[0001] 本发明涉及尾轴承技术领域，尤其涉及一种气压调控自适应水润滑尾轴承及调控检测方法。

[0002] 船舶推进轴系是船舶动力系统的重要组成部分。其中，尾轴承用于支撑螺旋桨轴，是推进轴系的关键部件。但是，由于螺旋桨重力的悬臂作用，尾轴承压应力分布具有边缘效应，靠近螺旋桨的端面接触压应力达到最大，变形也最大，并从最大值处向首端逐渐递减。因此，靠近螺旋桨一侧的端面的工作条件恶劣，对船舶尾轴承的使用性能与寿命周期有重要的影响。

[0003] 现有的尾轴承（如申请号为201710013245.1中公开的一种新型自适应水润滑推力轴承）在工作时，通过推力瓦的刚柔复合结构实现自适应功能，当推力瓦的瓦面承受不均匀载荷的时候，可以通过各瓦面的自适应变形使得承载面受力更加均衡，受力大的瓦面，其瓦面高度必然大于受力小的瓦面，当受力越大其引起的推力瓦的轴向变形越大，于是通过推力瓦的变形来调整各瓦面的高度，达到各个瓦面均匀承载的目标，但是，这种自适应功能属于被动式，并不能主动调节各瓦面的高度，以保证尾轴承衬套的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，另外，船舶航行的大部分水域是长江、黄河的入海口，海水中常年充满泥沙，容易导致内衬出现磨损，由于不能对衬套的磨损情况进行检测，当内衬出现磨损时，会导致尾轴承无法工作。

[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0018] 本发明提供了一种气压调控自适应水润滑尾轴承，其结构如图1－图5所示，包括尾轴承本体100及控制单元200，所述尾轴承本体100包括衬套110、多列气胎120、多个支座130、多个内衬140、多个进气阀及多个放气阀，各列所述气胎120均沿周向固设于所述衬套
110内，各个所述支座130分别固设于对应的所述气胎120的内侧，各个所述内衬140分别固设于对应的所述支座130的内侧，并用以围合成一供螺旋桨轴穿过的通孔141，各个所述气胎120上均开设有一气孔121，各个所述进气阀和所述放气阀分别设置于对应的各个所述气孔121内；所述控制单元200用于监测和调节各个所述气胎120内的气压。

[0019] 在实际的船舶工况下，靠近螺旋桨一端的所述内衬140接触压应力最大，首先，通过所述控制单元200计算出所述内衬140处于零磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F1（x），通过所述控制单元200计算出所述内衬140处于极限磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F3（x），并通过所述控制单元200计算出最大阈值差△F（x）最大，其次，再通过所述控制单元200实时收集并判断各个所述气胎120内部的气压数据f（x），通过所述控制单元200控制对应的所述放气阀放气，将靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）减小至F1（x），通过所述控制单元200控制对应的所述进气阀进气，将远离螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）增大至F1（x），从而使得所述内衬140的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，此时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值等于零，最后，当靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）等于F1（x）时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值大于零，则表明所述内衬140出现磨损，通过所述控制单元200计算出所述内衬140处于区间磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F2（x），并通过所述控制单元200计算出区间阈值差△F（x）区间，再通过所述控制单元200计算出△F（x）区间与△F（x）最大的差值，当差值较大时，说明所述内衬140磨损较小，当差值较小时，说明所述内衬140磨损较大，本发明中，可以通过主动调节各个所述气胎120内的气压，使得所述衬套110的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，保证螺旋桨轴在尾轴承上产生的压应力均匀分布，使尾轴承适应实际负载，整体上可以很好地改善尾轴承的接触性能，另外，可以对各个所述衬套110的磨损情况进行检测，当所述内衬140出现磨损时，可以及时对所述内衬140进行更换，保证了尾轴承的正常工作。

[0020] 作为优选的实施例，所述尾轴承本体100安装在尾轴管内，并由压盖衬套110与压盖进行固定，同时，在其连接处进行密封、润滑和冷却处理，确保连接的可靠性和安全性。

[0021] 作为优选的实施例，请参考图1和图2，各个所述气胎120均为扇形结构，相邻所述气胎120之间相互抵接，从而使得各个所述气胎120可以围合成一柱状结构的通道，并可使得各列所述气胎120以分段式方式安装在所述衬套110内，保证各个所述支座130及各个所述内衬140均以分段式方式安装在所述衬套110内，进而保证所述内衬140发生与螺旋桨轴近似平行的倾斜，在实际船舶作业工况下，通过螺旋桨轴自身重力、所述气胎120内部压力及所述支座130三者的共同作用下，所述内衬140会发生与螺旋桨轴近似平行的倾斜，但是，由于所述内衬140是无法做到与螺旋桨轴绝对平行的倾斜，并且所述气胎120内部的气压变化会有一定的延时，所以在靠近螺旋桨一侧的所述内衬140必然会有一定的磨损，采用分段式方式安装所述内衬140也可以降低维修难度、减少维修成本。

