1.本发明涉及船舶推进系统技术领域，尤其涉及一种复合式推力轴承及船舶推进系统。
背景技术：2.推力轴承作为船舶推进系统的重要设备，其具有一定的轴向承载性能，从而传递螺旋桨产生的轴向推力，使得船舶前进或后退。
3.推力轴承在传递轴向推力的过程中，会产生一定的轴向振动，该振动会影响推进系统的正常工作，由此要求推力轴承在保证推力传递的同时需要具有一定的轴向减振性能，而现有推力轴承的轴向承载性能与轴向减振性能无法兼顾，即轴向承载性能较好的推力轴承轴向减振性能较差，轴向减振性能较好的推力轴承轴向承载性能较差。
技术实现要素：4.本发明提供一种复合式推力轴承及船舶推进系统，用以解决或改善现有推力轴承存在难以兼顾轴向承载性能与轴向减振性能的问题。
5.本发明提供一种复合式推力轴承，包括：定子壳体、定子磁钢组件、转子磁钢组件、推力盘及推力瓦组件；所述定子壳体用于套设于推力轴上，所述定子壳体用于与船体连接；所述定子磁钢组件与所述定子壳体连接，所述转子磁钢组件与所述推力轴连接；在所述推力轴相对于所述定子壳体产生轴向偏移的情况下，所述定子磁钢组件与所述转子磁钢组件之间用于形成轴向磁吸力；所述推力盘与所述推力轴连接，所述推力盘沿所述推力轴的轴向具有相背离的第一端面与第二端面；所述推力瓦组件与所述定子壳体连接；所述推力瓦组件包括第一推力瓦与第二推力瓦，所述第一推力瓦与所述第一端面呈间隔相对设置，所述第二推力瓦与所述第二端面呈间隔相对设置。
6.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述定子磁钢组件包括：定子磁钢；所述定子磁钢沿所述推力轴的轴向延伸；所述转子磁钢组件包括：转子磁钢；所述转子磁钢沿所述推力轴的轴向延伸；所述定子磁钢与所述转子磁钢呈间隔相对设置，所述定子磁钢的磁性与所述转子磁钢的磁性相反。
7.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述定子磁钢组件还包括：第一支承部；所述转子磁钢组件还包括：第二支承部；所述第一支承部的一端与所述定子壳体可拆卸式连接，所述第一支承部的另一端沿所述推力轴的轴向延伸至所述第二支承部的中部；所述第二支承部的一端与所述推力轴连接，所述第二支承部的另一端沿所述推力轴的轴向延伸至所述第一支承部的中部；所述第一支承部靠近所述第二支承部的一侧与所述定子磁钢连接，所述第二支承部靠近所述第一支承部的一侧与所述转子磁钢连接。
8.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述第一支承部与所述第二支承部设有多个，多个所述第一支承部与多个所述第二支承部沿所述推力轴的径向依次间隔交替排布。
9.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述推力瓦组件还包括：第一推力瓦座与第二推力瓦座；所述第一推力瓦座与所述第二推力瓦座分别与所述定子壳体可拆卸式连接，所述第一推力瓦座与所述第一推力瓦连接，所述第二推力瓦座与所述第二推力瓦连接。
10.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述复合式推力轴承还包括：滑动轴承；所述滑动轴承套设于所述推力轴上，所述滑动轴承与所述定子壳体连接。
11.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述滑动轴承设有两个，两个所述滑动轴承沿所述推力轴的轴向分设于所述定子壳体的两端。
12.根据本发明提供的一种复合式推力轴承，所述定子磁钢组件、所述转子磁钢组件、所述推力盘及所述推力瓦组件均设有两个；两个所述定子磁钢组件与两个所述转子磁钢组件均设于两个所述推力盘之间。
13.本发明还提供一种船舶推进系统，包括：推力轴、螺旋桨、旋转驱动机构及如上所述的复合式推力轴承；所述推力轴的一端与所述螺旋桨连接，所述推力轴的另一端与所述旋转驱动机构连接，所述复合式推力轴承分别与所述推力轴及船体连接。
