Опора гребного вала

Союз Советски кСоцмалистическмкреспублик О П И С А Н И Е 1)829481ИЗОБРЕТЕН ИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬТВУ(23) Приоритет по делам изобретений н открытийОпубликовано 15. 05.81,. Бюллетень Рй 18 Дата опубликования описания 8,05,8 1(54) ОПОРА ГРЕБНОГО ВАЛА 10 В)0,015 В Изобретение относится к судостроению, а именно к опорам судовых гребных валов,Известна опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы(11Недостатком устройства являетсявысокая жесткость опоры гребноговала, что влечет за собой снижениеработоспособности подшипников засчет неравномерного распределениянагрузок по длине опоры, а также приводит к повышению вибрации гребноговала и корпуса судна от динамическихнагрузок.Наиболее близким к предлагаемомуявляется опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы 12 1,Недостатком его является сильнаявибрация при работе.Цель изобретения - снижение вибрации, передавасмой от гребного валана 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 отно-. сительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного валана величину, определяемую по формуле где К - внутренний радиус цейдвуднойтрубы, а величина зазора между дейдвудной трубой и втулкой в вертикальнойплоскости, проходящей через продольнуюось гребного вала, определяется изусловия РА 3 -где Р - суммарная масса гребного валаи винта;С - радиальная жесткость втулки вместе зазора, 829489к оми тета С акаэ 2783 25 Тираж 4 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений 113035, Москва, Ж, Рписное ткрыти скад н д илиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, ПроектнОпора 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, опорно элеМент 5 и дейдвудную трубу 6 и передается корпусу судна 7. Вес гребного вала 3 показан вектором Г, Началом вектора Г являет 50 Кроме того, опорный элемент закреплен на торцовой поверхности дейдвудной трубы, или расположен в зазоремежду втулкой и дейдвудной трубой.Число опорных элементов может рав 5няться двум, при этом они расположенысимметрично относительно вертикальнойплоскости, проходящей через продольнуюось гребного вала.Втулка может быть размещена в 10упомянутой трубе концентрично, а опорный элемент может быть выполнен ввиде цилиндрической трубы со сквознымпродольным вырезом расположенным симметрично относительно вертикальной 15плоскости, проходящей через продольнуюось гребного вала, при этом площадьсектора упомянутой цилиндрическойтрубы со стороны гребного винта больше,чем с противоположной стороны, а цилиндрическая труба выполнена из эластичного материала.В упомянутом зазоре может бытьустановлен, по меньшей мере, одинупругий элемент, 25На фиг, 1 изображена опора гребного нала,.продольный разрез;на фиг.2 -разрез А-А на Фиг, 1; на фиг. 3 -то же, продольный разрез (плоскостьразреза проходит через опорный элемент), выполненный согласно одной измодификаций устройства 1 на фигразрез Б " Б на Фиг, 3; на фиг. 5то же,согласно второй модификацииустройства; на Фиг. 6 - то же, согласно третьей модификации устройства;на Фиг, 7 - опора гребного вала,продольный разрез второй модификацииустройства; на Фиг, 8 - разрез В-Вна Фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Г-Г 40на фиг. 7 на Фиг. 10 - опора гребного вала, поперечный разрез, выполненныйсогласно четвертой модификации устройства; ка фиг. 11 - опора гребноговала, продольный разрез 1 согласно четвертого варианта устройства. 81 4ся центр тяжести гребного вала 3,расположенный на оси 8 гребного вала3, Внутренняя поверхность дейдвуднойтрубы 6 радиуса Р имеет образующую9, пересекающую вектор Г, Между наружной поверхностью втулки 1 и образующей 9 имеется зазор д . При этомрасстояние 5 по направляющей 10(фиг. 2) внутренней поверхнсстидейдвудной трубы 6 от точки пересечения направляющей 10 с векторомГ до опорного элемента 5 измеряетсяцентральным углом о 1 1 образованнымдвумя радиусами К . Один из упомянутыхрадиусов совпадает с вектором Г, авторой проходит через кромку 11 опорного элемента 5. Отсчет угла спроизводится от радиуса, совпадающегос вектором Г . Опорный элемент 5удерживается в зазоре 12 с помощьюкрепежных болтов 13В модификации изобретения, показанной на Фиг, 3 и 4, опорный элемент 5 выполнен в виде сектора фланца 14 втулки 1. Крепление секторафланца 14 к торцу дейдвуцной трубы6 осуществляется с помощью болтов 15.В другой модификации изобретения,показанной на фиг, 5, опорный элемент5 выполнен в виде двух планок 16,длина которых равна цлине втулкиКрепление планок 16 к дейдвудной трубе 6 и втулке 1 обеспечивается крепежными болтами 13, При этом планки16 расположены симметрично относительно образующей 9, которая на чертежепроектируется в точку, образованнуюпересечением направляющей 10 с вектором Г.В модификации изобретения, показанной на фиг. 6, опорный элемент 5выполнен в виде цилиндрической трубы17 с вырезом. Кромки 11 цилиндрической трубы 17 симметрично расположеныотносительно образующей 9, котораяна фиг. 6 проектируется в точку, образованную пересечением направляющей10 с вектором Р,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. Наторце втулки 1 со стороны гребного винта 4 площадь сектора цилиндрической трубы 17 ограничена центральным углом Д (Фиг. 8), образованным радиусами внутренней поверхности5 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 цилиццрической трубы 17 ограничена центральным углом Ъ, (фиг. 9),который больше угла )Ъ,.