一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承的制作方法

本发明涉及滑动轴承，具体为一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承。

背景技术：

1、水润滑尾轴承是船舶推进轴系的重要组成部分，起到支撑尾轴及螺旋桨重量的作用。随着船舶吨位的增加，螺旋桨轴在螺旋桨重量的作用下发生弯曲、轴线倾斜等现象，给尾轴承造成很大的边缘负荷，即局部载荷大，严重影响了尾轴承的性能。偏载和轴线倾斜下如何提高轴承润滑、摩擦和振动特性是目前大型船舶所面临的重要难题。

2、一般水润滑尾轴承由非金属瓦面层(或称“内衬”)和金属基体(或称“衬套”)组成。目前水润滑尾轴承结构形式和材料类型比较丰富，根据瓦面层和基体的关系看，可分为整体式和板条式；根据水槽的位置和数目看，可分为全开槽和部分开槽，前者水槽周向等间距分布，后者水槽仅设置在轴承上部，轴承下部无水槽；瓦面层材料主要包括合成丁腈橡胶、改性橡胶和复合聚合物材料等。

3、然而，现有的轴承面临着一系列挑战，特别是在处理偏载和轴向负荷不均的情况下。偏载是指因为轴线倾斜或安装误差导致的不均匀负载分布。在这些条件下，轴承的瓦面层往往会经历不均匀的压力分布，这会加剧瓦面层的磨损，减少轴承的使用寿命，增加维护成本，同时由于船舶尾轴承在运行过程中会产生大量热能，现有的轴承的散热能力有限，无法有效传导和散发热量，从而导致轴承过热，影响性能和安全，尤其是在含盐水环境中，限于的轴承容易被腐蚀，且隔音性能不足，无法满足当前对低噪声运行环境的需求，从而增加了轴承的使用成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，解决了轴线倾斜或安装误差导致的不均匀负载分布，以及无法有效传导和散发热量，从而导致轴承过热，影响性能和安全，尤其是在含盐水环境中，限于的轴承容易被腐蚀，且隔音性能不足，无法满足当前对低噪声运行环境的需求，从而增加了轴承的使用成本的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，包括：

3、组成机构，用于减小应力集中的目的，所述组成机构包括轴承壳体、转轴、板条组件，所述板条组件均设置在所述轴承壳体的内部，所述转轴设置在所述轴承壳体的中部，用于共同承担以减少轴承载荷；

4、锁止机构，其设置在所述轴承壳体的内部，用于快速将板条组件与轴承壳体连接，允许根据不同应用需求进行灵活组合，便于更换和维护操作。

5、优选的，所述板条组件包括瓦基和瓦面层，所述瓦基固定连接在所述轴承壳体的内侧，所述瓦面层固定连接在所述瓦基的内侧，所述瓦基的外侧固定连接有定位块，所述轴承壳体的中部开设有定位槽，所述定位块滑动连接在所述定位槽的中部。

6、优选的，所述锁止机构包括两个压簧一，两个所述压簧一相近的一端均固定连接有连接板，两个所述连接板相近的一侧分别固定连接有电磁铁一和电磁铁二，所述连接板的内部固定连接有压簧二，所述压簧二的另一端固定连接有挤压块，所述挤压块和所述定位块相接触。

7、优选的，所述的瓦面层和瓦基均为非等厚结构，所述瓦面层的厚度沿着轴向逐渐增厚，所述瓦基的厚度沿着轴向逐渐减薄。

8、优选的，通过调整瓦面层厚度差b－a达到增加倾斜的转轴与瓦面层接触面积的目的，该厚度差与偏载力大小和位置有关，公式为；b-a≈ltanγ

9、其中l为轴承长度，单位为m；

10、γ为轴线倾斜角，单位为度。

11、优选的，所述瓦面层为橡胶时，瓦面层硫化在瓦基内表面；当瓦面层为赛龙和飞龙高分子材料时，瓦面层与瓦基采用水下的强力胶粘接。

12、优选的，所述轴承采用基于等厚瓦面层的板条组件与基于非等厚瓦面层的板条组件组合的方式，来适应不同的应用需求，组合方式包括：板条组件圆周角相同且采用非等厚瓦面层，所有板条组件圆周角相同且底部采用非等厚瓦面层。

13、优选的，轴承的另一种组合方式，除底部采用非等厚瓦面层的板条组件，剩余的均采用等厚瓦面层的板条组件，且底部板条组件的圆周角比其余板条组件的圆周角大。

14、优选的，所述轴承安装在因船舶推进轴系螺旋桨轴倾斜导致轴承偏载场合中的应用。

15、优选的，所述瓦面层包括：耐磨与弹性缓冲层、散热与抗静电层和防腐蚀与隔音层；

16、所述耐磨与弹性缓冲层按重量百分比计，包括以下组分：

17、超高分子量聚乙烯占75％～85％；

18、纳米碳管占10％～20％；

19、硅胶微粒占3％～7％；

20、散热与抗静电层按重量百分比计，包括以下组分：

21、石墨占70％～80％；

22、铜纳米线占15％～25％；

23、高冲击聚苯乙烯占3％～7％；

24、防腐蚀与隔音层按重量百分比计，包括以下组分：

25、多孔聚氨酯占80％～90％；

26、金属-有机框架粉末占10％～20％。

27、工作原理：使用时，通过向电磁铁一和电磁铁二供电，使相对的电磁铁一和电磁铁二相互远离，在远离的同时分别带动两个连接板将两个压簧一压缩，此时通过将瓦基插入轴承壳体中，当定位块越过电磁铁一和电磁铁二原本的位置时，通过断开电磁铁一和电磁铁二的供电状态，并在压簧一的作用下能够使两个连接板将电磁铁一和电磁铁二相互靠近，从而对定位块限制，使瓦基和轴承壳体快速连接，在两个连接板相互靠近时，定位块会对挤压块挤压，从而使挤压块将压簧二压缩，当两个连接板接触后，在压簧二的作用下能够使挤压块对定位块挤压，从而进一步提高瓦基的稳定性；