14.本发明提供的复合式推力轴承及船舶推进系统，通过磁力与推力瓦共同传递轴向推力，同时，磁力这种非接触式的传递方式能够吸收一定的轴向振动，使得该复合式推力轴承既能够满足轴向推力的传递，又能够实现轴向的减振，即兼顾良好的轴向承载性能与轴向减振性能；在螺旋桨转动的过程中，推力沿着推力轴的轴向传递，此时推力轴相对于定子壳体会出现轴向偏移，相应地，定子磁钢组件与转子磁钢组件之间形成轴向磁吸力；
15.在推力较小的情况下，轴向磁吸力与推力能够相平衡，推力轴的偏移量较小，即此时复合式推力轴承的刚度较小，定子磁钢组件在轴向磁吸力的作用下朝向转子磁钢组件移动，从而带动定子壳体与船体沿推力的方向移动，以通过轴向磁吸力实现小推力的传递；在推力较大的情况下，轴向磁吸力难以平衡推力，推力轴的偏移量增大，直至推力盘与推力瓦组件相接触，即此时复合式推力轴承的刚度较大，推力盘与推力瓦组件之间形成液膜力，推力依次通过推力盘、推力瓦组件及定子壳体传递至船体，以通过轴向磁吸力与轴向接触支承共同实现大推力的传递；与此同时，定子磁钢组件与转子磁钢组件这种非接触式连接，并产生轴向磁吸力，从而能够在一定程度上对轴向振动进行缓冲减振，使得该复合式推力轴承具有良好的减振性能；本发明所示的复合式推力轴承能够根据推力的大小自适应地改变刚度，从而满足不同大小的推力的传递需求，同时，刚度的改变能够在一定程度上实现轴向减振，使得该复合式推力轴承兼顾良好的轴向承载性能与轴向减振性能。
附图说明
16.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。
17.图1是本发明提供的复合式推力轴承的结构示意图；
18.附图标记：
19.1：推力轴；2：定子壳体；3：定子磁钢组件；31：定子磁钢；32：第一支承部；4：转子磁钢组件；41：转子磁钢；42：第二支承部；5：推力盘；6：推力瓦组件；61：第一推力瓦；62：第二
推力瓦；63：第一推力瓦座；64：第二推力瓦座；7：滑动轴承。
具体实施方式
20.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。
21.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。
22.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。
23.下面结合图1描述本发明提供的一种复合式推力轴承及船舶推进系统。
24.其中，复合式推力轴承设于推力轴1上，推力轴1的一端与螺旋桨连接，推力轴1的另一端与旋转驱动机构连接，旋转驱动机构带动推力轴1与螺旋桨转动，由螺旋桨产生的推力沿推力轴1的轴向通过复合式推力轴承传递至船体，以实现船舶的航行。
25.如图1所示，本实施例所示的复合式推力轴承包括：定子壳体2、定子磁钢组件3、转子磁钢组件4、推力盘5及推力瓦组件6。
26.定子壳体2用于套设于推力轴1上，定子壳体2用于与船体连接；定子磁钢组件3与定子壳体2连接，转子磁钢组件4与推力轴1连接，定子磁钢组件3与转子磁钢组件4间隔设置；在推力轴1相对于定子壳体2产生轴向偏移的情况下，定子磁钢组件3与转子磁钢组件4之间用于形成轴向磁吸力；推力盘5与推力轴1连接，推力盘5沿推力轴1的轴向具有相背离的第一端面与第二端面；推力瓦组件6与定子壳体2连接；推力瓦组件6包括：第一推力瓦61与第二推力瓦62，第一推力瓦61与第一端面呈间隔相对设置，第二推力瓦62与第二端面呈间隔相对设置。
27.具体地，本实施例所示的复合式推力轴承，通过磁力与推力瓦共同传递轴向推力，同时，磁力这种非接触式的传递方式能够吸收一定的轴向振动，使得该复合式推力轴承既能够满足轴向推力的传递，又能够实现轴向的减振，即兼顾良好的轴向承载性能与轴向减振性能；在螺旋桨转动的过程中，推力沿着推力轴1的轴向传递，此时推力轴1相对于定子壳体2会出现轴向偏移，相应地，定子磁钢组件3与转子磁钢组件4之间形成轴向磁吸力；
