图6所示)。此时轴瓦对轴颈的摩擦力的方向与轴颈表面转动方向相反。轴颈390和轴承的摩擦力使轴颈在摩擦力作用下沿轴承孔的内壁面的右侧向上爬升。随着轴颈390的转速n的增大,轴颈表面的圆周速度增大,带入楔形空间的油量也逐渐加多。这时,楔形空间右侧下方的油液产生了一定的动压力,该动压力顶起轴颈并将其向左下方。当轴颈的转速增加值第一预设转速时,轴颈稳定在一定的偏心位置上(如图7所示)。这时,轴承处于流体动力润滑状态,油膜(位于轴颈390和径向轴承100的轴瓦之间的油液)产生的动压力与轴颈390受到的载荷以及转轴的重力相平衡(连续油膜)。此时,由于轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力,故摩擦因数达到最小值。
对(1)式积分一次,由上述油楔承载机理可知,轴颈390的外表面和径向轴承100的轴承孔的内表面之间要建立动压而保持连续油膜(动压油膜)的必要条件是:
①对运动的轴颈390的外表面和径向轴承100的轴承孔的内表面间必须形成收敛的楔形空间;
②被油膜分开的轴颈390的外表面和径向轴承100的轴承孔的内表面必须有一定的相对滑动速度,运动方向为使油从楔形空间的大口流进,小口流出;
③润滑油必须有一定的粘度,供油要充分。这三条通常称为形成动压油膜的必要条件,缺少其中任何一条都不可能形成动压效果。
对于径向轴承100,采用极坐标描述更方便,如图8所示,根据雷诺一维方程,可以推导出轴承单位宽度上的油膜承载力,在实际轴承中,由于油液可能从轴承的两个端面流出(端泄),故须考虑端泄的影响,对于有限长轴承的总承载能力p(单位n)如(2)式所示:
μ为润滑油在轴承的工作温度下的动力粘度,单位为pa·s;
ψ为相对间隙;
ε为偏心率;
b为轴承宽度,m;
c’为有限宽轴承修正系数,c’的值可以由宽度比b/d和偏心率χ的大小确定;
z为轴颈390的中心距轴承中线的距离。
综上所述,流体动力润滑的工作过程包括:起动、不稳定运转、稳定运转三个阶段(见图4至图7),起始时n=0,轴颈与轴承孔在最下方位置接触:
启动时,由于转轴的转速n小,轴颈与轴承内孔壁金属直接接触,在摩擦力作用下,轴颈沿孔内壁向右上方爬升,如图4所示。
不稳定运转阶段,随转轴的转速上升,进入楔形空间的下方的部分的油液量逐渐增多,形成(动压油膜),油液把轴颈抬升并推向左下方,(如图5和图6所示)。
稳定运转阶段:油膜产生的动压力与轴颈390受到的载荷以及转轴的重力相平衡时,转轴的轴颈稳定在某一位置上转动。转速越高,轴颈中心稳定位置愈靠近轴孔中心(图7所示)。但当两心重合时,油楔消失,失去承载能力。
计算轴承油膜特性时,一般先由reynolds(雷诺)方程推导出压力分布,然后积分求出承载力、阻力、流量等。
通过上述分析,在起始阶段,转速较低,油膜压力还未建立情况下,可以通过液压装置进行顶起轴颈,以在滑动间隙内建立油膜。为此,申请人提出了一种液压装置来模拟油膜压力。
本发明提供了一种液压装置。液压装置用于船舶推进器。船舶推进器(例如定距螺旋桨)可以设置在船舶上,以驱动船舶的移动。可以理解,本实施方式的船舶推进器也适用于吊舱和其它电机驱动的特种推进器设备内,应用较为广泛。
船舶推进器包括船舶推进器本体、用于驱动船舶推进器启动的驱动电机、液压装置200,以及控制器230。驱动电机的电机轴和船舶推进器本体的转轴连接。液压装置200用于将油液(例如粘度等级为isovg150的润滑油)输送至船舶推进器本体内的转轴和套设在转轴外的径向轴承100之间滑动间隙,油液在滑动间隙顶起转轴,以在转轴和径向轴承100的轴瓦之间形成油膜。这样,在船舶推进器转动时,尤其在船舶推进器启动或低速(船舶推进器的转轴的转速n低于40rpm)转动时,滑动间隙内的油膜能够减小转轴和径向轴承100的轴瓦之间的摩擦。在未给出的实施方式中,船舶推进器也可以有柴油机等内燃机驱动。
