CN101718297A - 水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，包括一端设置有凸缘、另一端设置有外螺纹的轴承衬套，轴承衬套外层装配有陶瓷轴套；陶瓷轴套外部设置有包括特殊液腔和液孔结构的陶瓷轴瓦，陶瓷轴瓦外层装配有特殊液腔和液孔结构的轴瓦衬套；本装置还包括里端装配有陶瓷环的轴承端盖，轴承端盖内圈设置有与轴承衬套的外螺纹相配合的内螺纹。本发明能够提高耐磨性能与耐腐蚀性能，能够在含有泥砂类固相颗粒的恶劣水质中运转，并可以采用以水或水为基础液添加其他添加剂形成的水基润滑液润滑，同时具有较大的承载能力和刚性，其可以保证安全稳定的工作状态，从而极大的延长了工作寿命。

Description

水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承，具体的说，是涉及一种以水或水基润滑液为润滑剂、采用动静压混合润滑方式的滑动轴承。

背景技术

对于长期在水中工作的机械，采用水润滑轴承具有独特的优点，比如减少由于漏油对水质产生的污染，节省能源消耗等。但是对现有的各种水润滑轴承，其制造材料都各有其缺陷。金属材料制作的轴承，在水润滑条件下将不可避免的发生腐蚀，直接影响其寿命和性能。橡胶轴承强度和硬度较低，耐磨性、耐水性差，因此其寿命很短。填充尼龙材料的轴承，固有缺点是具有很强的吸水性，长期应用于水润滑条件下材料变软，强度和耐磨性变差。橡胶轴承承载能力较低，不能干运转，在水温达到70℃以上时承载能力显著降低。塑料轴承和赛龙轴承在环境温度达到或超过90℃时分别会产生热膨胀和吸水分解而导致轴承间隙的变化和运转失效，并且干运转能力一般。石墨轴承在较大载荷时便达不到所要求的机械强度而在工作中易破损。与这些现有水润滑轴承材料不同，陶瓷材料具有良好的耐磨性能和耐腐蚀性能，能够在含有泥砂类固相颗粒的液体中运转，同时还具有良好的热传导性能和高硬度，在重载高温的场合均能正常可靠地工作。

在期刊《中国船检》2004年第8期的文献《水润滑艉轴承损坏原因与修理》中，作者黄林生指出现有敞开式水润滑轴承损坏的主要原因之一为轴系的振动，而当施加较大的负载时，必然会使振动对轴承造成更大的伤害。在《上海理工大学学报》2004年第4期的文章《水润滑艉轴承负载能力的分析》中，周小林等分析力和力矩是造成艉轴承磨损和失效的主要因素。随着船舶吨位的增大，艉轴在螺旋桨重量的作用下发生扰曲，给艉轴承造成很大的边缘负荷，使其处于恶劣的润滑状态，从而产生严重磨损。由此可见，为防止严重磨损以及振动造成频繁损坏，水润滑轴承必须具有较高的刚度以及承载能力。

目前水润滑轴承材料多采用铁梨木、橡胶、高分子材料等制造，而较少采用高脆性、难于加工的陶瓷材料。以发明专利(申请专利号00127916.5)“舰船艉轴承用高分子材料”为例，该发明提出了一种适用于可适应各种水润滑轴承的高分子材料，材料主要成分为己内酰胺单体，与本发明提出的水或水基润滑液润滑的陶瓷材料滑动轴承不属于同种材料轴承。

从研究资料中分析得知，现有的水润滑陶瓷滑动轴承多采用动压润滑的形式，同时形成水膜从而起承载作用的陶瓷摩擦副在两端为直接裸露或与金属材料接触，这样不能保证主轴的承载能力、刚度、启停车性能与安全性。以实用新型(申请专利号200620021124.9)“水润滑碳化硅径向轴承”为例，该实用新型涉及一种水润滑碳化硅径向轴承，轴承工作时用水作润滑剂。该轴承仍属于动压滑动轴承范畴，并未采取外部高压供水的形式，在主轴启停车阶段稳定性会低于动静压轴承，同时其陶瓷摩擦副结构也为简单圆环式结构，对于高脆性的陶瓷摩擦副缺少必要的安全保护，限制了其应用范围。以国际专利(WO0008343，Water-lubricated shaft bearing，Usbeck anna等人)为例，该发明涉及一种水润滑陶瓷可倾瓦轴承，但仍属于动压轴承范畴，结构也为传统的轴承结构，其缺陷同上述实用新型专利。

