Опора гребного вала Советский патент 1981 года по МПК B63H23/36 

(54) ОПОРА ГРЕБНОГО ВАЛА

Изобретение относится к судострое нию, а именно, к опорам судовых греб ных валов . Известна опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвуд ной трубы (Г Недостатком устройства является высокая жесткость опоры гребного вала, что влечет за собой снижение работоспособности подшипников за счет неравномерного распределения нагрузок по длине опоры, а также при водит к повышению вибрации гребного вала и корпуса судна от динамических нагрузок. Наиболее близким к предлагаемому является опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, распопоженную внутри дейдвуд ной трубы jj. Недостатком его является сильная вибрация при работе. Цель изобретения - снижение вибра ции, передаваемой от гребного вала на опору. Цель достигается тем, что втулка закреплена посредством,по меньшей мере., одного опорного элемента, выпол иена из упругого материала и расположена в дейдвудной трубе с зазором, при этом опорный элемент смещен относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала,на величину, определяемую по формуле ,015 R, где R - внутренний радиус дейдвудной трубы, а величина зазора между дейдвудной трубой и втулкой в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала, определяется из условия , где Р - суммарная масса гребного вала и винта; С - радиальная жесткость втулки в месте зазора.

38294814

Кроме того, опорный элемент за-ся тяжести гребного вала 3,

креплен на торцовой поверхности дейд- расположенньш на оси 8 гребного вала

нудной трубы, или распааожен в зазоре между втулкой и дейдвудной трубой.

Число опорных элементов может рав- .9, пересекающую вектор F. Между наружняться двум, при этом они расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала.

Втулка может быть размещена в ю дейдвудной трубы 6 от точки переупомянутой трубе концентрично, а опор-сечения направляющей 10 с вектором ный элемент может быть вьшолнен вF до опорного элемента 5 измеряется виде цилиндрической трубы со сквозным.центральным углом oi-j образованным продольным вырезом, расположенным сим-двумя радиусами R . Один из упомянутых метрично относительно вертикальной isрадиусов совпадает с вектором F, а плоскости, проходящей через продольнуювторой проходит через кромку 11 опорось гребного вала, при этом площад.ьного элемента 5, Отсчет угла оС сектора упомянутой цилиндрическойпроизводится от радиуса, совпадающего трубы со стороны гребного винта больше,с вектором F . Опорньш элемент 5 чем с противоположной стороны, а ци- 20удерживается в зазоре 12 с помощью

линдрическая труба выполнена из.эластичного материала.

В упомя утсм зазоре может быть установлен, по меньшей мере, один упругий элемент.

На фиг. 1 изображена опора гребного вала5продольный разрез;на фиг.2разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 то же, продольный разрез (плоскость разреза проходит через опорный элемен1) 5 выполненный согласно одной из модификаций устройства; на фиг. 4 разрез В - Б на фиг. 3; на фиг. 5 то же, согласно второй модификации устройства; на фиг. 6 - то же, согласно третьей модификации устройства; на фиг. опора гребного вала, продольный разрез второй модификации устройства; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 10 - опора гребного вала,поперечный разрез, выполненны согласно четвертой модификации устройства; на фиг. II - опора гребного вала, продольный разрез согласно четвертого варианта устройства. Опора гребного вала содержит втулку 1 (фиг. 1), внутри которой расположен подшипник 2, на который опирается гребной вал 3. На кормовой конец гребного вала 3 насажен гребной винт 4, являющийся судOBbW двигателем. Вес гребного вала 3 и винта 4 воспринимается подшипником 2 через втулку 1 , опорны,; элемент 5 и дейдвудную трубу 6 и передается корпусу судна 7. Вес гребного вала 3 показан вектором F, Началом вектора F являет3, Внутренняя поверхность дейдвудкой трубы 6 радиуса R имеет образующую

ной поверхностью втулки 1 и образующей 9 имеется зазор л . При этом расстояние t по направляющей 10 (фиг. 2) внутренней поверхности

крепежных болтов 13.

В модификации изобретения, показанной на фиг. 3 и 4, опорный элемент 5 выполнен в виде сектора фланца 14 втулки 1 . Крёплени:е сектора фланца 14 к торцу дейдвудной трубы 6 осуществляется с помощью болтов 15.

В другой модификации изобретения, показанной на фиг. 5, опорный элемент

5 выполнен в виде двух планок 16, длина которых равна длине втулки 1. Крепление планок 16 к дей 1вудной трубе 6 и втулке 1 обеспечивается крепежными болтами 13. При этом планки

16 расположены симметрично относительно образующей 9, которая на чертеже проектируется в точку, образованную пересечением направляющей 10 с вектором F.

