推力轴承及船舶推进器的制作方法

1.本发明涉及船舶推进系统技术领域，尤其涉及一种推力轴承及船舶推进器。


背景技术：

2.船舶推进系统包括动力装置与推进器，船舶推进系统的工作过程为，动力装置输出的动力传递给推进器，推进器产生的推力传递给船体，进而推动船体航行；其中，推进器的推力轴在传动过程中，一方面要受到轴向力，另一方面还会受到径向力，而现有推力轴上的轴承难以同时承受轴向力与径向力，易导致推力轴的磨损，从而影响船舶推进系统的稳定运行。


技术实现要素：

3.本发明提供一种推力轴承及船舶推进器，用以解决或改善现有推进器上的轴承存在难以同时承受轴向力和径向力而造成推进器磨损的问题。
4.本发明提供一种推力轴承，包括：壳体、定子磁钢组件及转子磁钢组件；所述壳体呈筒状，所述壳体用于与船体连接；推力轴用于与壳体转动连接，所述壳体的轴线与所述推力轴的轴线重合；所述定子磁钢组件呈环状，所述定子磁钢组件设于所述壳体内，所述定子磁钢组件与所述壳体的内侧壁连接；所述定子磁钢组件包括多个第一磁体，多个所述第一磁体沿所述壳体的轴线方向排布，任意相邻两个所述第一磁体的磁性相反；所述转子磁钢组件呈环状，所述转子磁钢组件设于所述壳体内，所述转子磁钢组件用于与所述推力轴的外侧壁连接；所述转子磁钢组件包括多个第二磁体，多个所述第二磁体沿所述壳体的轴线方向排布，任意相邻两个所述第二磁体的磁性相反；所述定子磁钢组件的内径大于所述转子磁钢组件的外径，多个所述第一磁体与多个所述第二磁体一一对应设置，所述第一磁体的磁性与所述第一磁体对应的所述第二磁体的磁性相反。
5.根据本发明提供的一种推力轴承，所述第一磁体沿所述壳体的轴线方向的宽度等于所述第二磁体沿所述壳体的轴线方向的宽度。
6.根据本发明提供的一种推力轴承，所述壳体包括：罩筒、第一端盖与第二端盖；所述第一端盖与所述罩筒的一端可拆卸式连接，所述第二端盖与所述罩筒的另一端可拆卸式连接。
7.根据本发明提供的一种推力轴承，所述罩筒包括：罩筒本体与连接部；所述罩筒本体与所述连接部的一端连接，所述连接部的另一端沿背离所述罩筒本体的一侧延伸，所述连接部的另一端用于与所述船体可拆卸式连接。
8.根据本发明提供的一种推力轴承，所述第一端盖与所述第二端盖结构相同，均包括盖合部与嵌入部；所述盖合部的一端与所述罩筒的端面可拆卸式连接，所述盖合部的一端与所述嵌入部的一端连接，所述嵌入部的另一端伸入所述罩筒内，所述嵌入部与所述罩筒的内侧壁连接。
9.根据本发明提供的一种推力轴承，所述第一端盖与所述转子磁钢组件之间的间隙
小于所述第一磁体沿所述壳体的轴线方向的宽度；所述第二端盖与所述转子磁钢组件之间的间隙小于所述第一磁体沿所述壳体的轴线方向的宽度。
10.根据本发明提供的一种推力轴承，所述推力轴承还包括：套管；所述套管用于套设于所述推力轴上，所述套管设于所述壳体内；所述套管的内径小于所述推力轴的外径；所述转子磁钢组件与所述套管的外侧壁连接。
11.根据本发明提供的一种推力轴承，所述推力轴承还包括：定位组件；所述定位组件设于所述壳体的两端，所述定位组件设于所述壳体与所述推力轴之间，所述定位组件的一端与所述壳体连接，所述定位组件的另一端朝向靠近所述推力轴的一侧延伸，所述定位组件的另一端用于与所述推力轴滑动连接。
12.根据本发明提供的一种推力轴承，所述定位组件包括：滑动轴承；所述滑动轴承的轴承座与所述壳体连接，所述滑动轴承的轴瓦用于与所述推力轴的外侧壁滑动连接。
13.本发明还提供一种船舶推进器，包括：螺旋桨、推力轴及如上所述的推力轴承；所述螺旋桨与所述推力轴的一端连接，所述推力轴承套设于所述推力轴上，所述推力轴的另一端用于与动力装置连接；所述推力轴承的壳体用于与船体连接。