28.在推力较小的情况下，轴向磁吸力与推力能够相平衡，推力轴1的偏移量较小，即此时复合式推力轴承的刚度较小，定子磁钢组件3在轴向磁吸力的作用下朝向转子磁钢组件4移动，从而带动定子壳体2与船体沿推力的方向移动，以通过轴向磁吸力实现小推力的传递；在推力较大的情况下，轴向磁吸力难以平衡推力，推力轴1的偏移量增大，直至推力盘
5与推力瓦组件6相接触，即此时复合式推力轴承的刚度较大，推力盘5与推力瓦组件6之间形成液膜力，推力依次通过推力盘5、推力瓦组件6及定子壳体2传递至船体，以通过轴向磁吸力与轴向接触支承共同实现大推力的传递；与此同时，定子磁钢组件3与转子磁钢组件4这种非接触式连接，并产生轴向磁吸力，从而能够在一定程度上对轴向振动进行缓冲减振，使得该复合式推力轴承具有良好的减振性能；本实施例所示的复合式推力轴承能够根据推力的大小自适应地改变刚度，从而满足不同大小的推力的传递需求，同时，刚度的改变能够在一定程度上实现轴向减振，使得该复合式推力轴承兼顾良好的轴向承载性能与轴向减振性能。
29.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的定子磁钢组件3包括：定子磁钢31；定子磁钢31沿推力轴1的轴向延伸；转子磁钢组件4包括：转子磁钢41；转子磁钢41沿推力轴1的轴向延伸；定子磁钢31与转子磁钢41呈间隔相对设置，定子磁钢31的磁性与转子磁钢41的磁性相反；其中，定子磁钢31与转子磁钢41均呈环状，定子磁钢31套设于转子磁钢41上，或者转子磁钢41套设于定子磁钢31上。
30.具体地，由于定子磁钢31与转子磁钢41呈相对设置，则在推力轴1与定子壳体2未出现偏移时，定子磁钢31与转子磁钢41之间的磁力沿推力轴1的径向方向，从而避免推力轴1与定子壳体2相接触，即相当于推力轴1悬浮于定子壳体2中；在推力轴1相对于定子壳体2出现偏移时，转子磁钢41与定子磁钢31形成错位，则定子磁钢31与转子磁钢41之间的磁力与推力轴1的轴向形成一定的夹角，将绕推力轴1周向的环状的磁力合成即形成轴向磁吸力，从而通过轴向磁吸力实现推力的传递；同时，在推力轴1出现轴向振动时，轴向磁吸力能够对轴向振动实现缓冲减振的作用，减少了冲击，降低了噪音。
31.其中，定子磁钢31与转子磁钢41均为永磁体，定子磁钢31的磁极可以为n极，转子磁钢41的磁极为s极；或者，定子磁钢31的磁极为s极，转子磁钢41的磁极为n极。
32.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的定子磁钢组件3还包括第一支承部32；转子磁钢组件4还包括第二支承部42；第一支承部32的一端与定子壳体2可拆卸式连接，第一支承部32的另一端沿推力轴1的轴向延伸至第二支承部42的中部；第二支承部42的一端与推力轴1连接，第二支承部42的另一端沿推力轴1的轴向延伸至第一支承部32的中部；第一支承部32靠近第二支承部42的一侧与定子磁钢31连接，第二支承部42靠近第一支承部32的一侧与转子磁钢41连接。
33.具体地，通过第一支承部32固定定子磁钢31，通过第二支承部42固定转子磁钢41，则在转子磁钢41相对于定子磁钢31转动的过程中，保证了定子磁钢31与转子磁钢41的稳定性，使得定子磁钢31的轴线与转子磁钢41的轴线始终保持平行；同时，第一支承部32与第二支承部42相向延伸，则第一支承部32与第二支承部42呈交错状，即第一支承部32与第二支承部42呈相对布置，从而能够满足定子磁钢31与转子磁钢41相对布置的安装需求，且减小了整体的轴向长度，使得该复合式推力轴承的结构较为紧凑，即充分利用了轴向空间。
34.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的第一支承部32与第二支承部42设有多个，多个第一支承部32与多个第二支承部42沿推力轴1的径向依次间隔交替排布。
35.具体地，一个第一支承部32呈单层筒结构，多个第一支承部32形成多层筒结构；一个第二支承部42呈单层筒结构，多个第二支承部42形成多层筒结构，通过将两个多层筒结构相嵌套，则可对应布置多个定子磁钢31与多个转子磁钢41，相应地增大了定子磁钢31与