Б модификации изобретения, показанной на фиг. 6, опорный элемент 5 выполнен в виде цилиндри геск.ой трубы 17 с вырезом. Кромки 11 цилиндрической трубы 17 симметрично расположены относительно образующей S, которая на фиг. 6 проектируется в точку, образованную пересечением направляющей 10 с вектором F. в модификации изобретения, показанной на фиг. 7, 8 и 9, цилиндрическая труба 17 выполнена со сквозным продольным вырезом, ширина которого изменяется по длине трубы 17. На торце втулки 1 со стороны гребного винта 4 площадь сектора 1щлиндрической трубы 17 ограничена центральным углом (Ь (фиг. 8), образованным радиусами внутренней поверхности 5 82948 дейдвудной трубы 6, проходящими через кромки 1I цилиндрической трубы 17. На торце втулки 1 обращенном в противоположную сторону от гребного винта 4, площадь сектора циливдри-s ческой трубы 17 ограничена центральным углом (%(фиг, 9),который больше . угла jb,,. В модификации изобретения, покат занной на фиг, 10 и 11, опорный эле-10 мент 5 выполнен в виде двух планок 16, прикрепленных к дейдвудной трубе 6 и втулке 1 с помощью крепежных болтов 13. В зазоре 12 установлены два упругих элемента 18, выполненных на-15 пример, в виде цилиндрических пружин и установленных в зазоре 12. Один из упругих элементов 18 установлен у торца втулки 1, обращенного к гребному винту 4, а другой - у противо-20 положного торца втулки 1. При работе опоры гребного вала 3 статическая нагрузка от веса греб- ного вала 3 и винта 4, а также динамическая - от работы гребного вин-25 та 4 за корпусом судна 7 воспринимается этой опорой. При этом нагрузка, действуя через подшипник 2 на втулку 1, деформирует ее в пределах упругой деформации. Деформация втулки 1 создает30 податливость опоры в направлении действия нагрузки. Поэтому часть энергии тратится на деформацию втулки 1, а оставшаяся часть передается через опорный элемент 5 и дейдвудную трубу35 6 корпусу судна 7. Так как на втулку 1 действуют переменные и различные по характеру нагрузки, она испытывает сложное нагружение (растяжение, изгиб и кручение) , опорный элемент 5 жестко крепится к втулке 1 и дейдвудной трубе 6 с помощью крепежных болтов 13. Во время работы гребного вала 3 в подшипнике 2 вектор приложения нагрузки,согласно гидродинамической теории смазки,поворачивается и устанавливается под углом к вертикали. При этом величина и направление этого угла зависят от режима работы подшипника 2 (числа оборотов гребного вала ° 3, величины радиального зазора между гребным валом 3 и подшипником 2, материала смазки и направления нагрузки) и направления вращения гребного вала 3. Этот угол для подшипников скольжения обычно находится в пределах 4+60, при обязательном условии работы подшипника 2 16 в режиме жидкостного трения. В нашем случае, кроме условия режима жидкостного трения, необходимо, чтобы вектор приложения нагрузки не нахоДился в зоне опорного элемента 5. При действии вектора нагрузки в зоне опорного элемента 5 деформация втулки 1, а следовательно и податливость опоры, отсутствует и опора работает как жесткая. Минимальным углом, на кото- . рый необходимо сдвинуть кромку И опорного элемента 5 относительно точки пересечершя Вектора F с направляющей Ю внутренней поверхности дейдвудной трубы является 5 . При такой установке опорного элемента 5 при минимально возможном отклонении вектора нагрузки опора работает как упругая. При совпадении вектора нагрузки на подшипник 2 с телом опорно- го элемента 5 опора работает как жесткая, поэтому необходимо опорный элемент 5 устанавливатьтаким образом, чтобы исключить такую возможность во всем диапазоне работы гребного вала 3 и подшипника 2. Деформация .втулки 1 состоит из деформации от статической нагрузки и динамической. Поэ- . тому для нормальной работы опоры гребного вала 3 необходимо предусмотреть, чтобы зазор & между втулкой 1 и дейдвудной трубой 6 был больше статической посадки втулки 1 от веса гребного вала 3 и винта 4, характеризующей деформацию втулки 1 от статической нагрузки. Если это условие не выполнено, то втулка 1, получив статическум деформацию, своей наружной поверхностью опускается на внутреннюю поверхность дейдвудной трубы 6, которая препятствует дальнейшей деформации втулки I. Опора в этом случае качинает работать как жесткая и поставленная цель не будет достигнута, Консольное нагружение гребного вала 3 приводит к его изгибу в районе опоры. В случае жесткой опоры подшипник 2 не следит за осью 8 гребного вала 3 и его образующая остается параллельной образующей 9 дейдвудной трубы 6. В предлагаемом решении из-за деформации-втулки 1 образующая подшипника 2 следит за упругой осью 8 гребного вала 3 и повторяет его изгиб. При таком слежении нагрузка на подшипник. 2 равномерно распределяется по его длине, тем самым создавал оптимальные условия для работы