本实施方式中,径向轴承100中设置有用于存放润滑油的油壳。油壳和滑动间隙连通。
本实施方式中,液压装置200位于径向轴承100的附近。如图1所示,液压装置200包括第一泵210、第一泵电机240,以及第一滤器270。第一泵210的第一泵出口通过管道连通滑动间隙。第一滤器270的出口通过管道连通第一泵210的第一泵入口。第一滤器270的入口通过管道连通供油管道380。供油管道380通过吸油管道370和径向轴承100的油壳连通。第一泵电机240和第一泵210连接,以驱动第一泵210工作。第一泵电机240和控制器230电连接。这样,控制器230能够控制第一泵电机240工作,进而驱动第一泵210工作,以将径向轴承100的油壳内的油液输送至滑动间隙。
本实施方式中,液压装置200还包括第二泵250、第二泵电机260,以及第二滤器280。第二泵250的第二泵出口通过管道连通滑动间隙。第二滤器280的出口通过管道连通第二泵250的第二泵入口。第二滤器280的入口通过管道连通供油管道380。第二泵电机260和第二泵250连接,以驱动第二泵250工作。第二泵电机260和控制器230电连接。这样,控制器230能够控制第二泵电机260工作,进而驱动第二泵250工作,以将径向轴承100的油壳内的油液输送至滑动间隙。第二泵250的输出油液的压力可以和第一泵210输出油液的压力相等。这样,第一泵210和第二泵250相互替换。当第一泵210和第二泵250中的一个损坏后,可以通过另一个继续工作,提高液压装置的安全性。在同一时刻,第一泵210和第二泵250仅有一个工作。
本实施方式中,液压装置200还包括梭阀290。梭阀290的第一进口和第一泵出口通过管道连通。梭阀290的第二进口和第二泵出口通过管道连通。梭阀290的出口通过高压管道350和滑动间隙连通。由此,液压装置200的结构简单。
本实施方式中,液压装置200还包括放气阀310和安全阀320。放气阀310的液体入口和安全阀320的液体入口均通过管道和高压管道350连通。安全阀320的溢流出口和放气阀310的回油口均和回油管道360连通。回油管道360和径向轴承100的油壳连通。这样,通过放气阀310能够清除高压管道350内液体中的气体。通过安全阀320能够将高压管道350内的油液压力p控制在预设范围内。
本实施方式中,控制器230控制第一泵电机240或第二泵电机260工作。第一泵210或第二泵250通过供油管道380将径向轴承100的油壳内的油液通过梭阀290和高压管道350输送至滑动间隙。滑动间隙的内的油液在径向轴承100内由滑动间隙流至油壳内。这样,形成循环油路,以使滑动间隙内的油液形成油膜。
本实施方式中,液压装置200还包括第三滤器。第三滤器可以为双联滤器300。双联滤器300的额定压力能够适用于过滤高压管道350内的油液。双联滤器300的入口通过高压管道350和梭阀290的出口连通,双联滤器300的出口通过高压管道350和滑动间隙连通。由此,能够过滤高压管道350内的油液。本实施方式中,可以通过检测第一滤器270、第二滤器280,以及第三滤器内的液体的压力变化以检测第一滤器270、第二滤器280,以及第三滤器是否堵塞。
本实施方式中,液压装置200还包括压力开关220和阀块340。阀块340包括阀块入口、第一阀块出口、第二阀块出口、第三阀块出口以及流体通道。流体通道和阀块入口、第一阀块出口、第二阀块出口,以及第三阀块出口均连通。阀块入口通过管道和高压管道350连通。压力开关220包括第一压力开关221、第二压力开关222,以及第三压力开关223。第一压力开关221、第二压力开关222,以及第三压力开关223均和控制器230电连接。第一压力开关221的液体入口和第一阀块出口连通。第二压力开关222的液体入口和第二阀块出口连通。第三压力开关223的液体入口和第三阀块出口连通。
