Подшипниковый узел гребного вала Советский патент 1981 года по МПК B63H23/36 

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым подшипниковым узлам гре ных валов. Известен подшипниковый узел гребного вала, содержащий концентрически расположенную внутри дейлвудной трубы втулку 1. Наиболее близким к предлагаемому является подшипниковый узел гребного вала, содержащий охватывающую последний концентрически расположенную внутри дейдвудной трубы втулку со сквозным продольным пазом на наружной поверхности 2. Недостатком известных конструкций явля4тся высокая радиальная жесткость узла, приводящая к перекосу гребного вала в подшипнике. Цель изобретения - повышение надежности путем снижения ра/1иальной жесткости подптп иикового узла. 11 С1:1и:1С11ная ноль достигается тем, что узел i-(.:u fci4i. 110 MOHi.iiii-ii мере, олной гшастиной. ложенной в продольном пазу, упруго деирующейся в поперечном направлении, я из условия (, Q величина деформации пластины в вертикальной плоскости, проходящей .через центральную ось втулки; ,/ - величина деформагиш пластины в плоскости, проходящей через центральную ось и радиус втулки и расположенной между упомянутой вертикальной плоскостью и плоскостью, про.чодящей через -центральную ось втулки и ее радиус, пересекающий боковую кромку пластины; - величина деформации пластины в плоскости, проходящей через ценральную ось втулки и се радиус, пе(1есекаю1ций ооковую кромку пластины . 3 при этом ширина паза больше радиуса направляющей втулки, а его глубина выбрана из условияг 4 - , где Д - глубина паза; li(}- толщина пластины, измеренная в вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось втулки. Кроме того, упомянутая пластина расположена (жмметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось |Втулки. При этом боковые кромки пластины отогну ты в сторону внутренней поверхности дейдвудной tpy6ы и раоюложены в контакте с послед ней. Кроме того, толпшна пластинь выбрана из условия ..li. где til - толщина сечения пластины в плоскос ти, проходящей через центральную ось втулки и расположенной между упомянутой вертикальной плоскостью и плоскостью, проходящей через центральнзгю ось втулки и ее радиус пересекаюшэий кромку пластины; fl - толщина сечения пластины в плоскос ти, проходящей через центральную . ось втулки и ее радиус, пересекающий боковую кромку пластины. При этом упомянутый узел содержит две пластины, установленные одна над другой, причем одна из боковых кромок каждой пластины отогнута в сторожу внутренней поверхности дейдвудной трубы и расположена в контакте с последней. На фиг. 1 представлен подшипниковый узел гребного вала, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, продольный разрез; на фиг. 3 - вариант вьшолнения. подишпникового узла, попереч ньш разрез; на фиг. 4 - то же, продольный разрез; на фиг. S - другой вариант вьшолнения подшипникового узла, поперечный разрез. i Подапипниковый узел гребного вала содержит втулку 1, концентрически расположенную внутри дейдаудной трубы 2. На наружной поверхности втулки 1 вьшолнен сквозной продол ный паз 3, в котором установлена пластина 4. 1Во втулку 1 с направляющей 5 ее наружной поверхности установлен гребной вал 6 с гребным аннтом 7, имеющим ступицу 8. Пластина 4 уложена на опорные элементы 9 таким образом, что может упруго деформироваться в поперечном направлении на величину о . Глу биая сквозного продольного паза 3 обозначена через Ь. , а толщина пластины 4 в вертикальной плоскости (проекции И), проходя через центральную QCb 10 втулки 1, через Vlo . Ширина сквозного продольного паза 3 по направляющей 5 обозначена через К-. В подшипниковом узле (фиг. 3) пластина 12 расположена симметрично относительно вертикальной плоскости (проекции 11), проходящей через центральную ось 10 втулки 1. Кроме того, боковые кромки 13 пластины 12 отогнуты в сторону внутренней поверхности дейдаудной трубы 2, а толщина выполнена переменной по ширине. Максимальное значение толщины находится в вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось 10 втулки 1. и обозначено через f минимальное значение - через ii( , а промежуточное - через г., В другом варианте подшипникового узла (фиг. 5) внутри сквозного паза 3 расположены две пластины 14 и 15, установленные соответственно одна над другой, причем одна боковая кромка 13 каждой из пластин 14 и 15 отогнута в сторону внутренней поверхности дейдвудной трубы 2. При работе подшипникового узла статическая нагрузка от веса гребного винта 7 и гребного вала 6 воспринимается втулкой 1, ее внугренней поверхностью, расположенной ее нижней частью в районе сквозного продольного паза 3. Деформируясь, материал втулки 1 передает нагрузку через пластину 4, упруго деформирующуюся в поперечном направлении, опорным элементам 9, которые с свою очередь передают ее дейдвудной трубе 2 и дальше корпусу судна. В результате деформации пластины 4 и опорных элементов 9 внутренняя поверхность втулки 1 в районе сквозного продольного паза 3 деформируется в соответCTBiM с приложенной нагрузкой. При этом радиальная жесткость пластины 4 подбирается таким образом, что на всей длине втулки 1 гребной вал 6 не касается ее внутренней поверхности в районе паза 3. Во работы судовой силовой установки кроме статических нагрузок от веса гребного, вала 6 и винта 7 на подшипниковый узел действуют динамические нагрузки от гребного винта 7. За счет упругих свойств материала втулки 1 и пластины 4 часть нагрузки при передаче ее корпусу судна гасится. Деформация втулки 1 в зоне сквозного продольного паза 3 и шшстины 4 состоит из суммы деформаций в зависимости от вида приложенной нагрузки Оошамической и статической). Требование минимальной работоспособности подщипникового узла гребного вала состоит в том, чтобы пружина Л сквозного продольного паза 3 была больше значения деформации от статической нагрузки, характеризующейся величиной веса грибного вала 6 и винта 7. Величину р.адиальной жесткости пластины 4, опорных элементов 9 и втулки 1 в зоне паза 3 необходимо выбирать таким образом, чтобы при работе подыхипникового узла гребного вала деформация указанных элементов не приво дила бы к жесткому опиранию гребного вала 6 на дейдвудную трубу 2.

