CN101571163B - 用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承 - Google Patents

用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承。它包括上轴承座、下轴承座，分别安装在上轴承座与下轴承座内的上轴瓦、下轴瓦，上轴承座上开有主润滑油进口，主润滑油进口处安装有主润滑喷嘴，上轴瓦上开有主润滑油出口，上轴承座上开有主冷却气体进口，主冷却气体进口处安装有主冷却喷嘴，上轴瓦上开有主冷却气体出口，上轴瓦内壁开有冷却气体流道槽。本发明在非承载区由于高速油气的冷却作用，使得整个系统的换热能力大大提高，可以大大减少轴承的温升值。由于在冷却喷嘴处高速的空气中含有低速的滑油，滑油在喷入非承载区后会附着在主轴上，被高速旋转的主轴带入承载区，起到了补充供油的作用。

Description

用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承
(一)技术领域
本发明涉及的是一种滑动轴承。
(二)背景技术
衡量滑动轴承的性能指标包括轴承承载力和轴承温升值。对于传统的滑动轴承在收敛段形成动压油膜，对轴承起到承载作用，在扩张段产生空穴现象，压力接近空穴压力。如果把工作的轴承看做一个热力系统，在系统内由摩擦力做功而产生热量主要由滑油的流动和轴瓦与外界的热传导来向外界传递。滑油带入的热量+系统摩擦生成的热量＝滑油带出的热量+轴瓦向外界辐射的热量。
因此传统滑动轴承中，对轴承的冷却主要靠润滑油的流动来完成，随着载荷、转速的提高，轴瓦最高温度值会随之提高，当最高温度超过一定范围后，会出现黏着、“烧瓦”现象。
气液两相流体润滑技术已经成功应用于滚动轴承、齿轮传动、导轨等。气液两相流体润滑的优势是换热效率高，可靠性高，经济性明显。在滚动轴承中，发热区域为滚珠与内外圈接触的点，其它空间为非发热区，而这些非发热区为空气的对流换热提供了足够的空间，但是在传统的滑动轴承结构中，轴承承载区和非承载区的空间狭小阻碍冷却气体的流动，使得轴承换热效率低，甚至低于传统的油润滑换热。因此，气液两相流体润滑应用于传统的滑动轴承未能实现。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种换热能力高，可以大大减少轴承的温升值的用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承。
本发明的目的是这样实现的：
它包括上轴承座、下轴承座，分别安装在上轴承座与下轴承座内的上轴瓦、下轴瓦，上轴承座上开有主润滑油进口，主润滑油进口处安装有主润滑喷嘴，上轴瓦上开有主润滑油出口，上轴承座上开有主冷却气体进口，主冷却气体进口处安装有主冷却喷嘴，上轴瓦上开有主冷却气体出口，上轴瓦内壁开有冷却气体流道槽。
本发明还可以包括：
1、所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦末端的冷却区域、沿圆周向是渐开线形式、沿轴线开通的槽。
2、所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦末端的冷却区域、沿轴线开通的人字形的槽。
3、所述的人字形的槽有1-3组。
本发明中的主润滑喷嘴：提供轴承承载所需的润滑油气；上瓦座：与下瓦座配合，上面有喷嘴进口和冷却空气流道；上轴瓦：有开口和冷却油气出口槽，端部铣槽形式有利于保证高速空气的流动性和冷却性；下轴瓦：起支撑作用；下瓦坐：起到固定轴瓦和支撑作用；油气冷却出口：结构形式与冷却油气用量有关，一般空气流量较大，其界面面积越大；油气冷却喷嘴：油气两相流流体由次喷嘴喷入轴承腔内，喷嘴喷射流型为扇形面，油气在喷射过程中，没有将滑油雾化，滑油由高速流动的空气带到主轴上，形成油膜起到补充供油的左右，同时高速空气完成对轴承的冷却。油气冷却喷嘴由轴承宽度和空气压力决定，当轴承宽度较小，供气压力较大时，可采用单喷嘴结构，当轴承较宽，供气压力相对较低时，可采用多喷嘴形式。
本发明基于热力学第一定律和油膜承载理论的前提下，提出了应用油气两相流体进行润滑冷却的滑动轴承结构形式(轴瓦、喷嘴、瓦座内部结构)。
轴承采用双喷嘴形式，一为供油喷嘴，向承载区提供轴承承载所需要的润滑油；一为冷却喷嘴，提供高速的油气两相流体，对轴承起到冷却和补充供油的作用。润滑油气带入的热量+系统摩擦生成的热量＝油气端泄带出的热量+轴瓦向外界辐射的热量+油气高速流动带走的热量。
在相同的载荷和转速下，油气润滑轴承产生的热量和传统轴承产生的热量值相当，即轴承的发热量基本不变；但是在非承载区由于高速油气的冷却作用，使得整个系统的换热能力大大提高，可以大大减少轴承的温升值。由于在冷却喷嘴处高速的空气中含有低速的滑油，滑油在喷入非承载区后会附着在主轴上，被高速旋转的主轴带入承载区，起到了补充供油的作用。
本发明解决了液体动压滑动轴承在高速重载和低速重载工况下，轴承温升过高，磨损加剧和“烧瓦”等问题。使得气液两相流体润滑的滑动轴承比传统的油润滑轴承适合更广的工况；由于气液两相流体润滑轴承时，使轴承内腔产生正压，对轴承起到密封作用，在高温、有污染和腐蚀的工作环境中，气液两相流体润滑的滑动轴承比传统的油润滑滑动轴承更具优势。
(四)附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上轴瓦的一种结构示意图；
图3是上轴瓦的另一种结构示意图；
图4是上轴承座的结构示意图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1、2和4，本发明的用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承的组成包括上轴承座2、下轴承座5，分别安装在上轴承座与下轴承座内的上轴瓦3、下轴瓦4，上轴承座上开有主润滑油进口14，主润滑油进口处安装有主润滑喷嘴1，上轴瓦上开有主润滑油出口11，上轴承座上开有主冷却气体进口15，主冷却气体进口处安装有主冷却喷嘴7，上轴瓦上开有主冷却气体出口12，上轴瓦内壁开有冷却气体流道槽。所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦末端的冷却区域、沿圆周向是渐开线形式、沿轴线开通的槽。
同时结合图3，所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦末端的冷却区域、沿轴线开通的人字形的槽13，人字形的槽有1-3组。

Claims (4)

1.一种用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承，它包括上轴承座、下轴承座，分别安装在上轴承座与下轴承座内的上轴瓦、下轴瓦，上轴承座上开有主润滑油进口，主润滑油进口处安装有主润滑喷嘴，上轴瓦上开有主润滑油出口，其特征是：上轴承座上开有主冷却气体进口，主冷却气体进口处安装有主冷却喷嘴，上轴瓦上开有主冷却气体出口，上轴瓦内壁开有冷却气体流道槽。
2.根据权利要求1所述的用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承，其特征是：所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦的与主润滑油出口相对的末端的冷却区域、沿圆周向是渐开线形式、沿轴线开通的槽。
3.根据权利要求1所述的用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承，其特征是：所述的主冷却气体出口为矩形，所述的冷却气体流道槽是由上轴瓦上的主冷却气体出口的矩形开始至上轴瓦的与主润滑油出口相对的末端的冷却区域、沿轴线开通的人字形的槽。
4.根据权利要求3所述的用气液两相流体冷却润滑的滑动轴承，其特征是：所述的人字形的槽有1-3组。
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