本实施方式中,第一压力开关221的检测压力为第一油液压力p1。当高压管道350中的油液压力p>p1时,第一压力开关221被激活。此时第一压力开关221向控制器230发送第一信号。p1可以是径向轴承100的工作压力p0的85%。优选地,p1可以为32bar。
本实施方式中,第三压力开关223的检测压力为第三油液压力p3。当高压管道350中的油液压力p<p3时,第三压力开关223被激活。此时,第三压力开关223向控制器230发送第三信号。p3可以是径向轴承100的工作压力p0的70%。优选地,p3可以为26bar。
本实施方式中,第二压力开关222的检测压力为第二油液压力p2。当高压管道350中的油液压力p<p2时,第二压力开关222被激活。此时第二压力开关222向控制器230发送第二信号。p2可以是径向轴承100的工作压力p0的50%。优选地,p2可以为19bar。即p1>p3>p2,如图9所示。
本实施方式中,当高压管道350内的油液压力p>p1时,控制器230仅接收到第一信号。当p3>p>p2时,控制器230仅接收到第三信号。当p<p2时,控制器230接收到第二信号和第三信号。当p3<p<p1时,控制器230没有接收到压力开关220的信号。
本实施方式中,液压装置200还包括压力表。压力表的液体入口和阀座的流体通道连通。由此,能够通过压力表直观地观察高压管道350内的油液压力p。
本实施方式中,液压装置200还包括流量控制阀330。流量控制阀330的入口和通过管道和高压管道350连通,流量控制阀330的出口通过管道和阀座的阀座入口连通。由此,可以通过流量控制阀330控制流向阀座的流体的流量。
本实施方式中,控制器230和驱动电机电连接。控制器230能够从驱动电机获取船舶推进器的转轴的转速n,并且控制驱动电机工作。在未给出的实施方式中,也可以在船舶推进器本体上设置和控制器230电连接的速度传感器。这样控制器230可以通过速度传感器获取船舶推进器的转轴的转速n。
本实施方式中,船舶推进器还包括设置在船舶推进器旁边的控制箱,以及远离船舶推进器的远程启停面板,远程启停面板和控制器电连接。控制器230设置在控制箱内。控制器230有三种工作模式。三种工作模式分别为“机旁”模式、“遥控”模式,以及“自动”模式。其中,“机旁”模式可以通过控制箱控制对液压装置进行控制。“遥控”模式可以通过远程启停面板向控制器发送控制信号,进而控制液压装置的工作。当然,在未给出的实施方式中,远程启停面板也可以直接电连接第一泵电机240和第二泵电机260。这样,远程启停面板可以直接控制第一泵210和第二泵250的工作。控制箱可以将第一泵210和第二泵250的运行信号反馈至远程起停面板。控制箱还可以将第一泵210和第二泵250的运行信号反馈至船舶的监测系统。
“机旁”模式和“遥控”模式的工作流程如图2所示。包括:
步骤s110、通过控制器230选择“机旁”模式或“遥控”模式,启动第一泵210或第二泵250(例如“机旁”模式下通过按下启动第一泵210或第二泵250的控制按钮;“遥控”模式下通过按下远程起停面板的启动第一泵210或第二泵250的控制按钮,以向控制器230发送启动第一泵210或第二泵250的信号),以启动液压装置,执行步骤s111。
步骤s111、判断船舶推进器的转速n是否等于0,若是执行步骤s112,否则执行步骤s113。
本实施方式中,当船舶推进器的转速n等于0,则说明在启动液压装置时,船舶推进器处于停止工作状态。此时船舶推进器的转轴的外表面和径向轴承100的轴瓦抵接。
步骤s112、判断径向轴承100的油壳中液位l是否大于预设液位l0。若否,执行步骤s114,否则执行步骤s115。
步骤s114、控制器230发出低油位报警信号。
步骤s115、启动第一泵210或第二泵250,执行步骤s116。
本实施方式中,可以在径向轴承100的油壳内设置和控制器230电连接的液位传感器。控制器230能够通过液位传感器获取径向轴承100的油壳内的液位l。控制器230比较其获取的液位l和预设液位l0。
