CN101586619A - 一种滑动滚动复合轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种动压轴承与滚动轴承的复合轴承装置。一种滑动滚动复合轴承装置，在轴承座的内孔中设置有流体动压轴承与滚动轴承，流体动压轴承与滚动轴承同轴设置，在滚动轴承的支承方向上设置有间隙，所述该间隙的尺寸小于流体动压轴承在支承方向上的间隙的尺寸。本发明结构简单，成本低，既能发挥流体动压支承的优势，又能克服纯动压支承和静压辅助支承的不足，同时滚动轴承也可作为机械短时过载和流体供给发生瞬时故障时的保护装置。

Description

一种滑动滚动复合轴承装置
技术领域
本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种动压轴承与滚动轴承的复合轴承装置。
背景技术
流体动压轴承是依靠轴和轴承之间的相对运动，使粘性流体在收敛楔形间隙中流动，形成具有承载能力的压力流体膜，将有载荷作用的轴浮起来，使两个滑动表面隔开，从而实现流体动压支承。构成流体动压滑动轴承的基本要素是轴和轴承两相对运动的表面之间要有：收敛的楔形、足够的相对运动速度和一定粘度的流体。动压轴承结构简单，运转平稳，强度和刚度大，广泛应用于机床主轴，大型电站及钢铁企业的机械设备中。
流体动压支承的先决条件之一是轴和轴承之间必须有足够大的相对速度。然而，机器在启停阶段和低速运行阶段，轴和轴承之间的相对运动速度较低，难以建立有效动压支承。此外，由于流体中存在污染微粒，也不能绝对地避免机械的短时过载和流体供给时的瞬时故障，这些因素均会导致轴和轴承之间无法形成全液体润滑而发生表面直接接触，使轴承持续地在混合摩擦状态下工作，引起摩擦磨损。
采用流体动静压轴承可以避免机器在启停阶段和低速运行阶段轴和轴承表面持续地在混合摩擦状态下工作。一种方式是采用静压抬起、动压运行的静-动压轴承，在机器启停阶段和低速运行阶段靠静压抬起主轴，在高速运行阶段关闭静压，完全靠动压来承载。另一种方式是在机器启停和低速运行阶段启动静压系统支承，在高速运行阶段，动压效应增加，同时靠静压和动压来承载。上述两种方式在启停和低速阶段都需要使用静压支承系统，都需要利用专用的供油(气)装置，将具有一定压力的油液(气体)，经过压力补偿元件输送到轴承中去，在轴承内形成压力膜，将受载轴浮起进而实现支承和润滑。静压支承必须配有一套有较大功率的高压供油(供气)系统(如油泵、管道、过滤器等)，能源消耗大，噪声大，成本高，而且增大了机械设备的质量和占用的空间。
发明内容
针对现有技术中采用纯流体动压支承，轴和轴颈表面持续地在混合摩擦状态下工作，磨损大，而采用静压支承，避免了轴承和轴颈表面的直接接触，但却增大了功耗、噪声的技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种滑动滚动复合轴承装置，在轴承座的内孔中设置有动压轴承与滚动轴承，动压轴承与滚动轴承同轴设置，在滚动轴承的支承方向上设置有间隙，所述该间隙的尺寸小于流体动压轴承在支承方向上的间隙的尺寸。
所述的动压轴承与滚动轴承的端面之间被轴肩隔开。
动压轴承可为液体动压轴承和气体动压轴承。
所述在滚动轴承的支承方向上设置的间隙是支承滚道与滚动体之间的间隙。
所述在滚动轴承的支承方向上设置的间隙是滚动轴承内圈与与其相配合的转子轴颈外表面之间的间隙。
所述在滚动轴承的支承方向上设置的间隙是滚动轴承轴圈与转子轴肩之间的间隙。
所述在滚动轴承的支承方向上设置的间隙是滚动轴承外圈与轴承座上轴承孔之间的间隙。
本发明结构简单，成本低，既能发挥流体动压支承的优势，又能克服纯动压支承和静压辅助支承的不足，同时滚动轴承也可作为机械短时过载和流体供给发生瞬时故障时的保护装置。
附图说明
图1本发明第一实施例结构示意图；
图2本发明第一实施例滚动轴承支承时的工作示意图；
图3本发明第一实施例动压轴承支承时的工作示意图；
图4本发明第二实施例结构示意图；
图5本发明第二实施例滚动轴承支承时的工作示意图；
图6本发明第二实施例动压轴承支承时的工作示意图；
图7本发明第三实施例结构示意图；
图8本发明第四实施例结构示意图；
图9本发明第五实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
如图1-图3所示是本发明的第一实施例，本发明是采用动压轴承2与滚动轴承3支承转子1运转的滑动滚动复合轴承装置，它包括轴承座4，安装在轴承座4内的径向动压轴承2和滚动轴承3，动压轴承2与滚动轴承3在轴承座4内同轴安装并相对位置固定，被轴肩12所隔开。转子1的轴颈的外表面8与动压轴承2的内表面9之间为间隙配合，其间隙量构成动压轴承2的半径间隙10。滚动轴承3的外圈5与轴承座4内孔配合并固定，滚动轴承3的内圈6的内孔与转子1的轴颈配合并固定，内圈6与滚动轴承3的滚动体之间在径向支承方向设置一半径间隙11，并使半径间隙11的尺寸小于动压轴承2的半径间隙10的尺寸。
