Опора гребного вала

 

Союз Советски к

Соцмалистическмк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ „ТВУ

4 I

// -" (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 23.07.79 (21) 2801163/27-11 (5! )М. Кл.

В 63 Н 23/36 с присоединением заявки М

Гооудерстеенный комитет

СССР (23) Приоритет по делом изобретений н открытий

Опубликовано 15. 05.81 Бюллетень 1!й 18

Дата опубликования описания 18 .05 .8 l (53) УДК 629.1,,037.3(088.8) .--...::,, I

А. В. Смыков, А. С. Кельзон, В. С. Гавртелов -"-и Т. Запасник

l

i (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) ОПОРА ГРЕБНОГО ВАЛА

10 0,015 В,, 15

Изобретение относится к судостроению, а именно к опорам судовых гребных валов .

Известна опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы(1)

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 приводит к повышению вибрации гребного вала и корпуса судна от динамических нагрузок.

Наиболее близким к предлагаемому является опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы (2), Недостатком его является сильная вибрация при работе.

Цель изобретения — снижение вибрации, передавасмой от гребного вала на опору.

Цель достигается тс.м, что втулка закреплена посредством,по меньшей мере одного опорного элемента, выпол. иена из упругого:.àòåðèàëà и расположена в дейдвудной трубе с зазором, при этом опорный элемент смещен отно-. сительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала!на величину, определяемую по формуле 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

Д) — 1 где P — суммарная масса гребного вала и винта;

С вЂ” радиальная жесткость втулки в месте зазора.

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 судовым двигателем. Вес гребного вала 3 и винта

4 воспринимается подшипником 2 через втулку 1, опорньы элемент 5 и дейдвудную трубу 6 и передается корпусу судна 7. Вес гребного вала 3 показан вектором F Началом вектора F являет50

Кроме того, опорный элемент закреплен на торцовой поверхности дейдвудной трубы, или расположен в зазоре между втулкой и дейдвудной трубой.

Число опорных элементов мажет рав5 няться двум, при этом они расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось rp еб ног о в ала.

Втулка может быть размещена в 10 упомянутой трубе концентрично, а опорный элемент может быть выполнен в виде цилиндрической трубы со сквозным продольным вырезам„расположенным симметрично относительно вертикальной 15 плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала, при этом площадь сектора упомянутой цилиндрической трубы со стороны гребного винта больше, чем с противоположной стороны, а цилиндрическая труба выполнена из эластичного материала.

В упомянутом зазоре может быть установлен, по меньшей мере, один упругий элемент. 25

На. фиг, 1 изображена опора гребного вала, продольный разрез;на фиг.2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— то же, продольный разрез (плоскость разреза проходит через опорный эле- 30 мент), выполненный согласно одной из модификаций устройства; на фиг ° разрез Б " Б на фиг. 3; на фиг. 5 то же, согласно второй модификации устройства; на фиг. 6 — то же, саг- 35 ласно третьей модификации устройства; на фиг, 7 — опора гребного вала, продольный разрез второй модификации устройства; на фиг. 8 — разрез В-В на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Г-Г 40 на фиг. 7„на фиг. 10 — опора гребно го вала, поперечный разрез, выполненный согласно четвертой модификации устройс тв а; ка фиг . I 1 — опора rp ебного

BGJIa> продольный разрез согласно чет- 45 вертого варианта устройства.