[0022] 作为优选的实施例，请参考图1和图2，各个所述支座130均为扇形结构，相邻所述支座130之间相互抵接，从而使得各个所述支座130可以围合成一柱状结构的通道，所述支座130采用不锈钢材料制成。

[0023] 作为优选的实施例，请参考图1和图2，各个所述内衬140均为扇形结构，相邻所述内衬140之间相互抵接，从而使得各个所述内衬140可以围合成一柱状结构的通道，所述内衬140采用耐摩擦材料制成。

[0024] 作为优选的实施例，请参考图2和图4，所述气胎120具有一外侧胎面122和一内侧胎面123，所述外侧胎面122经由硫化的方式与所述衬套110的内壁相连接，所述内侧胎面123经由焊接的方式与所述支座130的外壁相连接，提高固定连接的稳定性，所述气孔121开设于所述外侧胎面122，以便于通过所述气孔121向所述气胎120内进行充放气。

[0025] 作为优选的实施例，请参考图1和图4，所述衬套110的一端面并沿周向开设有多排气道111，各排所述气道111分别与各列所述气胎120一一对应，各排所述气道111中的各个所述气道111的内端分别与各列所述气胎120中的各个所述气孔121一一对应连通，各个所述进气阀和所述放气阀分别设置于对应的各个所述气道111的外端，从而可以根据实际需要改变所述气胎120内部的气压。

[0026] 作为优选的实施例，请参考图1和图4，各排所述气道111中的各个所述气道111均沿所述衬套110的径向间隔布置，便于各个所述气道111与对应的各个所述气孔121连通。

[0027] 作为优选的实施例，请参考图5，所述控制单元200包括气压监测模块210、数据判断模块220、显示处理模块230及气压控制模块240，所述气压监测模块210用于实时收集各个所述气胎120内部的气压数据，所述数据判断模块220用于对所述气压监测模块210收集到的各个所述气胎120内部的气压数据进行判断，所述显示处理模块230用于计算出各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值，所述气压控制模块240用于控制各个所述进气阀和各个所述放气阀的开启或者关闭，所述气压监测模块210用于实时收集各个所述气胎120内部的气压数据f（x），并将数据传输给所述数据判断模块220进行判断，所述数据判断模块220将判断结果传输给所述气压控制模块240进行下一步工作，所述数据判断模块220根据所述显示处理模块230计算得出的结果判断所述气胎120内部的气压是否达到标准，所述显示处理模块230根据实际情况计算出所述气胎120内部应该达到的标准，并且将各个所述气胎120内部的情况显示出来，同时工作人员可以根据船舶运行的实际工况更改计算的相应参数，所述气压控制模块240根据所述数据判断模块220的判断控制相应的所述进气阀和所述放气阀的开启或者关闭。

[0028] 作为优选的实施例，请参考图5，所述气压监测模块210包括多个压力传感器211，各个所述压力传感器211分别设置于对应的所述气胎120内，可通过各个所述压力传感器211时收集对应的所述气胎120内部的气压数据f（x）。

[0029] 作为优选的实施例，根据螺旋桨轴的相关参数，所述显示处理模块230计算出螺旋桨轴在不同工况下对轴承产生的压应力情况，压应力情况计算函数为：g=G(l，m，n)。

[0030] 其中：螺旋桨轴在尾轴承的压应力分布参数g；螺旋桨轴在尾轴承处的长度参数l；螺旋桨轴的重力参数m；螺旋桨轴的转速参数n。

[0031] 作为优选的实施例，所述显示处理模块230在计算出螺旋桨轴产生的压应力参数后，根据所述气胎120的相关参数计算出各个所述气胎120内部气压应该达到的水平，气压情况计算函数为：F(x)=F(e,  ɵ，g)。

[0032] 其中：单个所述气胎120的符号x；对应的所述气胎120内应具备的气压F(x)；对应的所述气胎120在轴向的位置参数e；对应的所述气胎120径向的角度参数ɵ；螺旋桨轴在尾轴承的应力分布参数g。