14.本发明提供的推力轴承及船舶推进器，通过设置定子磁钢组件与转子磁钢组件，在动力装置通过推力轴驱动螺旋桨转动时，螺旋桨对水流产生作用力，水流对螺旋桨产生反作用力，该反作用力即为推力，推力的方向为推力轴的轴线方向，推力轴在推力的作用下沿推力轴的轴线方向相对于壳体产生一定的偏移，即第一磁体与第二磁体形成错位，由于第一磁体的磁性与第一磁体对应的第二磁体的磁性相反，则在第一磁体与第二磁体形成错位的情况下，以第一个第一磁体、第二个第一磁体及第一个第二磁体为例，第一个第一磁体与第一个第二磁体之间产生吸力，第二个第一磁体与第一个第二磁体之间产生斥力，吸力和斥力形成一个合力，壳体在合力的作用下沿推力的方向移动，进而带动船体沿推力的方向运动，可以理解的是，船体在由静止状态启动、加速行驶或减速行驶时，推力轴才会与壳体产生一定的偏移，而当船体的行驶速度趋于匀速时，第一磁体与第二磁体处于平衡状态，即推力轴与壳体之间无偏移；与此同时，由于转子磁钢组件在磁力的作用下悬浮于定子磁钢组件内，则推力轴在转动的过程中，推力轴始终能够与壳体保持间隙，减小了推力轴在转动过程中的摩擦力，降低了推力轴在转动过程中的噪音与推力轴的磨损，当船体在推力轴的径向方向出现振动时，壳体与推力轴之间的间隙能够有效抵消振动，从而保证推力轴的稳定转动，本实施例所示的推力轴承既能承受轴向方向的推力，还能够承受径向方向的剪切力，减少了推力轴的磨损，提升了推力轴运行的稳定性，延长了推力轴的使用寿命。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明提供的推力轴承的结构示意图之一；
17.图2是本发明图1在a-a方向上的剖视结构示意图；
18.图3是本发明提供的推力轴承的结构示意图之二；
19.图4是本发明提供的定子磁钢组件与转子磁钢组件处于平衡状态时的结构示意图；
20.图5是本发明提供的定子磁钢组件与转子磁钢组件处于错位状态时的结构示意图；
21.附图标记：
22.1：壳体；11：罩筒；111：罩筒本体；112：连接部；12：第一端盖；121：盖合部；122：嵌入部；13：第二端盖；2：推力轴；3：定子磁钢组件；31：第一磁体；4：转子磁钢组件；41：第二磁体；5：套管；6：滑动轴承。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
26.下面结合图1至图5描述本发明的提供的一种推力轴承及船舶推进器。
27.如图1至图5所示，本实施例所示的推力轴承包括：壳体1、定子磁钢组件3及转子磁钢组件4。
28.壳体1呈筒状，壳体1用于与船体连接；推力轴2用于与壳体1转动连接，壳体1的轴线与推力轴2的轴线重合；其中，推力轴2的一端用于与螺旋桨连接，推力轴2的另一端用于与动力装置连接，动力装置驱动推力轴2转动；定子磁钢组件3呈环状，定子磁钢组件3设于壳体内，定子磁钢组件3与壳体1的内侧壁连接；定子磁钢组件3包括多个第一磁体31，多个第一磁体31沿壳体1的轴线方向排布，任意相邻两个第一磁体31的磁性相反；转子磁钢组件4呈环状，转子磁钢组件4设于壳体1内，转子磁钢组件4用于与推力轴2的外侧壁连接，转子磁钢组件4包括多个第二磁体41，多个第二磁体41沿壳体1的轴线方向排布，任意相邻两个第二磁体41的磁性相反；定子磁钢组件3的内径大于转子磁钢组件4的外径，多个第一磁体31与多个第二磁体41一一对应设置，第一磁体31的磁性与第一磁体31对应的第二磁体41的磁性相反，可以理解的是，转子磁钢组件4在磁力的作用下悬浮于定子磁钢组件3内。
29.具体地，本实施例所示的推力轴承通过设置定子磁钢组件3与转子磁钢组件4，在动力装置通过推力轴驱动螺旋桨转动时，螺旋桨对水流产生作用力，水流对螺旋桨产生反