本实施方式中,船舶推进器还可以设置有和控制器230电连接的油位报警装置(例如报警灯,报警喇叭)。当控制器230判定其获取的液位l小于预设液位l0(预设液位l0可以根据需要进行设置),则控制器230控制油位报警装置发出低油位报警信号,以提示工作人员及时添加油液。这样,能够使径向轴承100的油壳内的液位l大于预设液位l0,保证径向轴承100的油液量。避免径向轴承100的油液量不足,进而不能在滑动间隙内生成油膜。当控制器230判定其获取的液位l大于预设液位l0,则控制器230控制第一泵电机240或第二泵电机260工作,以启动第一泵210或第二泵250。
步骤s116、判断第一泵210或第二泵250启动时长s1是否大于或等于预设时长s(例如5s)。若是执行步骤s117,否则返回执行步骤s116。
本实施方式可以通过设置和控制器230电连接的计时器,以实现计时启动时长s1。具体计时方式为现有技术,这里不再赘述。由此,启动第一泵210或第二泵250启动时长s1后,液压装置200通过第一泵210或第二泵250在高压管道350内建立压力稳定的油液循环。
步骤s117,判断滑动间隙内的油液压力p是否大于第一油液压力p1。若是,执行步骤s118,否则执行步骤s119。
步骤s118,启动驱动电机,以启动船舶推进器。
步骤s119,发出启动失败报警信息。
本实施方式中,船舶推进器还可以设置有和控制器230电连接的启动报警装置。若是控制器230接到第一信号。则说明滑动间隙内的油液压力p>p1,此时滑动间隙内的油液将转轴完全顶起,以将转轴和径向轴承100的轴瓦隔开。即滑动间隙内的油液的油液压力p足以使油液在滑动间隙内生成油膜。这样,转动的转轴和轴瓦之间没有接触,摩擦最小,因此此时控制器230启动驱动电机,进而启动船舶推进器。由此能够减小转轴和轴瓦之间的摩擦,进而增加转轴和轴承100的使用寿命。
本实施方式中,若是控制器230没有接到第一信号。则说明滑动间隙内的油液的油液压力p<p1。此时滑动间隙内的油液不能将转轴完全顶起,以将转轴和径向轴承100的轴瓦隔开。这样,启动船舶推进器时,转动的转轴和径向轴承100的轴瓦之间可能会发生摩擦,进而磨损转轴或轴瓦,减少转轴或径向轴承100的使用寿命。因此,此时控制器230控制报警装置发出报警信息,以提醒使用者此时不能启动船舶推进器,并禁止启动船舶推进器。
步骤s111中,若是转速n不等于0,则启动液压装置时,说明船舶推进器正在工作,此时执行步骤s113,判断转轴的转速n是否大于40rpm,若是返回执行步骤s113,否则执行步骤s120。
本实施方式中,若是启动液压装置时,转轴的转速n>40rpm,则在该转速下,在转轴和径向轴承100的轴瓦之间能够形成油膜。此时无需通过液压装置200向滑动间隙内输入油液以在滑动间隙内形成油膜,并且控制器230不检测三个压力开关。
步骤s120、启动第一泵210或第二泵250,执行步骤s121。
本实施方式中,若是启动液压装置时,转轴的转速n<40rpm,此时转轴可能和径向轴承100的轴瓦发生摩擦。此时启动第一泵210或第二泵250以向滑动间隙内输送油液。
步骤s121、判断第一泵210或第二泵250启动时长s1是否大于或等于预设时长s。若是则执行步骤s122,否则返回执行步骤s121。步骤s120和步骤s115大致相同。步骤s121和步骤s116大致相同,这里不再赘述。
步骤s122,判断油液压力p是否大于第二预设压力p2。若否,执行步骤s123,停止驱动电机,进而停止船舶推进器。
本实施方式中,在启动第一泵210或第二泵250预设时长s后,若是滑动间隙内油液压力p>p2(控制器仅接收到第二信号),则p1>p>p2或p>p1。若p>p1,则滑动间隙内油液能在滑动间隙内形成的油膜,此时控制器230不对驱动电机操作,进而使船舶推进器继续工作。
若p1>p>p2,则滑动间隙内油液还能在滑动间隙内形成的油膜,此时控制器230不对驱动电机操作,进而使船舶推进器继续工作。