В модификации изобретения, пока занной на фиг. О и 11, опорный эле О 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 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 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 вин та 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 30 податливость опоры в направлении действия нагрузки. Поэтому часть энергии тратится на деформацию втулки 1, а оставшаяся часть передается через опорный элемент 5 и дейдвудную трубу З 5 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 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 обычно0находится в пределах 4+60, при обязательном условии работы подшипника 2 1 6в 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 Г с направляющей Овнутренней 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 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. Поэтому для нормальной работы опоры гребного вала 3 необходимо предусмотреть, чтобы зазор А 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 1Опора 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 его длине, тем самым создавая оптимальные условия для работы82947подшипника 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 1 О крепления втулки 1 к дейдвудной тру бе 6. В модификации изобретения, показанной на фиг. 5, где опорный эле" мент 5 выполнен в виде двух планок 16, симметрично расположенных отно сительно. вектора Р, необходимая для обеспечения упругости опоры деформация втулки 1 происходит на участке межцу планками 16, ограниченном углом, равным двум , В модифика ции изобретения, показанной на фиг.6, опорный элемент выполнен в виде цилиндрической трубы 17 со сквозным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно точки пере сечения направляющей 10 и вектора Р Податливость опоры достигается за счет деформации участка втулки 1, расположенного мезду кромками 11 цилиндрической трубы 1. В модифика ции изобретения, показанной на фиг,8 и 9, опорный элемент 5 выполнен в виде цилиццрической трубы 17, в которой сквозной продольный вырезвыполнен неравномерным по длине втулки 1Рас стояние межцу кромками цилиндрической трубы 17 со стороны гребного винта 4 меньше, чем это же расстояние мезду кромками 11 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 1 неравномерно по длине трубы 17, податливость 45 опоры по длине будет переменной. Такая конструкция опорного элемента 5 дает возможность получить более равномерную просадку втулки 1 от нагрузки. Втулка 1 у торца 1 обращенного к греб ному винту 4, нагружена больше, чем у противоположного торца втулки 1 из за консольного расположения винта 4. Податливость части втулки 1 обращенной к гребному винту 4,меньше, чем 55 у противоположной части. Податливость втулки 1 подбирается таким образом, чтобы она изменялась по длине втулки 81 .81 в соответствии с изменением нагрузки. В модификации изобретения, показанной на фиг. О и 11, податливость опоры достигается за счет деформации Втулки 1 мезду кромками 11 опорных элементов 5, выполненных в виде планок 16,Дополнительная податливость создается упругими элементами 18, выполненными в виде цилиндрических пружин. Для выполнения условия соответствия между податливостью опоры и распределением нагрузки по ее длине упругие1 элементы 18 различаются между собой упругими 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 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 изобретения1. Опора гребного вала, содержащая втулку с подшипником, расположенную внутри дейдвудной трубы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения вибрации, передаваемой от гребного вала на опору, втулка закреплена посредством, по меньшей мере 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 формуле0)0,015 К,где В - внутренний радиус дейдвудной трубы, а величина зазора между дейдвудной трубой и втулкой в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала, определяется из условияРА ЭСгде Р - суммарная масса гребного валаи винта;С - радиальная жесткость втулкив месте зазора9 82942. 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. Опора по п. 1, о т л и ч а ющ 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 .ных элементов равно двум .и они расположены симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось гребного вала. 155, Опора по пп. 1 и 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что втулка размещена в упомянутой трубе концент. рично, а опорный элемент выполнен в виде цилиндрической трубы со сквоз ным продольным вырезом, расположенным симметрично относительно верти 81 1 Окальной плоскости, проходящей черезпродольную ось гребного вала.6. Опора по п. 5, о т л и ч а ющ а я с я тем, чтб площадь сектораупомянутой цилиндрической трубы состороны гребного винта больше, чемс 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. 1 - 6, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в упомянутом зазоре установлен, по меньшеймере, один упругий элемент,Источники информации,принятые во внимание.при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 418378, кл. В 63 Н 23/36, 1972.2, Авторское свидетельство СССРУ 384738, кл. В 63 Н 23/36, 1971