作用力，该反作用力即为推力f，推力f的方向为推力轴2的轴线方向，推力轴2在推力f的作用下沿推力轴2的轴线方向相对于壳体1产生一定的偏移，即第一磁体31与第二磁体41形成错位，由于第一磁体31的磁性与第一磁体31对应的第二磁体41的磁性相反，则在第一磁体31与第二磁体41形成错位的情况下，如图5所示，以第一个第一磁体、第二个第一磁体及第一个第二磁体为例，第一个第一磁体与第一个第二磁体之间产生吸力，第二个第一磁体与第一个第二磁体之间产生斥力，吸力和斥力形成一个合力，壳体1在合力的作用下沿推力f的方向移动，进而带动船体沿推力f的方向运动，可以理解的是，船体在由静止状态启动、加速行驶或减速行驶时，推力轴2才会与壳体1产生一定的偏移，而当船体的行驶速度趋于匀速时，如图4所示，第一磁体31与第二磁体41处于平衡状态，即推力轴2与壳体1之间无偏移；与此同时，由于转子磁钢组件4在磁力的作用下悬浮于定子磁钢组件3内，则推力轴2在转动的过程中，推力轴2始终能够与壳体1保持间隙，减小了推力轴2在转动过程中的摩擦力，降低了推力轴2在转动过程中的噪音与推力轴2的磨损，当船体在推力轴2的径向方向出现振动时，壳体1与推力轴2之间的间隙能够有效抵消振动，从而保证推力轴2的稳定转动，本实施例所示的推力轴2承既能承受轴向方向的推力，还能够承受径向方向的剪切力，减少了推力轴2的磨损，提升了推力轴2运行的稳定性，延长了推力轴2的使用寿命。
30.在此应指出的是，第一磁体31与第二磁体41均为永磁体，其中，多个第一磁体31磁性的排布顺序可以依次为nsnsnsns，相应地，多个第二磁体41磁性的排布顺序依次为snsnsnsn；或者，多个第一磁体31磁性的排布顺序可以依次为snsnsnsn，相应地，多个第二磁体41磁性的排布顺序依次为nsnsnsns；第一磁体31与第二磁体41设置的数量可根据实际需求的推力大小来确定，当需求的推力较大时，第一磁体31与第二磁体41的数量相应较多，当需求的推力较小时，第一磁体31与第二磁体41的数量相应较少。
31.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的第一磁体31沿壳体1的轴线方向的宽度等于第二磁体41沿壳体1的轴线方向的宽度。
32.具体地，本实施例所示的第一磁体31与第二磁体41的宽度相等，由于多个第一磁体31与多个第二磁体41呈一一对应设置，则多个第一磁体31形成的定子磁钢组件3的宽度等于多个第二磁体41形成的转子磁钢组件4的宽度，以使得第一磁体31与第二磁体41在形成错位时，第一磁体31与第二磁体41之间形成稳定的吸力和斥力，以使得吸力与斥力形成的合力能够沿推力轴2的轴线方向传递至船体，进而为船体提供稳定的推力。
33.在一些实施例中，如图1至图3所示，本实施例所示的壳体1包括罩筒11、第一端盖12及第二端盖13；第一端盖12与罩筒11的一端可拆卸式连接，第二端盖13与罩筒11的另一端可拆卸式连接。
34.具体地，本实施例所示罩筒11两端具有敞口，从而便于罩筒11套装在推力轴2上，待罩筒11装配到位后，通过第一端盖12与第二端盖13封堵罩筒11两端的敞口，可避免各种杂质进入罩筒11内，以保护罩筒11内的定子磁钢组件3与转子磁钢组件4，进而提升推力轴2转动的稳定性。
35.在一些实施例中，如图1和图3所示，本实施例所示的罩筒11包括罩筒本体111与连接部112；罩筒本体111与连接部112的一端连接，连接部112的另一端沿背离罩筒本体111的一侧延伸，连接部112的另一端用于与船体可拆卸式连接。
36.具体地，本实施例所示的连接部112对称布置于罩筒本体111的两侧，且连接部112
的另一端沿背离罩筒本体111的一侧延伸，则连接部112呈翼展状，连接部112的另一端开设有多个安装孔，多个安装孔沿罩筒本体111的轴线方向间隔排布，安装孔用于供螺栓穿过，即实现连接部112与船体通过螺栓连接。
37.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的第一端盖12与第二端盖13结构相同，均包括盖合部121与嵌入部122；盖合部121的一端与罩筒11的端面可拆卸式连接，盖合部121的一端与嵌入部122的一端连接，嵌入部122的另一端伸入罩筒11内，嵌入部122与罩筒11的内侧壁连接。