若是油液压力p<p2(控制器没有接收到第一信号,而仅接收到第二信号),滑动间隙内的油液压力p不足以其油液在滑动间隙内形成油膜(第一泵可能损坏)。这样,转轴转动时,径向轴承100的轴瓦和转轴可能接触而摩擦,进而磨损径向轴承100或转轴。此时控制器230控制驱动电机,停止船舶推进器,以使船舶推进器停止工作,避免径向轴承100和转轴的磨损,提高径向轴承100和转轴的使用寿命。
本实施方式中,液压装置通过第一泵210向转轴和轴承的轴瓦之间的滑动间隙输送油液,以在滑动间隙内形成油膜,这样能够将转轴和轴承的轴瓦分隔开,以使转轴在低速转动时能够避免转轴和轴承的轴瓦之间的摩擦,减小转轴和轴承的轴瓦的磨损,进而提高轴承和转轴的使用寿命;同时,能够降低转轴或轴瓦的摩擦产生的噪声。使船舶推进器的转轴在在低转速能够可靠地运行。
“自动”模式如图3所示。包括:
步骤s210、通过控制器230选择“自动”模式,启动第一泵210(例如“自动”模式下通过按下启动第一泵210的控制按钮),以启动液压装置,执行步骤s211。
步骤s211、判断船舶推进器的转速n是否等于0,若是执行步骤s212,否则执行步骤s213。
本实施方式中,当船舶推进器的转速n等于0,则说明驱动液压装置时,船舶推进器处于静止状态。此时船舶推进器的转轴的外表面和径向轴承100的轴瓦抵接。
步骤s212、判断径向轴承100的油壳中液位l是否大于预设液位l0。若否,执行步骤s214,否则执行步骤s215。
步骤s214、控制器230发出低油位报警信号。
步骤s215、启动第一泵210,执行步骤s216。
步骤s216、判断第一泵210启动时长s1是否大于或等于预设时长s(5s)。若是则执行步骤s217,否则返回执行步骤s216。
步骤s217,判断滑动间隙内的油液压力p是否大于第一油液压力p1。若是,执行步骤s218,否则执行步骤s219。
步骤s218,启动驱动电机,以启动船舶推进器。
本实施方式中的“自动”模式中的步骤s211至步骤s218同“机旁”模式或“遥控”模式中的步骤s111至步骤s118大致相同,这里不再赘述。
步骤s219,判断滑动间隙内的油液压力p是否小于第三油液压力p3。若是,执行步骤s220。
步骤s220,启动第二泵250,停止第一泵210。执行步骤s221。
本实施方式中,滑动间隙内的油液压力p<p1,则p3<p<p1,或p<p3。若是p3<p<p1,即控制器230没有接受到压力开关220的信号。此时,随着第一泵210启动的时长的增加,滑动间隙内的油液压力p可能会增加,直至大于p1。因此,此时让第一泵210继续工作即可使滑动间隙内的油液在滑动间隙内形成油膜。因此,无需对第一泵210进行操作。
若是p<p3,即控制器230接收到第三信号和第二信号。此时第一泵210输送至滑动间隙内的油液可能不能在滑动间隙内生成油膜。第一泵210可能损坏。此时控制器230控制第一泵电机240停止工作,控制第二泵电机260开始工作。这样,第一泵210停止工作,第一泵210停止向滑动间隙输送油液。第二泵250开始工作,第二泵250开始向滑动间隙输送油液。这样,由第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液。
步骤s221、判断第二泵250启动时长s2是否大于或等于预设时长s。若是执行步骤s222。
第二泵250启动时长s2的计时方式和s1的方式一样,这里不再赘述。启动第二泵250启动时长s2后,液压装置200通过第二泵250在高压管道350内建立压力稳定的油液循环。
步骤s222,判断p<p3。若是执行步骤s223。否则,返回执行步骤s218。