另有一种陶瓷轴承采用的结构为以金属材料为基底，将陶瓷材料以各种方法涂在金属材料形成镀层，从而构成摩擦副。以发明专利(申请专利号97109532.9)“水润滑轴承或水润滑密封件”为例，其轴承摩擦副旋转件和静止件中的任何一个件的基底为金属材料，其滑动表面涂有氮化钛薄膜，而另一个是由不脆的材料制成，或其滑动表面上形成有硬材料的薄膜。该发明中摩擦副的陶瓷材料均为采用化学汽相沉积、物理汽相沉积、喷涂等方法制备的镀层，因此极大地增加了制造难度；同时由于陶瓷镀层厚度上必然小于单独陶瓷部件，在使用过程中难于进行较大尺寸的修整，在发生较大磨损后部件难以更换而只能重新进行镀层制备，因此其使用寿命不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高耐磨性能与耐腐蚀性能，能够在含有泥砂类固相颗粒的恶劣水质中运转，并可以采用以水或水为基础液添加其他添加剂形成的水基润滑液润滑，同时具有较大的承载能力和刚性的水润滑动静压陶瓷轴承，其可以保证安全稳定的工作状态，从而极大的延长了工作寿命。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，包括

一端设置有凸缘、另一端设置有外螺纹的金属制轴承衬套，所述轴承衬套内壁设置有键槽，所述轴承衬套外层装配有一端抵靠于所述凸缘、另一端位于所述外螺纹内侧的陶瓷轴套；

外部设置有环状凹槽的陶瓷轴瓦，所述环状凹槽下部设置有径向均布的进液孔，所述进液孔延伸至所述陶瓷轴瓦内壁，并且内壁相应位置设置有轴向液腔，所述陶瓷轴瓦一端的内侧设置有通液槽，所述通液槽连通有径向均布延伸至所述陶瓷轴瓦外壁的承压通孔；所述陶瓷轴瓦外层装配有与所述陶瓷轴瓦等长的金属制轴瓦衬套，所述轴瓦衬套内壁设置有与所述陶瓷轴瓦外部环状凹槽相对应的环状凹槽；所述轴瓦衬套的环状凹槽连通有延伸至轴瓦衬套外部的注液孔；

里端装配有陶瓷环的金属制轴承端盖，所述轴承端盖内圈设置有与所述轴承衬套的外螺纹相配合的内螺纹，所述陶瓷环的厚度等于所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的厚度之和。

所述陶瓷轴套由氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si₃N₄)其中的任意一种陶瓷材料制成。

所述陶瓷轴瓦由氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si₃N₄)其中的任意一种陶瓷材料制成。

所述陶瓷环由氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si₃N₄)其中的任意一种陶瓷材料制成。

所述陶瓷轴套与轴承衬套、所述陶瓷轴瓦与轴瓦衬套、所述陶瓷环与轴承端盖之间的装配形式为粘接。

其中粘接所使用的粘结剂为环氧树脂或高温无机胶。

所述陶瓷轴套与轴承衬套、所述陶瓷轴瓦与轴瓦衬套、所述陶瓷环与轴承端盖之间的装配形式为过盈装配。

本发明的有益效果是：

(1)本发明采用具有良好热传导性能与高硬度的陶瓷材料制造滑动轴承，提高了轴承的耐磨性能与耐腐蚀性能，保证轴承能在含有泥砂类固相颗粒的恶劣水质中运转。

其中，对于本发明中的陶瓷动静压轴承，由于采用水或水基润滑液作为润滑剂，与传统的采用油基润滑剂的滑动轴承相比，具有如下优势：

1)由于水的粘度通常在油的1/20以下，无论采用经验公式还是数值分析计算的方法，以水或水基润滑液润滑的轴承在工作时，其摩擦功率远比油润滑轴承小；

2)由于水的比热大(以L-FC-32号润滑油为例，其比热值为2.11kJ/kg·K，而水为4.18kJ/kg·K)，对于摩擦发热的冷却效果比油好，因此采用以水或水基润滑液润滑的轴承的主轴刚度与精度更高；