如图2所示，在机器启动、停止或者低速运行阶段，转子1转速较低，动压轴承2不能建立压力膜，对转子1没有支承作用，由于滚动轴承3的半径间隙11的尺寸小于动压轴承2的半径间隙10的尺寸，此时仅由滚动轴承3支承转子1运转，转子1轴颈的外表面8与动压轴承2的内表面9存在间隙10，两表面之间不会发生直接接触。如图3所示，在高速运行阶段，动压效应增加，动压轴承2建立起压力膜，将转子1及与之相连的滚动轴承3内圈6浮起，并使其悬浮在间隙11的尺寸范围内，此时转子1的运转完全由动压轴承2来支承，滚动轴承3不起作用。滚动轴承3的支承和动压轴承2的支承之间的转换通过动压轴承2建立的压力膜将转子1悬浮于滚动轴承3的间隙11的尺寸范围内来实现。
如图4-图6所示是本发明的第二实施例，是采用动压轴承与滚动复合轴承支承转子51运转的推力滑动滚动复合轴承装置，与第一实施例不同的是，它采用推力动压轴承52和推力滚动轴承53。推力动压轴承52与推力滚动轴承53的座圈55同轴安装并固定在轴承座54的内孔中。转子51的轴肩62与推力动压轴承52的表面21构成轴承轴向间隙60。滚动轴承53的轴圈56与转子51紧固在一起，轴圈56与滚动轴承53的滚动体之间在支承方向上设置一间隙64，并使间隙64的尺寸小于动压轴承52的轴向间隙60的尺寸。
在机器的启停和低速运行阶段，转子51转速较低，推力动压轴承52不能建立压力膜，对转子51不起支承作用，由于推力滚动轴承53的轴向间隙64的尺寸小于推力动压轴承52的轴向间隙60的尺寸，此时仅由推力滚动轴承53支承转子51运转，转子51的轴肩62与推力动压轴承52的表面21之间存在间隙60，转子51的轴肩的表面62与推力动压轴承52的支承面的两表面之间不会发生直接接触。如图6所示，在高速运行阶段，动压效应增加，推力动压轴承52建立起压力膜，将转子51及与之相连的滚动轴承53的轴圈56浮起，并使其悬浮在推力滚动轴承53的轴向间隙64的尺寸范围内，此时转子51完全由推力动压轴承52来支承，推力滚动轴承53不起作用。推力滚动轴承53支承和推力动压轴承52支承之间的转换通过推力动压轴承52建立的压力膜将转子51悬浮于推力滚动轴承53的轴向间隙64的尺寸范围内来实现。
如图7所示是本发明的第三实施例，与第一实施例不同的是滚动轴承3的半径间隙26设置在滚动轴承3的内圈6与转子1上与其相配合的轴颈的外表面之间，其余结构和工作原理与第一实施例相似，不再赘述。
如图8所示是本发明的第四实施例，与第一实施例不同的是滚动轴承3的半径间隙25设置在滚动轴承3的外圈5与轴承座4上的轴承孔之间，其余结构和工作原理与第一实施例相似，不再赘述。
如图9所示是本发明的第五实施例，与第二实施例不同的是推力滚动轴承53的轴圈56与转子51为间隙配合，转子51可以在轴圈56的内孔中沿轴向浮动，推力滚动轴承53的轴向间隙64设置在轴圈56与转子51的轴肩之间，其余结构和工作原理与第二实施例相似，不再是赘述。
以上所述仅为本发明的实施例，并非用来限制本发明，若依本发明的构想所作的改变，在不脱离本发明实施例的范围内，例如，径向动压轴承2和推力动压轴承52可采用液压或气压形式，径向滚动轴承3和推力滚动轴承53也可采用各种不同形式和型号，动压轴承和滚动轴承的构形或布置形态也可以加以变化，只要是动压轴承与滚动轴承同轴安装，滚动轴承内圈(轴圈)与滚动体之间在支承方向上设置一定间隙，且使该间隙小于动压轴承间隙，依靠动压轴承建立起的压力膜使转子悬浮在滚动轴承间隙范围内来实现支承转换，低速阶段依靠滚动轴承支承，高速阶段依靠动压轴承支承的，均应包含于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种滑动滚动复合轴承装置，在轴承座(4)的内孔中设置有动压轴承(2)与滚动轴承(3)，动压轴承(2)与滚动轴承(3)同轴设置，其特征在于：在滚动轴承(3)的支承方向上设置有间隙，所述该间隙的尺寸小于流体动压轴承(2)在支承方向上的间隙的尺寸。
2、根据权利要求1所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：所述的动压轴承(2)与滚动轴承(3)的端面之间被轴肩隔开。
3.根据权利要求1所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：动压轴承(2)为液体动压轴承或者气体动压轴承。
4、根据权利要求1所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：所述在滚动轴承(3)的支承方向上设置的间隙是支承滚道与滚动体之间的间隙。
5.根据权利要求4所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：所述在滚动轴承(3)的支承方向上设置的间隙是滚动轴承(3)内圈与与其相配合的转子轴颈外表面之间的间隙。
6.根据权利要求4所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：所述在滚动轴承的支承方向上设置的间隙是推力滚动轴承(53)的轴圈(56)与转子(51)轴肩之间的间隙。
7.根据权利要求4所述的滑动滚动复合轴承装置，其特征在于：所述在滚动轴承(3)的支承方向上设置的间隙是滚动轴承(3)外圈(5)与轴承座(4)上轴承孔之间的间隙。
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