В подшипниковом узле (фиг. 3), толщина стенки пластины 12 выполненаПеременной по ширине с наибольшей толщиной Ьо проекШ и 11 вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось 10 (фиг. 4), а роль опорных элементов 9 вьшолняют боковые кромки 13. Это необходимо для обеспечения равномерного поля радиальной жесткости подшипникового узла гребного вала, так как при смешении равнодействующей нагрузки на подшипниковый узел под углом к вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось 10 втулки 1, например, при качке судна на волнении заданная радиальная жесткость должна сохраняться. А так как радиальная жёсткость подшипникового узла определяется жесткостью пластины 12, то для сохранения заданной радиальной жесткости пластинь 12 в определенном диапазоне ее ширины толщина пластины 12 выполнена переменной. Введение переменной толщины пластины 12 по ее цшрине изменяет экваториальный момент инерции пластины 12, а следовательно, ее поперечную жесткость в сечении.

В другом варианте подщипникового узла (фиг. 5) величина радиальной жесткости каждой из пластин 14 и 15 определяется ее геометрическими размерами и местом приложения нагрузки. Обеспечение равномерного поля радиальной жесткости подшипникового узла достигается за счет пластин 14 и 15, так как при смещении вектора нагрузки, например, при качке судна на волнении радиальная жесткость подшипникового узла без учета радиальной жесткости втулки 1 в зоне паза 3 складывается из радиальной жecтkocти пластин 14 и 15.

При действии вектора Нагрузки в вертикальной плоскости, проходяшей через центральную ось 10 втулки 1, радиальные жесткости пластин 14 и 15 равны при их симметричном расположении относительно упомянутой плоскости. Смещение вектора нагрузки подшипникового узла в одну из сторон, например в сторону неотогнутой боковой кромки 13 пластин 14, приводит к уменьшению радиальной жесткости пластины 14 и увеличению радиальной жесткости пластины 15. В то же время суммарная радиальная жесткость при соответствующем подборе геометрических размеров пластин 14 и 15 остается постоянной.

Предлагаемое изобретение позволяет снизить влияние перекоса гребного вала во втулке,

8744766

что увеличивает его несущую способность, а следовательно, работоспособность и его ресурс. Кроме того, снижение величины динамической составляющей реакции подшипникового S узла уменьшает вибрацию кормовой оконечности судна, тем самым улучшая условия судового экипажа.

Формула изобретения

10

1. Подшипниковый узел гребного вала, содержащий охватьшающую последний концентрически расположенную внутри дейдвудной трубы втулку со сквозным продольным пазом на наружной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения радиальной жecтkooти подшипникового узла, он снабжен, по мень-.

шей мере, одной пластиной, расположенной в продольном пазу, упруго деформирующейся, в поперечном направлении, исходя из условия

;t.

.где do - величина деформации пластины в вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось втулки; YJ - величина деформации пластины в плоскости, проходящей через центральную ось и радиус втулки и расположенной между упомянутс вертикальной плоскостью и плоскостью, проходящей через центральную ось втулки и ее радиус, пересекающий

боковую кромку пластины; Oi. - величина деформации пластины в плоскости, проходящей через центральную ось втулки и ее радиус, пересекающий боковую кромку плас-. тины,

при зтом ширина упомянутого паза больше раднуса направляющей втулки, а его глубина выбрана из условия

g

45

где А - паза;

f - толщина пластины, измеренная в вертикальной плоскости, проходящо} через центральную ось втулки. . 2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая пластина расположена симметрично относительно вер1ппсальн А плоскости, проходящей через центральную ось втулки.55

3. Узел по шт. I и 2, отличающий с я тем, что боковые кромки пластины отогнуты в сторону внутренней поверхшкли

дейдвуднон трубы и расположень в контакте с последней.

4. Узел по п. 3, отличающийся тем, что толщина пластины выбрана из условия

.

И

ii. толщина сечения пластины в плоскости, проходящей через пентральную ю ось втулки и расположенной между упомянутой вертикальной плоскостью и плоскостью, проходящей через центральную ось втулки и ее радиус, пересекающий боковую кромкуis

пластины;

111 - толщина сечения ПЛ;И.ТИ11Ы М И.ЬчКШти, проходящей lejwj цешральнун) ось втулки и ее радиус, пересекающий боковую кромку пластины. 5. Узел по п. 1, о т л и ч а ю П1 и и с я тем, что он содержит две пластины, установленные одна над другой, причем ojwa из боковых кромок каждой пластины отогнута в сторону внутренней поверхности дейдиудной трубы и {исположена в контакте с последней.

Источники информации, принятые во пнимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N .84738, кл. В 63 И 23/36, 1971.

2.Авторское свидетельство (,ССР № .545513, кл. В 63 ЗЗ/З, 1975 (прототип).

в