3)相比润滑油，水是天然阻燃剂，因此采用水或水基润滑液润滑的轴承时，相关设备火险可能性小，安全性能更好；

4)水是绿色无污染的润滑剂，其本身所固有的清洁性能够满足现代社会对工程技术的环境友好、可持续性发展的要求，同时其成本也比润滑油要低。

另外，由于通过液体滑动接触的轴承摩擦副，即轴瓦内层与轴承衬套外层均为陶瓷材料制作，因此其与现有主要的金属材料轴承材料相比具有如下的有益效果：

1)高速：陶瓷的重量仅为同体积钢重量的40％，这样能减少离心载荷和打滑，使陶瓷轴承比传统轴承转速提高20？0％；

2)高刚性：陶瓷的弹性模量比钢的高50％，因此能提高刚度15？0％，从而减轻机床的振动；

3)长寿命：陶瓷材料比钢的硬度高得多，其洛氏硬度为HRC75？0(钢件一般在HRC60以下)，硬度高能减少磨损。此外陶瓷还具有较高的抗压强度，大约是钢的5？倍。当轴承中有杂质时，陶瓷轴承很少产生剥落失效(点蚀)，因此陶瓷轴承通常具有更长的寿命；

4)低发热：陶瓷的摩擦系数大约是钢的30％，因此陶瓷轴承产生的热量较少，这样可延长轴承寿命；

5)边界润滑：水或水基润滑液润滑的陶瓷轴承在温度高、液量少的条件下，陶瓷材料不会产生冷焊，避免了高速重载情况下的磨损失效；

6)耐腐蚀：陶瓷材料不活泼的化学特性使陶瓷具有耐腐蚀性；

7)绝缘：陶瓷材料不导电，可使轴承免遭电弧损伤；

8)耐高温：陶瓷材料即使在高温下强度和硬度也不会降低，因此陶瓷轴承可以在一定的高温条件下长时间工作；

9)无污染，环保。陶瓷材料为对水的不敏感材料，在水润滑条件下不会发生锈蚀，同时也避免了电化腐蚀问题。

(2)本发明采用了动静压混合轴承的形式，综合了静压润滑和动压润滑两者的优点，提高了轴承的承载能力与刚度，在高速时(工作阶段)以动压为主，在低速时(启动、停车阶段)以静压为主。它综合了静压润滑在启动前就能形成承载油膜、轴承精度保持性好和动压润滑利用转子本身的旋转无需高的供油压力(供油压力的减小可使供油系统功耗相应降低)就可获得较大的承载能力和刚性、轴承抗振阻尼特性好等一系列优点。该种轴承的承载特性既高于动压轴承，也高于静压轴承，并且可使轴承在零速到最大转速、以及在最小到最大偏心范围内都有较大的承载能力，这是纯静压或纯动压轴承所不能比拟的。

(3)本发明通过采用全包容这一独特的结构形式，即采用金属轴套全包容陶瓷轴承摩擦副，较好改善了陶瓷轴承的受力状况，从而保证水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷轴承可以安全稳定的工作运转，极大的延长了其工作寿命。

较普通的轴承结构而言，提高了整个主轴  轴承摩擦副的力学性能，这已在实验中得到验证。实验中须对水或水基润滑液润滑的陶瓷滑动轴承搭建实验台架，台架试验用异步电机为动力，并把润滑剂压入轴承中，并通过连杆将压力传导给下面的轴套以及轴颈，为实验提供所需的负载，并由压力表指示实验数据。实验台下方安装主轴轴承摩擦副及液箱，液流泄出后返回液箱。在实验中发现，对于没有采用全包容结构的各种陶瓷轴承，在所加压力逐渐增大时，均出现不同形式的损坏，例如陶瓷轴颈处出现裂纹、破碎，严重的造成制动性闷车。而在采用全包容结构后，载荷实验顺利通过，其中全速全负荷运行时间占总运行时间的32.4％，最大载荷达到3吨以上；在摩擦副材料选择合理的情况下，轴承陶瓷材料没有发生损坏的情况；实验证明了全包容结构的水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承结构，有效改善了摩擦副中的应力集中现象，大大提高了轴承使用的安全性和可靠性。