[0033] 本发明还提供了一种气压调控自适应水润滑尾轴承的调控检测方法，适用于上述的气压调控自适应水润滑尾轴承，包括如下步骤：所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于零磨损状态时，各个所述气胎120
内部的气压应达到的阈值F1（x）；所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于极限磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F3（x）；所述显示处理模块230计算出最大阈值差△F（x）最大；所述气压监测模块210实时收集各个所述气胎120内部的气压数据f（x）；所述数据判断模块220判断各个所述气胎120内部的气压数据f（x），当f（x）小于F1（x），向对应的所述气胎120内充气，当f（x）大于F1（x），将对应的所述气胎120放气，当f（x）等于F1（x），对应的所述气胎120不充气不放气；所述气压控制模块240控制对应的所述放气阀放气，将靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）减小至F1（x），所述气压控制模块240控制对应的所述进气阀进气，将远离螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）增大至F1（x），以使所述内衬140的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值等于零；当靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）等于F1（x）时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值大于零，所述内衬140出现磨损；所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于区间磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F2（x）；所述显示处理模块230计算出区间阈值差△F（x）区间；所述显示处理模块230计算出△F（x）区间与△F（x）最大的差值；所述数据判断模块220判断差值，当差值较大时，所述内衬140磨损较小，当差值较小时，所述内衬140磨损较大，并将结果传输给所述显示处理模块230；所述显示处理模块230向船舶的工作人员发出警告。

[0034] 为了更好地理解本发明，以下结合图1－图5对本发明的技术方案的工作原理进行详细说明：在实际的船舶工况下，靠近螺旋桨一端的所述内衬140接触压应力最大，首先，通
过所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于零磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F1（x），通过所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于极限磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F3（x），并通过所述显示处理模块230计算出最大阈值差△F（x）最大，其次，再通过所述气压监测模块210实时收集各个所述气胎120内部的气压数据f（x），所述数据判断模块220判断各个所述气胎120内部的气压数据f（x），当f（x）小于F1（x），向对应的所述气胎120内充气，当f（x）大于F1（x），将对应的所述气胎120放气，当f（x）等于F1（x），对应的所述气胎120不充气不放气，通过所述气压控制模块240控制对应的所述放气阀放气，将靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）减小至F1（x），通过所述气压控制模块240控制对应的所述进气阀进气，将远离螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）增大至F1（x），从而使得所述内衬140的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，此时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值等于零，若靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）不变或者增大，尽管所述内衬140在螺旋桨重力的作用下仍会发生倾斜，但是由于反作用力，靠近螺旋桨一端的所述内衬140内外两侧受到的压应力依然远远大于其他位置，螺旋桨轴对尾轴承产生的压应力还是不均匀，最后，当靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）等于F1（x）时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值大于零，则表明所述内衬140出现磨损，通过所述显示处理模块230计算出所述内衬140处于区间磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F2（x），并通过所述显示处理模块230计算出区间阈值差△F（x）区间，再通过所述显示处理模块230计算出△F（x）区间与△F（x）最大的差值，当差值较大时，说明所述内衬140磨损较小，当差值较小时，说明所述内衬140磨损较大，本发明中，可以通过主动调节各个所述气胎120内的气压，使得所述衬套110的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行，保证螺旋桨轴在尾轴承上产生的压应力均匀分布，使尾轴承适应实际负载，整体上可以很好地改善尾轴承的接触性能，另外，可以对各个所述衬套110的磨损情况进行检测，当所述内衬140出现磨损时，可以及时对所述内衬140进行更换，保证了尾轴承的正常工作。

[0035] 本发明提供的一种气压调控自适应水润滑尾轴承及调控检测方法具有以下有益效果：（1）通过所述气压控制模块240控制对应的所述放气阀放气，将靠近螺旋桨一端的
所述气胎120内的气压f（x）减小至F1（x），通过所述气压控制模块240控制对应的所述进气阀进气，将远离螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）增大至F1（x），从而使得所述内衬140的轴线与螺旋桨轴的轴线近似平行；
（2）当靠近螺旋桨一端的所述气胎120内的气压f（x）等于F1（x）时，螺旋桨轴在尾轴承前后两端产生的应力差值大于零，则表明所述内衬140出现磨损，通过所述显示处理模块
230计算出所述内衬140处于区间磨损状态时，各个所述气胎120内部的气压应达到的阈值F2（x），并通过所述显示处理模块230计算出区间阈值差△F（x）区间，再通过所述显示处理模块
230计算出△F（x）区间与△F（x）最大的差值，当差值较大时，说明所述内衬140磨损较小，当差值较小时，说明所述内衬140磨损较大；
（3）可以通过主动调节各个所述气胎120内的气压，使得所述衬套110的轴线与螺
旋桨轴的轴线近似平行，保证螺旋桨轴在尾轴承上产生的压应力均匀分布，使尾轴承适应实际负载，整体上可以很好地改善尾轴承的接触性能，另外，可以对各个所述衬套110的磨损情况进行检测，当所述内衬140出现磨损时，可以及时对所述内衬140进行更换，保证了尾轴承的正常工作。

[0036] 以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。