转子磁钢41之间的磁力，磁力越大能够传递的推力范围也越大，实现在充分利用轴向空间的基础上，进一步充分利用了径向空间，使得该复合式推力轴承的整体较为紧凑。
36.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的推力瓦组件6还包括：第一推力瓦座63与第二推力瓦座64；第一推力瓦座63与第二推力瓦座64分别与定子壳体2可拆卸式连接，第一推力瓦座63与第一推力瓦61连接，第二推力瓦座64与第二推力瓦62连接。
37.具体地，通过将第一推力瓦61安装于第一推力瓦座63上，第二推力瓦62安装于第二推力瓦座64上，一方面，保证了第一推力瓦61与第二推力瓦62的稳定性，以使得第一推力瓦61与第一端面始终保持平行，第二推力瓦62与第二端面始终保持平行；另一方面，既便于操作人员将第一推力瓦61与第二推力瓦62安装于定子壳体2上，又便于操作人员将第一推力瓦61与第二推力瓦62从定子壳体2上拆下。
38.其中，第一推力瓦61与第一端面之间形成液膜，第二推力瓦62与第二端面之间形成液膜，在推力较大的情况下，推力瓦组件6辅助轴向磁吸力传递推力；若推力向右，则第二推力瓦62与第二端面之间的间距变小，推力能够通过液膜力依次传递至第二推力瓦62与定子壳体2；若推力向左，则第一推力瓦61与第一端面之间的间距变小，推力能够通过液膜力依次传递至第一推力瓦61与定子壳体2。
39.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的复合式推力轴承还包括滑动轴承7；滑动轴承7套设于推力轴1上，滑动轴承7与定子壳体2连接。
40.具体地，通过设置滑动轴承7，滑动轴承7既能够满足推力轴1的轴向滑动，又能够对推力轴1进行径向支承，从而保证了推力轴1的稳定性；其中，滑动轴承7的内径大于推力轴1的外径，滑动轴承7的内侧壁与推力轴1的外侧壁之间能够形成液膜，降低了滑动轴承7与推力轴1之间的滑动摩擦力。
41.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的滑动轴承7设有两个，两个滑动轴承7沿推力轴1的轴向分设于定子壳体2的两端。
42.具体地，通过在定子壳体2的两端分别设置一个滑动轴承7，则实现了推力轴1的两点式支承，提升了推力轴1支承的稳定性。
43.在一些实施例中，如图1所示，本实施例所示的定子磁钢组件3、转子磁钢组件4、推力盘5及推力瓦组件6均设有两个；两个定子磁钢组件3与两个转子磁钢组件4均设于两个推力盘5之间。
44.具体地，通过将定子磁钢组件3、转子磁钢组件4、推力盘5及推力瓦组件6设置两个，使得推力轴1与定子壳体2受力较为均匀，保证了该复合式推力轴承的稳定性；同时，将两个定子磁钢组件3与两个转子磁钢组件4设于两个推力盘5之间，减小了整体的轴向长度，其中，可将两个转子磁钢组件4的第二支承部42呈一体式设计，两个定子磁钢组件3的第一支承部32分设于第二支承部42的两侧，从而充分利用了轴向空间，使得整体结构较为紧凑。
45.本实施例还提供一种船舶推进系统，包括：推力轴、螺旋将、旋转驱动机构及如上所述的复合式推力轴承；推力轴的一端与螺旋桨连接，推力轴的另一端与旋转驱动机构连接，复合式推力轴承分别与推力轴及船体连接。
46.由于船舶推进系统采用了上述实施例所示的复合式推力轴承，该复合式推力轴承的具体结构参照上述实施例，由于该船舶推进系统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。
47.其中，推力轴的两端均设有法兰盘，其中一个法兰盘与螺旋桨可拆卸式连接，另一个法兰盘与旋转驱动机构可拆卸式连接，旋转驱动机构可以为电机。
48.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。