附图说明

图1是轴承衬套的主视图；

图2是图1沿A--A线剖开的左视截面图；

图3是陶瓷轴套的主视图；

图4是图3沿A--A线剖开的左视截面图；

图5是陶瓷轴瓦的主视图；

图6是图5沿A--A线剖开的左视截面图；

图7是图5的俯视图；

图8是轴瓦衬套的主视图；

图9是图8沿A--A线剖开的左视截面图；

图10是图8沿B--B线剖开的仰视截面图；

图11是轴承端盖的主视图；

图12是图11沿A--A线剖开的左视截面图；

图13是各部件装配完成后的水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承的主视图；

图14是图13沿A--A线剖开的左视截面图；

图15是图13的俯视图。

在图中：轴承衬套--1    键槽--11       凸缘--12

外螺纹--13             陶瓷轴套--2    陶瓷轴瓦--3

承压通孔--31    环状凹槽--32    进液孔--33

轴向液腔--34    通液槽--35      轴瓦衬套--4

注液孔--41      环状凹槽--42    轴承端盖--5

内螺纹--51      陶瓷环--52

具体实施方式

本发明公开了一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，由固定于基座内的静止的陶瓷轴瓦3及轴瓦衬套4、安装于轴之上随轴旋转的陶瓷轴套2及轴承衬套1、特殊结构的轴承端盖5组成。工作时润滑剂进入陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2的间隙、陶瓷轴瓦3与轴承端盖5内衬陶瓷环52的间隙形成承载液膜，使旋转轴正常工作，液流从轴瓦衬套4与轴承端盖5内衬陶瓷环52相配合表面的缝隙，以及陶瓷轴瓦3无通液槽35结构的另一端与陶瓷轴套2的缝隙中自然泄出。

下面结合附图和实施例，大致按照结构上由内向外的顺序对本发明作进一步的详细描述：

如图1和图2所示，本发明的水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承包括用于安装于轴之上的轴承衬套1，所述轴承衬套1内壁设置有键槽11，与旋转轴采用键连接，图1中为双键的平键连接，在具体工作中，键的类型包括平键、半圆键、楔键等，数目可以是单键也可以是双键，视实际工况而定。并且所述轴承衬套1由金属材料制成，具体地可以是碳素结构钢、合金结构钢、钛合金等各种金属材料。

所述轴承衬套1一端具有呈凸起挡肩结构的凸缘12，所述凸缘12方便对下述陶瓷轴套2进行轴向定位；所述轴承衬套1的加工出一定长度的外螺纹13，以便和下述轴承端盖5实现螺纹配合，对轴承端盖5进行轴向定位。

所述轴承衬套1外层装配有陶瓷轴套2，如图3和图4所示，所述陶瓷轴套2一端用于抵靠于所述凸缘12，另一端位于所述外螺纹13内侧、距离所述外螺纹13一定距离。

所述轴承衬套1与陶瓷轴套2之间所采用的装配形式可以为粘接，其中粘接的粘结剂包括环氧树脂、高温无机胶等有机与无机粘结剂；装配形式也可以为过盈装配，具体为将金属制轴承衬套1以冷装的形式使其外径减小，待其与陶瓷轴套2之间产生一定间隙后，再装配到设定位置。

如图5至图7所示，本发明还包括陶瓷轴瓦3，为使该轴承同时起到单侧止推作用，所述陶瓷轴瓦3的长度应较所述陶瓷轴套2略小以保证一定的轴向轴承间隙。另外，为保证径向轴承间隙，陶瓷轴瓦3内径也应比陶瓷轴套2外径大一定的尺寸。具体的轴承间隙值应视工作条件而定，范围包括从毫米级至微米级。