81 4 ся центр тяжести гребного вала 3, расположенный на оси 8 гребного вала

3. Внутренняя поверхность дейдвудной трубы 6 радиуса R имеет образующую

9, пересекающую вектор F. Между наружной поверхностью втулки 1 и образующей 9 имеется зазор а . При этом расстояние 6 по направляющей 10 (фиг. 2) внутренней поверхнссти дейдвудной трубы 6 от точки пересечения направляющей 10 с вектором

F до опорного элемента 5 измеряется центральным углом *> образованным двумя радиусами R . Один из упомянутых радиусов совпадает с вектором F a второй проходит через кромку 11 опорного элемента 5. Отсчет угла с производится от радиуса, совпадающего с вектором F . Опорный элемент 5 удерживается в зазоре 12 с помощью крепежных болтов 13 °

В модификации изобр тения, показанной на фиг. 3 и 4, опорный элемент 5 выполнен в виде сектора фланца 14 втулки 1. Крепление сектора фланца 14 к торцу дейдвуцнай 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 цлине втулки l.

Крепление планок 16 к дейдвудной 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 направлявшей 10 с вектором F.

В модификации изобретения, показанной на фиг. 6, опорный элемент 5 выполнен в виде цилиндрической трубы

17 с вырезом. Кромки 11 цилиндрической трубы 17 симметрично расположены относительно образующей 9, которая на фиг. 6 проектируется в точку, образованную пересечением направляющей

10 с вектором F.

B 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 са стороны гребного винта 4 площадь сектора цилиндрической трубы 17 ограничена центральным углом Р (фиг. 8), образованным

1 радиусами внутренней поверхности

5 82948 дейдвудной трубы 6, проходящими через кромки 11 цилиндрической трубы

17. На торце втулки 1, обращенном в противоположную сторону от гребного винта 4, площадь сектора цилинцрической трубы 17 ограничена центральным углом Р (фиг. 9),который больше угла 101.

В модификации изобретения, пока занной на фиг. 10 и 11, опорный эле- !0 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- 1$ пример,- в виде цилиндрических пружин и установленных в зазоре 12. Один иэ 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 гребного вала 3 и винта 4, а также динамическая — от работы гребного винта 4 за корпусом судна 7 воспринимается этой опорой. При этом нагрузка, цействуя через подшипник 2 на втулку !, деформирует ее в пределах упругой деформации. Деформация втулки 1 создает З0 податливость опоры в направлены действия нагрузки. Поэтому часть энергии тратится на деформацию втулки 1 а оставшаяся часть передается через опорный элемент 5 и дейдвудную трубу

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 40 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 4 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 греб ого вала 3. Этот угол 55 для подшипников скольжения обычно о находится в пределах 4+60, при обязательном условии работы подшипника 2

1 6 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 который необходимо сдвинуть кромку 11 опорного элемента 5 относительно точки пересечения вектора F с направляющей 1О>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 опорного элемента 5 опора работает как жесткая, поэтому необходимо опорный элемент 5 устанавливать таким 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. Поэтому для нормальной работы опоры гребного вала 3 необходимо предусмотреть, чтобы зазор b, 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 статическую деформацию, своей наружной поверхностью опускается на внутреннюю поверхность дейдвудной трубы 6, которая препятствует дальнейшей деформации втулки 1 ° Опора в этом случае начинает 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 е "o длине, тем самым создавая оптимальные условия для работы

8294

7 подшипника 2 и снижая его износ, В модификации изобретения, показанной на фиг. 3 и 4, опорный элемент 5, выполненный в виде сектора 14 втулки 1,. позволяет использовать деформацию не только самого фланца 14, но и деформацию тела втулки 1, свободного от опорного элемента 5, как конс льно закрепленного цилиндра. Болты 15 обеспечивают необходимую жесткость 10 крепления втулки 1 к дейдвудной тру бе 6. В модификации изобретения, показанной на фиг. 5, где опорный элемент 5 выполнен в виде двух планок

16, симметрично расположенных отно- !5 сительно. вектора F необходимая для обеспечения упругости опоры деформация втулки 1 происходит на участке межцу планками 16, ограниченном углом, равным двум *, В модифика- 20 ции изобретения, показанной на фиг.6, опорный элемент выполнен в виде цилиндрической трубы 17 со сквозным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно точки пере- 25 сечения направляющей 10 и вектора Г