将第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液预设时长s后,若是p>p3,则说明第二泵250能使滑动间隙内的油液的油液压力p增加,直至p>p1。因此,此时让第二泵250继续工作即可使滑动间隙内的油液在滑动间隙内形成油膜。因此,无需对第二泵250和第一泵210进行操作。即使第一泵210继续处于停止工作的状态,使第二泵250继续工作。
将第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液预设时长s后,若是p<p3,则说明第二泵250不能使滑动间隙内的油液的油液压力p增加。第二泵250也可能损坏。因此,执行步骤s223。
步骤s223,判断p<p2。若是执行步骤s224。
步骤s224,发出启动失败报警信息。
本实施方式中,当p<p2,即控制器230仅接收到第二信号。滑动间隙内的油液不能在滑动间隙内生成油膜,此时控制器230控制启动失败报警装置发出报警信息,以提醒使用者现在还不能启动船舶推进器;并禁止启动船舶推进器。
步骤s211中,若是转速n不等于0,则启动液压装置时,船舶推进器正在工作中,此时执行步骤s213,判断转轴的转速n是否大于40rpm,若是执行步骤s234,控制器控制第一泵210和第二泵250处于停止状态,然后执行步骤s225,以监测转速n是否小于30rpm,否则继续执行步骤s225。本实施方式中,在船舶推进器的工作过程中,若是转速n大于40rpm,则执行步骤s234,控制第一泵210和第二泵250处于停止状态,并且不用检测三个压力信号,然后执行步骤s225,以监测转速n是否小于30rpm。
步骤s225,判断转轴的转速n是否小于30rpm,若否返回执行步骤s225,以继续监测转速n是否小于30rpm,否则执行步骤s226。
步骤s226,启动第一泵210,执行步骤s227。
步骤s227,判断第一泵210启动时长s1是否大于或等于预设时长s。若是执行步骤s228,否则返回执行步骤s227。
步骤s226和步骤s215大致相同。步骤s227和步骤s216大致相同。这里不再赘述。
步骤s228,判断滑动间隙内的油液压力p是否小于第三油液压力p3。若是,执行步骤s229。
步骤s229,启动第二泵250,停止第一泵210。执行步骤s230。
本实施方式中,在启动液压装置的第一泵时,若是船舶推进器处于工作状态。则压力监测有p>p1、p1>p>p3或p<p3。
若p>p1,即控制器230仅接受到第一信号。则说明第一泵输送至滑动间隙内的油液能够在滑动间隙内形成油膜。此时让第一泵210继续工作即可使滑动间隙内的油液在滑动间隙内形成油膜。因此,无需对第一泵210和驱动电机进行操作。
若是p1>p>p3,即控制器230没有接收到压力开关220的信号。此时,随着第一泵210启动的时长的增加,滑动间隙内的油液压力p可能会增加,直至大于p1。因此,此时让第一泵210继续工作即可使滑动间隙内的油液在滑动间隙内形成油膜。因此,无需对第一泵210进行操作。
若是p<p3,即控制器230仅接收到第二信号和第三信号。此时第一泵210输送至滑动间隙内的油液可能不能在滑动间隙内生成油膜。第一泵210可能损坏。此时控制器230控制第一泵电机240停止工作,控制第二泵电机260开始工作。这样,第一泵210停止工作,进而停止向滑动间隙输送油液。第二泵250开始工作,第二泵250开始向滑动间隙输送油液。由第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液,当p<p2时,控制器发出停止驱动电机停机信号。
步骤s230,判断第二泵250启动时长s2是否大于或等于预设时长s。若是执行步骤s231。步骤s230和步骤s221大致相同,这里不再赘述。
步骤s231,判断p<p3。若是执行步骤s232。