28、其中，在载荷增加时能够快速将瓦面层更换，增加瓦面层的厚度，从而减小应力集中和磨损的问题。

29、本发明提供了一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承。具备以下有益效果：

30、1、本发明通过采用瓦面层非等厚结构，可以随着载荷增加瓦面层厚度逐渐变厚，变形也逐渐增大，达到增加接触面积从而减小应力集中的目的，从而能有效解决现有水润滑尾轴承瓦面采用等厚设计，在偏载作用下存在局部变形大、应力集中和磨损严重等问题。

31、2、本发明通过瓦面层的非等厚设计可以根据应用的具体需求进行材料的精确配置，减少材料浪费。同时，由于磨损减少，维护周期延长，进一步降低了维护成本

32、3、本发明通过锁止机构可以根据实际工况快速将瓦面层等厚的板条和非等厚板条的组合形式单独进行更换，以及非等厚板条的圆周角，从而能充分发挥非等厚设计的优势，优化轴承性能，同时避免所有板条均采用非等厚结构时带来成本增加的问题。

33、4、本发明通过对瓦面层的改进，提高了轴承的适应性，使轴承能够在高湿度、高盐腐蚀还是在极端温度条件下，都能使轴承进行良好的工作效果，同时提高了轴承的使用寿命，降低了轴承更换的频率，从而降低了轴承的使用成本。

技术特征：

1.一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述板条组件包括瓦基(102)和瓦面层(101)，所述瓦基(102)固定连接在所述轴承壳体(103)的内侧，所述瓦面层(101)固定连接在所述瓦基(102)的内侧，所述瓦基(102)的外侧固定连接有定位块(104)，所述轴承壳体(103)的中部开设有定位槽(105)，所述定位块(104)滑动连接在所述定位槽(105)的中部。

3.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述锁止机构(60)包括两个压簧一(601)，两个所述压簧一(601)相近的一端均固定连接有连接板(602)，两个所述连接板(602)相近的一侧分别固定连接有电磁铁一(603)和电磁铁二(604)，所述连接板(602)的内部固定连接有压簧二(605)，所述压簧二(605)的另一端固定连接有挤压块(606)，所述挤压块(606)和所述定位块(104)相接触。

4.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述的瓦面层(101)和瓦基(102)均为非等厚结构，所述瓦面层(101)的厚度沿着轴向逐渐增厚，所述瓦基(102)的厚度沿着轴向逐渐减薄。

5.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，通过调整瓦面层(101)厚度差b－a达到增加倾斜的转轴(107)与瓦面层(101)接触面积的目的，该厚度差与偏载力大小和位置有关，公式为；b-a≈ltanγ

6.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述瓦面层(101)为橡胶时，瓦面层(101)硫化在瓦基(102)内表面；当瓦面层(101)为赛龙和飞龙高分子材料时，瓦面层(101)与瓦基(102)采用水下的强力胶粘接。

7.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述轴承采用基于等厚瓦面层(101)的板条组件与基于非等厚瓦面层(101)的板条组件组合的方式，来适应不同的应用需求，组合方式包括：板条组件圆周角相同且采用非等厚瓦面层(101)，所有板条组件圆周角相同且底部采用非等厚瓦面层(101)。

8.根据权利要求2所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，轴承的另一种组合方式，除底部采用非等厚瓦面层(101)的板条组件，剩余的均采用等厚瓦面层(101)的板条组件，且底部板条组件的圆周角比其余板条组件的圆周角大。

9.根据权利要求1所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述轴承安装在因船舶推进轴系螺旋桨轴倾斜导致轴承偏载场合中的应用。

10.根据权利要求1所述的一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，其特征在于，所述瓦面层(101)包括：耐磨与弹性缓冲层、散热与抗静电层和防腐蚀与隔音层；

技术总结
本发明涉及滑动轴承技术领域，公开了一种基于瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承，包括：组成机构，用于减小应力集中的目的，所述组成机构包括轴承壳体、转轴、板条组件，所述板条组件均设置在所述轴承壳体的内部，所述转轴设置在所述轴承壳体的中部，用于共同承担以减少轴承载荷；锁止机构，其设置在所述轴承壳体的内部，用于快速将板条组件与轴承壳体连接，允许根据不同应用需求进行灵活组合，便于更换和维护操作。通过采用瓦面层非等厚设计的水润滑径向轴承能随载荷增加逐渐加厚瓦面层，从而增大接触面积和减小应力集中。这种设计有效解决了传统等厚瓦面层在偏载下易发生的局部变形、应力集中和严重磨损问题。

技术研发人员：刘湘明,邱湘瑶,陈海龙,邵志江,王慧羚,张聪,欧阳武
受保护的技术使用者：广东擎洋动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2