所述陶瓷轴瓦3外部设置有环状凹槽32，所述环状凹槽32下部设置有若干周向均布的进液孔33，所述进液孔33延伸至所述陶瓷轴瓦3内壁；并且内壁在相应于所述进液孔33的位置设置有一定面积的轴向液腔34。图5至图7中所示进液孔33为八个，润滑剂可由环状凹槽32顺周向均布的八个进液孔33流入陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2之间的间隙。八个进液孔33不仅起到小孔节流器的作用，同时利于液流更好的流入陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2间的整个周向轴承间隙，更有可能形成完整的承载液膜，将静压效应发挥得更加充分。如图6所示，在陶瓷轴瓦3内壁上对应于八个进液孔33的位置，设置有轴向液腔34的结构。由于八个进液孔33和轴向液腔34的存在，陶瓷轴瓦3内壁面将产生几何表面变化，在轴带动陶瓷轴套2及轴承衬套1旋转时，径向液膜将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。在实际工作中，所述轴向液腔34的深度与面积将视具体工况而定，在保证承载能力与刚度较高的同时，还要使轴承的摩擦功率不致过大，因此对于不同的轴承尺寸与工作条件，轴向液腔34的深度与面积也可以相应发生变化。

所述陶瓷轴瓦3一端的内侧还设置有一定深度的通液槽35，所述通液槽35连通有延伸至所述陶瓷轴瓦3外壁的若干个承压通孔31。所述陶瓷轴瓦3的这一端与下述轴承端盖5内衬陶瓷环52形成间隙配合，由于静压作用，液流由陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2的间隙以一定压力流入该端后，将形成轴向止推承载液膜。同时由于均布的承压通孔31的存在，陶瓷轴瓦3的该端面具有几何表面变化，在轴承衬套1带动轴承端盖5旋转时，端面对应的液膜会产生明显的动压效应，从而提高轴承的轴向承载能力与刚度。图5至图7中所示承压通孔31为十六个。最终润滑液将从轴瓦衬套4与轴承端盖5内衬陶瓷环52相配合表面的缝隙，以及陶瓷轴瓦3无通液槽结构的另一端与陶瓷轴套2的缝隙中自然泄出，形成循环回路。

所述陶瓷轴瓦3外层装配有轴瓦衬套4，装配形式可以为粘接，其中粘接的粘结剂包括环氧树脂、高温无机胶等有机与无机粘结剂；装配形式也可以为过盈装配，具体将金属制轴瓦衬套4以热装的形式使其外径增大，待其与陶瓷轴瓦3之间产生一定间隙后，再装配到设定位置。如图8至图10所示，所述轴瓦衬套4与所述陶瓷轴瓦3等长，也由金属材料制成，具体地可以是碳素结构钢、合金结构钢、钛合金等各种金属材料。

所述轴瓦衬套4内壁设置有环状凹槽42，所述环状凹槽42与所述陶瓷轴瓦3外部的环状凹槽32相对应，各自形成半环形回路，总体构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路。所述环状凹槽42连通有延伸至轴瓦衬套4外部的注液孔41。由于采用动静压混合润滑的形式，润滑剂最先以需要以一定的液压从注液孔41压入轴承，在具体实施中供液压力为2MPa左右，随后润滑剂进入由轴瓦衬套4内层与陶瓷轴瓦3外层构成的环形回路，在实际工作中，由环状凹槽42和环状凹槽32构成的环形回路将起到缝隙节流器的作用。

如图11和图12表示出已完成里端陶瓷环52与外部金属材料装配的轴承端盖5，装配形式可以为粘接，其中粘接的粘结剂包括环氧树脂、高温无机胶等有机与无机粘结剂；装配形式也可以为过盈装配，具体将金属制轴承端盖5以热装的形式使其外径增大，待其与陶瓷环52之间产生一定间隙后，再装配到设定位置。所述陶瓷环52的外径应等于所述陶瓷轴瓦3的外径。所述轴承端盖5的金属材料结构部分内圈加工出内螺纹51，以和所述轴承衬套1的外螺纹13实现螺纹配合，装配中螺纹拧紧直至里端陶瓷环52接触陶瓷轴套2，实现对轴承端盖5的定位，同时完成对轴承中陶瓷材料的全包容结构，有效改善了轴承受力条件。整体装配过程中应保证轴承端盖5内衬陶瓷环52与陶瓷轴瓦3之间形成间隙配合，以形成止推承载液膜并且使液流最终从间隙自然泄出。