38.具体地，本实施例所示的盖合部121能够在罩筒11的轴线方向密封罩筒11的敞口，嵌入部122能够在罩筒11的径向方向密封罩筒11的敞口，提升了第一端盖12与第二端盖13的密封效果；其中，盖合部121与嵌入部122可以为一体成型，盖合部121上开设有多个通孔，相应地，罩筒11两端的端面上开设有多个螺纹孔，多个通孔与多个螺纹孔一一对应设置，盖合部121与罩筒11可通过螺钉连接。
39.在一些实施例中，如图2和图5所示，本实施例所示的第一端盖12与转子磁钢组件4之间的间隙小于第一磁体31沿壳体的轴线方向的宽度；第二端盖13与转子磁钢组件4之间的间隙小于第一磁体31沿壳体的轴线方向的宽度。
40.具体地，本实施例所示第一磁体31与第二磁体41在发生错位时，第一磁体31与第二磁体41的最大错位距离h决定于两个端盖与转子磁钢组件4之间的间隙，为了保证第一磁体31与第二磁体41在错位时能够产生稳定的吸力与斥力，最大错位距离h需小于第一磁体31的宽度l，即不能出现第一磁体31与第二磁体41错位了一个第一磁体31的宽度l，此时第一磁体31与第二磁体41之间吸力与斥力的合力无法在推力轴2的轴向方向产生推力，可以理解的是，在第一磁体31与第二磁体41出现错位时，不能出现第一个第二磁体与第二个第一磁体呈正对的现象；由于两个端盖与转子磁钢组件4之间的间隙小于第一磁体31的宽度l，则在推力过大时，两个端盖的端面能够在推力轴2的轴线方向对第二磁体41进行限位，从而避免第一磁体31与第二磁体41出现较大的错位，此时，可通过增加第一磁体31与第二磁体41的数量以适应较大的推力，以避免第二磁体41与两个端盖的端面的碰撞。
41.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的推力轴承还包括：套管5；套管5用于套设于推力轴2上，套管5设于壳体1内；套管5的内径小于推力轴2的外径；转子磁钢组件4与套管5的外侧壁连接。
42.具体地，本实施例所示的套管5与推力轴2通过热套的方式实现过盈配合，而转子磁钢组件4与套管5连接，即可实现推力轴2、套管5及转子磁钢组件4的同步转动。
43.在一些实施例中，如图2所示，本实施例所示的推力轴承还包括：定位组件；定位组件设于壳体1的两端，定位组件设于壳体1与推力轴2之间，定位组件的一端与壳体1连接，定位组件的另一端朝向靠近推力轴2的一侧延伸，定位组件的另一端用于与推力轴2滑动连接。
44.具体地，通过在壳体1的两端设置定位组件，则壳体1在推力轴2的径向方向出现振动时，推力轴2在定位组件的限位作用下能够保证推力轴2与壳体1的同轴度。
45.在此应指出的是，本实施例所示的定位组件可以为滑套或滑动轴承。
46.在一个优选实施例中，如图2所示，本实施例所示的定位组件包括：滑动轴承6；滑动轴承6的轴承座与壳体1连接，滑动轴承6的轴瓦用于与推力轴2的外侧壁滑动连接。
47.具体地，滑动轴承6可以分别设置在第一端盖12与第二端盖13的内侧壁，滑动轴承6的轴瓦与推力轴2可在推力轴2的轴线方向产生相对运动，从而降低推力在传动过程中的损耗，与此同时，轴瓦能够对推力轴2起到一定的限位作用，从而保证推力轴2与壳体1的同轴度。
48.本发明还提供一种船舶推进器，包括：螺旋桨、推力轴2及如上所述的推力轴承；螺旋桨与推力轴2的一端连接，推力轴承套设于推力轴2上，推力轴2的另一端用于与动力装置连接；推力轴承的壳体用于与船体连接。
49.由于船舶推进器采用了上述实施例所示的推力轴承，该推力轴承的具体结构参照上述实施例，由于该船舶推进器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
50.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。