подшипника 2 и снижая его износ. В модификации изобретения, показанной на фиг, 3 и 4, опорный элемент 5, вьтолненный в виде сектора 14 втулки 1 ,. позволяет использовать деформа цию не только самого фланца 14, но и деформацию тела втулки 1, свободного от опорного элемента 5, как консольно закрепленного цилиндра. Болты 15 обеспечивают необходимую жесткость

крепления втулки 1 к де1 цвудной тру бе 6. В модификации изобретения, показанной на фиг. 5, где опорный элемент 5 выполнен в виде двух планок 16, симметрично расположенных относительно. вектора F, необходимая дпя обеспечения упругости опоры деформация втулки 1 происходит на учаске между планками 16, ограниченном углом, равным двум oL. В модификации изобретения, показанной на фиг,6 опоршой элемент выполнен в виде цилиндрической трубы 17 со сквозным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно точки пересечения направляющей 10 и вектора F Податливость опоры достигается за счет деформации участка втулки 1, расположенного мезвду кромками 1I цилиндрической трубы 17. В модификации изобретения, показанной на фиг. 8 и 9, опорный элемент 5 выполненв виде циливдрйческой трубы 17, в которой сквозной продольный вырезвыполн неравномерным по длине втулки 1 . Ра;сстояние мелиу кромками цилиндрической трубы 7 со стороны гребного винта 4 меньше, чем это же расстояние медну кромками 11 с противоположной стороны цилиндрической трубы 17, Так как податливость опоры достигается за счет деформации участка втулки, то из-за того, что расстояние между 1шомянутыми кромками М неравномерно по длине трубы 17, податливость опоры по длине будет переменной. Такая констрз ция опорного элемента 5 дает возможность ползтайть более равнмерную просадку втулки 1 от нагрузки Втулка I у торца,обращенного к гребному винту 4, нагружена больше, чем у противоположного торца втулки 1 изза консольного расположения винта 4. Податливость части втулки 1,обращенной к гребному винту 4, меньше, чем у противоположной части. Податливост втулки I подбирается таким образом, чтобы она изменялась по длине втулки

1 в соответствии с изменением нагрузк В модификации изобретения, показанной на фиг, 10 и 11, податливость опоры достигается за счет деформации втулки 1 мелду кромками 11 опорных элементов 5, вьшолненных в виде планок 16.Дополнительная податливость создается упругими элементами 18, выполненными в виде цилиндрических пружин. Для вьшолнения условия соответствия между податливостью опоры и распреде лением нагрузки по ее длине упругие элементы 18 различаются между собой угфугими характеристиками. Модификация изобретения, показанная на фиг. 6, содержит опорный элемент 5, выполненный в виде цилиндрической трубы 17, которая может быть выполнена из эластичного материала, В тако конструкции опоры податливость ее создается за счет податливости участка втулки 1, находящегося между кромками 11 цилиндрической трубы 17, и за счет податливости материала опорного элемента 5,

Формула изобретения

I, Опора гребного вала, содержаща втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвуднрй трубы, отличающаяся тем, что, с целью снижения вибрации, передаваемой от гребного вала на опору, втулка закреплена посредством, по меньшей Mep одного опорного элемента, вьтолнена из упругого материала и расположена в дейдвудной трубе с зазором, при этом опорный элемент смещен относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала, на величину, определяемую по формуле

,015 R ,

где R - внутренний радиус дейдвудной трубы, а величина зазора между дейдвудной трубой и втулкой в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала, определяется из условия

где Р - суммарная масса гребного вал

и винта;

С - радиальная жесткость втулки в месте зазора.

2, Опора по п. 1, отличающаяся тем, что опорный элемент закреплен на торцовой поверхности дейдвудной трубы.

3, Опора поп, 1, отлича rant а я с я тем, что опорный элемент расположен в зазоре между втулкой и дейдвудной трубой. .

в виде цилиндрической трубы со сквоз ным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно верти2948110

кальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала.

15 мере, один упругий элемент.

Источники информации, принятые во вш1мание при экспертизе

I, Авторское свидетельство СССР № 418378, кл. В 63 Н 23/36, 1972. 20 2. Авторское свидетельство СССР 384738, кл. В 63 Н 23/36, 1971 (прототип).

г

ОСХХУУУЧЛуУГАУУУ ЛЖ)

V cVYxX Vy

( f flit ( f г I: f г I

/

i/ХхХХХХХлХЗ

/IL f

//У////У//////

Фи9. У

fl-fi

Фи-г. &

Фиа. 3

Б-Б

фиг.

Ф11г.5

Фаг 6

ui . UL t WCNXVO

A/// //////////

4

V

. j.

У- - V X УХУ V X yy A A/

Ш

S

.grx

v

j f //

/

УУ7.

9///yyi/ I I f j I I

ji iVi зггд

r//// A////////1 и I

. л / у V у ... IY . . .

11 I I 11 t ( I J I III II

TTJl

ШШ

1 -«Фи-гЬ

Фиг 9

Л///////////7///1//Л

уууу$ :УУухххУххАл

Фu.