需要特别指出的是，用于制造所述陶瓷轴套2、所述陶瓷轴瓦3和所述陶瓷环52的陶瓷材料，主要包括采用各种制备方法形成氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷两类。其中氧化物陶瓷轴承主要包括氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)等材料，非氧化物陶瓷主要包括碳化硅(SiC)和氮化硅(Si₃N₄)等材料。并且需注意，所述陶瓷轴套2、所述陶瓷轴瓦3和所述陶瓷环52可以分别采用不同的陶瓷材料制作，不同材料的陶瓷轴承摩擦副的跑和性能各不相同。

图13至图15为各部件装配完成后的全包容结构的水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，更清楚表达了整个轴承的布局。其具体装配过程为：在陶瓷轴瓦3与轴瓦衬套4以粘接或过盈装配的形式装配完成后，将其固定于基座或其他轴承外接结构中；将轴承衬套1与陶瓷轴套2以粘接或过盈装配的形式装配完成，再将轴承端盖5与陶瓷衬套1进行螺纹配合，此后再将陶瓷衬套1的内表面与转轴、键进行装配；上述装配完成后，以陶瓷轴瓦3具有承压通孔31的端面为基准，将轴承端盖5内衬陶瓷环52与其进行间隙配合，同时与轴承端盖5已装配好的陶瓷轴套2由于其较小的外径将自然装入陶瓷衬套3中，至此装配过程完成。

本发明是采用水或水基润滑液作为润滑剂的滑动轴承摩擦副，在工作状态，滑动接触所产生的液膜产生在所述陶瓷轴套2与所述陶瓷轴瓦3、所属陶瓷轴瓦3与轴承端盖内衬陶瓷环52之间。

对于作为摩擦副的陶瓷材料，采用金属材料将其包容，即形成轴承衬套1、轴瓦衬套4以及轴承端盖5外金属材料的全包容结构，具体为：与旋转轴直接接触配合的轴承衬套1一端有凸缘12以包容其上的陶瓷材料制成的陶瓷轴套2，另一端较陶瓷轴套2伸长一端并加工出外螺纹13；采用内部装配陶瓷环52的金属制轴承端盖5在金属材料结构部分内圈加工出内螺纹51，从而与轴承衬套1的外螺纹相配合，形成陶瓷材料包容结构；加之轴瓦衬套4与陶瓷轴瓦3相配合并等长，同时陶瓷轴瓦3也与陶瓷轴套2构成径向轴承间隙，与轴承端盖5的内衬陶瓷环52构成轴向轴承间隙。综上共同形成整个轴承的全包容结构，较普通的轴承结构而言改善了受力情况，有效改善了摩擦副中的应力集中现象，提高了整个主轴--轴承摩擦副的力学性能，也大大提高了轴承使用的安全性和可靠性。

在工作过程中，先将润滑剂以一定的液压从轴瓦衬套4上的注液孔41压入轴承，接着润滑剂进入由轴瓦衬套4内层与陶瓷轴瓦3外层之间的环形回路，液流将沿整个周向环形回路流经陶瓷轴瓦3壁面，随后顺周向均布的八个进液孔33流入陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2之间的间隙。由环状凹槽42和环状凹槽32构成的环形回路将起到缝隙节流器的作用，而八个进液孔33不仅起到小孔节流器的作用，同时更有可能形成完整的承载液膜，将静压效应发挥得更加充分。而由于轴向液腔34的存在，陶瓷轴瓦3内壁面所产生的几何表面变化，在轴带动轴套旋转时，将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。随后由于静压作用，液流由陶瓷轴瓦3与陶瓷轴套2的间隙以一定压力流入陶瓷轴瓦3具有承压通孔31结构的端面，并将形成轴向止推承载液膜。同时由于16个均布的承压通孔31的存在，陶瓷轴瓦3的该端面具有几何表面变化，在轴承衬套1带动轴承端盖5旋转时，端面对应的液膜会产生明显的动压效应，从而提高轴承的轴向承载能力与刚度。最终润滑液将从轴瓦衬套4与轴承端盖5内衬陶瓷环52相配合表面的缝隙，以及陶瓷轴瓦3无通液槽结构的另一端与陶瓷轴套2的缝隙中自然泄出，形成循环回路。因此旋转轴带动陶瓷轴套2及轴承衬套1、轴承端盖5共同转动，液流在动、静压效应共同作用下形成径向、轴向承载液膜，托起转轴并实现轴的正常工作。轴工作中始终都有润滑剂以高压注入轴承中，从而该滑动轴承在轴低速运转时(启动、停车阶段)以静压效应为主，在高速时(工作阶段)动静压效应混和起作用。