技术特征：1.一种复合式推力轴承，其特征在于，包括：定子壳体、定子磁钢组件、转子磁钢组件、推力盘及推力瓦组件；所述定子壳体用于套设于推力轴上，所述定子壳体用于与船体连接；所述定子磁钢组件与所述定子壳体连接，所述转子磁钢组件与所述推力轴连接；在所述推力轴相对于所述定子壳体产生轴向偏移的情况下，所述定子磁钢组件与所述转子磁钢组件之间用于形成轴向磁吸力；所述推力盘与所述推力轴连接，所述推力盘沿所述推力轴的轴向具有相背离的第一端面与第二端面；所述推力瓦组件与所述定子壳体连接；所述推力瓦组件包括第一推力瓦与第二推力瓦，所述第一推力瓦与所述第一端面呈间隔相对设置，所述第二推力瓦与所述第二端面呈间隔相对设置。2.根据权利要求1所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述定子磁钢组件包括：定子磁钢；所述定子磁钢沿所述推力轴的轴向延伸；所述转子磁钢组件包括：转子磁钢；所述转子磁钢沿所述推力轴的轴向延伸；所述定子磁钢与所述转子磁钢呈间隔相对设置，所述定子磁钢的磁性与所述转子磁钢的磁性相反。3.根据权利要求2所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述定子磁钢组件还包括：第一支承部；所述转子磁钢组件还包括：第二支承部；所述第一支承部的一端与所述定子壳体可拆卸式连接，所述第一支承部的另一端沿所述推力轴的轴向延伸至所述第二支承部的中部；所述第二支承部的一端与所述推力轴连接，所述第二支承部的另一端沿所述推力轴的轴向延伸至所述第一支承部的中部；所述第一支承部靠近所述第二支承部的一侧与所述定子磁钢连接，所述第二支承部靠近所述第一支承部的一侧与所述转子磁钢连接。4.根据权利要求3所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述第一支承部与所述第二支承部设有多个，多个所述第一支承部与多个所述第二支承部沿所述推力轴的径向依次间隔交替排布。5.根据权利要求1所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述推力瓦组件还包括：第一推力瓦座与第二推力瓦座；所述第一推力瓦座与所述第二推力瓦座分别与所述定子壳体可拆卸式连接，所述第一推力瓦座与所述第一推力瓦连接，所述第二推力瓦座与所述第二推力瓦连接。6.根据权利要求1所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述复合式推力轴承还包括：滑动轴承；所述滑动轴承套设于所述推力轴上，所述滑动轴承与所述定子壳体连接。7.根据权利要求6所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述滑动轴承设有两个，两个所述滑动轴承沿所述推力轴的轴向分设于所述定子壳体的两端。8.根据权利要求1所述的复合式推力轴承，其特征在于，所述定子磁钢组件、所述转子磁钢组件、所述推力盘及所述推力瓦组件均设有两个；两个所述定子磁钢组件与两个所述转子磁钢组件均设于两个所述推力盘之间。
9.一种船舶推进系统，其特征在于，包括：推力轴、螺旋桨、旋转驱动机构及如权利要求1至8任一项所述的复合式推力轴承；所述推力轴的一端与所述螺旋桨连接，所述推力轴的另一端与所述旋转驱动机构连接，所述复合式推力轴承分别与所述推力轴及船体连接。
技术总结本发明涉及船舶推进系统技术领域，提供一种复合式推力轴承及船舶推进系统，复合式推力轴承包括：定子壳体、定子磁钢组件、转子磁钢组件、推力盘及推力瓦组件；定子壳体用于套设于推力轴上，定子壳体用于与船体连接；定子磁钢组件与定子壳体连接，转子磁钢组件与推力轴连接；在推力轴相对于定子壳体产生轴向偏移的情况下，定子磁钢组件与转子磁钢组件之间用于形成轴向磁吸力；推力盘与推力轴连接；推力瓦组件与定子壳体连接；推力瓦组件包括第一推力瓦与第二推力瓦，第一推力瓦与推力盘的第一端面呈间隔相对设置，第二推力瓦与推力盘的第二端面呈间隔相对设置；本发明的复合式推力轴承能够兼顾轴向承载性能与轴向减振性能。够兼顾轴向承载性能与轴向减振性能。够兼顾轴向承载性能与轴向减振性能。
技术研发人员：何涛 代路 李少丹 戴春辉 劳星胜 杨小虎 赵振兴 王苇
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2022/11/1