Податливость опоры достигается за счет деформации участка втулки 1, расположенного между кромками 11 цилиндрической трубы 17. В модифика- 30 ции изобретения, показанной на фиг.8

Ф и 9, опорный элемент 5 выполнен в виде цилиццрической трубы 17, в которой сквозной продольный вырез выполнен неравномерным по длине втулки 1. Рас- 35 стояние межцу кромками цилиндрической трубы 17 со стороны гребного винта 4 меньше, чем это же расстояние между кромками ll с противоположной стороны цилиндрической трубы 17, Так 40 как податливость опоры достигается за счет деформации участка втулки, то из-за того, что расстояние между упомянутыми кромками 11 неравномерно по длине трубы 17, податливость опоры по длине будет переменной. Такая конструкция опорного элемента 5 дает возможность получить более равномерную просадку втулки 1 от нагрузки.

Втулка 1 у торца, обращенного к греб- 50 ному винту 4, нагружена больше, чем у противоположного торца втулки 1 из за консольного расположения винта 4.

Податливость части втулки I,oáðàùåíной к гребному винту 4,меньше, чем 55 у противоположной части. Податливость втулки 1 подбирается таким образом, чтобы она изменялась по длине втулки

81 .8

1 в соответствии с изменением нагрузки.

В модификации изобретения, показанной на фиг. 10 и 11, податливость опоры достигается за счет деформации втулки 1 между кромками 11 опорных элементов 5, выполненных в виде планок

16.Дополнительная податливость создается упругими элементами 18, выполненными в виде цилиндрических пружин.

Для выполнения условия с оо тв е тс твия между податливостью опоры и распределением нагрузки по ее длине упругие

1 элементы 18 различаются между собой упругими характеристиками. Модификация изобретения, показанная на фиг. 6, l содержит опорный элемент 5, выполненный в виде цилиндрической трубы 17, которая может быть выполнена из эластичного материала. В такой конструкции опоры податливость ее создается за счет податливости участка втулки !, находящегося между кромками 11 цилиндрической трубы 17> и за счет податливости материала опорного элемента 5.

Формула изобретения

l . .Опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы, о т л ич ающая с я тем, что, с целью снижения вибрации, передаваемой от гребного вала на опору, втулка закреплена посредс твом, по меньшей мер е> одного опорного элемента, выполнена 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

0 ) 0,015 К, 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

Р

A y

С где P — суммарная масса гребного вала и винта;

С вЂ” радиальная жесткость втулки в месте зазора °

9 8294

2. Опора по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что опорный элемент закреплен на торцовой поверхности дейдвудной трубы.

3. Опорапоп. 1, отличающ а я с я тем, что опорный элемент расположен в зазоре между втулкой и дейдвудной трубой.

4. Опора по пп, 1, 2 и 3, о т л ич а ю щ а я с я тем,что число опор- 0 .ных элементов равно двум,и они расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей

1 через продольную ось гребного вала.

l5

5. Опора по пп. 1 и 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что втулка размещена в упомянутой трубе концентрично, а опорный элемент выполнен в виде цилиндрической трубы со сквоз- 20 ным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно верти8I 1О кальной плоскости, проходящей через продольную ocb гребного вала.

6. Опорапоп. 5, отличающ а я с я тем, чтб площадь сектора упомянутой цилиндрической трубы со стороны гребного винта больше, чем с противоположной стороны.

7. Опора по пп. 5 и 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что цилиндрическая труба выполнена из эластичного материала.

8. Опора по пп. I — 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в упомянутом зазоре установлен, по меньшей мере, один упругий элемент.

Источники информации, принятые во внимание. при - экспертизе

I, Авторское свидетельство СССР

9 418378 кл. В 63 Н 23/36, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 384738, кл. В 63 H 23/36, 1971 (прототип).

829481

Составитель Ю, Таубер

Редактор М. Дылын Техред A. Савка Корректор М. Коста

Закаэ 2783 25 Тираж 489 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4