综上所述，所发明的全包容结构的水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承具有以下优点。采用动静压混合润滑的形式，将润滑剂以一定压力压入轴承间隙，在轴瓦内侧、端面结构形式带来的动压效应共同作用下实现对旋转轴承载；与普通金属材料滑动轴承以润滑油润滑不同，本发明中采用水或水基润滑液作为润滑剂以及陶瓷为主要摩擦副材料，使轴承热稳定性得到有效的提高，并改善了实际工作环境；由于采用了脆性材料--陶瓷制作轴承，为在结构设计中壁面应力集中，独创性的设计出全包容结构的轴承布局形式，大大提高了实际使用中的可靠性和安全性。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，包括

一端设置有凸缘(12)、另一端设置有外螺纹(13)的金属制轴承衬套(1)，所述轴承衬套(1)内壁设置有键槽(11)，所述轴承衬套(1)外层装配有一端抵靠于所述凸缘(12)、另一端位于所述外螺纹(13)内侧的陶瓷轴套(2)；

外部设置有环状凹槽(32)的陶瓷轴瓦(3)，所述环状凹槽(32)下部设置有径向均布的进液孔(33)，所述进液孔(33)延伸至所述陶瓷轴瓦(3)内壁，并且内壁相应位置设置有轴向液腔(34)，所述陶瓷轴瓦(3)一端的内侧设置有通液槽(35)，所述通液槽(35)连通有径向均布延伸至所述陶瓷轴瓦(3)外壁的承压通孔(31)；所述陶瓷轴瓦(3)外层装配有与所述陶瓷轴瓦(3)等长的金属制轴瓦衬套(4)，所述轴瓦衬套(4)内壁设置有与所述陶瓷轴瓦(3)外部环状凹槽(32)相对应的环状凹槽(42)；所述轴瓦衬套(4)的环状凹槽(42)连通有延伸至轴瓦衬套(4)外部的注液孔(41)；

里端装配有陶瓷环(52)的金属制轴承端盖(5)，所述轴承端盖(5)内圈设置有与所述轴承衬套(1)的外螺纹(13)相配合的内螺纹(51)，所述陶瓷环(52)的厚度等于所述陶瓷轴套(2)与所述陶瓷轴瓦(3)的厚度之和。

2.根据权利要求1所述的一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，所述陶瓷轴套(2)由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)其中的任意一种陶瓷材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，所述陶瓷轴瓦(3)由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)其中的任意一种陶瓷材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，所述陶瓷环(52)由氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)其中的任意一种陶瓷材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，所述陶瓷轴套(2)与轴承衬套(1)、所述陶瓷轴瓦(3)与轴瓦衬套(4)、所述陶瓷环(52)与轴承端盖(5)之间的装配形式为粘接。

6.根据权利要求5所述的一种水或水基润滑液润滑的动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，其中粘接所使用的粘结剂为环氧树脂或高温无机胶。

7.根据权利要求1所述的一种水或水基润滑液润滑的滑动静压陶瓷滑动轴承，其特征在于，所述陶瓷轴套(2)与轴承衬套(1)、所述陶瓷轴瓦(3)与轴瓦衬套(4)、所述陶瓷环(52)与轴承端盖(5)之间的装配形式为过盈装配。

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