将第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液预设时长s后,若是p>p3,则说明第二泵250能使滑动间隙内的油液的油液压力p增加,直至p>p1。因此,此时让第二泵250继续工作即可使滑动间隙内的油液在滑动间隙内形成油膜。因此,无需对第二泵250和第一泵210进行操作。即使第一泵210继续处于停止工作的状态。使第二泵250继续工作。
将第二泵250替换第一泵210向滑动间隙输送油液预设时长s后,若是p<p3,则说明第二泵250不能使滑动间隙内的油液的油液压力p增加。第二泵250也可能损坏。因此,执行步骤s232。
步骤s232,判断p<p2。若是执行步骤s233。
步骤s233,停止船舶推进器(即驱动电机)。
本实施方式中,滑动间隙内的油液压力p<p3,则p2<p<p3,或p<p2。若是p2<p<p3,即控制器230仅接收到第三信号。此时油液中在滑动间隙内形成油膜,因此,无需对第二泵250进行操作。即使第二泵250继续工作,使第一泵继续处于停止工作的状态。
若是p<p2,即控制器230仅接收到第二信号。此时滑动间隙内的油液不能在滑动间隙内生成油膜,这样,转轴转动时,径向轴承100的轴瓦和转轴可能接触而摩擦,进而磨损径向轴承100或转轴。此时控制器230控制驱动电机,执行步骤s233,停止驱动电机,进而停止船舶推进器,以使船舶推进器停止工作,避免径向轴承100和转轴的磨损,提高径向轴承100和转轴的使用寿命。
本实施方式,通过液压装置200的压力开关221,实时监测滑动间隙的油液压力p,进而根据油液压力p控制第一泵210和第二泵250。使滑动间隙的油膜转轴的转速适应,使船舶推进器的转轴的运行更加合理。
本实施方式中,通过“自动”模式,船舶推进器的控制器,在转轴的转速n大于第一预设转速(全速)后,控制器可以自动控制第一泵和第二泵停止工作。
本实施方式的船舶推进器的转轴由静止开始启动,同时启动液压装置的滑动间隙的油液压力的特性曲线示意图,如图9所示。从工况点1至4中,转轴的转速n=0。从工况点1至2。液压装置刚开始启动,滑动间隙内的油液压力p从0上升至峰值压力pa。
从工况点2至3。滑动间隙内的油液将转轴推起,滑动间隙内的油液压力p从pa降低至p0。
从工况点3至4。转轴的受到的载荷、转轴的重力,以及滑动间隙内油液对转轴的压力平衡。滑动间隙内的油液压力p保持为p0。
从工况点4之后的工况点,转轴的转速n>0。转轴的转速n逐渐增加。转轴的受到的载荷、转轴的重力,以及滑动间隙内油液对转轴的压力平衡。滑动间隙内的油液压力p从至p0逐渐降低至pn。
本发明还提供了一种船舶推进器。船舶推进器包括船舶推进器本体、驱动电机与前述的液压装置200。船舶推进器本体包括转轴和套设在转轴外周的轴承100;驱动电机和转轴连接。
根据本发明的船舶推进器,船舶推进器包括前述的液压装置200,液压装置200通过第一泵210向转轴和轴承100的轴瓦之间的滑动间隙输送油液,以在滑动间隙内形成油膜,这样能够将转轴和轴承100的轴瓦分隔开,以使转轴在低速转动时能够减小转轴和轴承100的轴瓦之间的摩擦,减小转轴和轴承100的轴瓦的磨损,进而提高轴承100和转轴的使用寿命。
除非另有定义,本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的,不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部件”等术语既可以表示单个的零件,也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件,也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式,除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本发明已经通过上述实施方式进行了说明,但应当理解的是,上述实施方式只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。