CN102319907A - 内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统 - Google Patents

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张绍林
岑继东
王迎佳
于卫东
夏伯乾
周世杰
程建民
岑少起
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Abstract

本发明涉及一种内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，包括径推浮环轴承和左右两边的内膜供油装置；径推浮环轴承的内轴瓦与浮环之间形成径向内膜和轴向内膜，浮环与外轴瓦之间形成径向外膜和轴向外膜；轴向外膜和径向外膜分别安装独立的供油管。主轴的左边和右边的轴心上设置有轴向孔槽，与内膜供油装置的进油孔连通；轴向孔槽一路沿径向为径向内膜供油，另一路沿轴向为轴向内膜供油。本发明独立供油径推联合浮环轴承克服了圆柱轴承不能承受轴向载荷和圆锥轴承轴向载荷不宜过大的问题，提高了结构紧凑性，避免了额外的轴向限位；内外膜独立供油的新结构克服了统一供油浮环轴承内外膜串联结构相互制约的问题，实现内外膜压力的单独调节，进而可在线调节和控制轴承-转子系统的特性，特别是可有效提高油膜的动态性能。

Description

内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统
技术领域
本发明涉及一种径推联合浮环动静压轴承-转子系统，特别是涉及一种内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统。
背景技术
圆柱动静压轴承主要承受径向载荷，推力轴承主要承受轴向载荷，但在许多场合下起支撑作用的轴承要同时承受径向载荷和轴向载荷，通常用圆锥轴承或向心轴承和平面推力轴承的组合结构来实现。圆锥轴承受锥角的限制，轴向承载能力不宜太大；径推联合轴承虽然能承受较大的轴向力，但当轴转速提高时，摩擦功耗的急剧上升和离心力的影响引起油温大幅度升高和轴承的发热变形，另外高速时轴承易于失稳。动静压浮环轴承是提高轴承－转子系统转速的有效手段，受到国内外学术界和企业界的高度重视。目前的动静压浮环轴承大多采用内外膜统一供油方式，内外膜供油压力不能单独调节，难以充分发挥其优越性。如果采用内外膜独立供油，将有效调节轴承－转子系统的运转特性。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统。
技术方案：一种内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，主轴中间的限位凸台的两侧分别安装有两个内外膜独立供油的径推浮环轴承，主轴的左边和右边分别安装有为对应的径推浮环轴承供油的内膜供油装置；所述径推浮环轴承包括内轴瓦、浮环和外轴瓦，内轴瓦与浮环之间形成径向内膜和轴向内膜，浮环与外轴瓦之间形成径向外膜和轴向外膜；外轴瓦外侧的支撑外套筒上设置有轴向外膜进油孔，并在外轴瓦上设置有轴向外膜节油器；外轴瓦顶台上设置有径向外膜进油孔，并在径向外膜进油口设置径向外膜节油器；所述主轴的左边和右边的轴心上设置有轴向孔槽，该轴向孔槽上与主轴上径向孔槽连通，该径向孔槽与所述内膜供油装置的进油孔连通；所述轴向孔槽在径推浮环轴承处设置有径向进油孔，该径向进油孔分两路，一路沿径向为径向内膜供油，另一路沿轴向为轴向内膜供油，并在各供油的出油口上设置节流器。
所述内膜供油装置包括外套筒和集油环套筒，外套筒通过两端滚动轴承安装在主轴上，集油环套筒位于外套筒内侧，外套筒上安装的进油管与集油环套筒上设置有径向进油孔连通，该径向进油孔与集油环套筒的内表面设置有集油环腔连通。
在集油环套筒内腔侧壁上设置有多个环形的凹槽，各环形凹槽内分别套装有集油环。
主轴的外出套装有套筒，该套筒与主轴之间设置有径向间隙，该径向间隙与进油孔连通。
径推浮环轴承的支撑外套筒上安装有测压表，该测压表的测压管与轴向外膜连通。
内膜供油装置的外套筒上安装有测压表，该测压表与集油环腔连通。
径推浮环轴承上还设置冷却机构，主轴中部的限位凸台两侧分别密封，该限位凸台与支撑外套筒之间形成环形密封腔，该冷却机构是在支撑外套筒外侧设置有辅助套筒，并在该辅助套筒的上、下侧分别设置有进水口和出水口，并在所述支撑外套筒上设置有对应的径向进水口，上设置径向进水口与环形密封腔连通。
径推浮环轴承的支撑外筒与外轴瓦的轴向对接面与所述径向外膜和径向内膜之间设置有连通孔。 
内油膜节流采用圆台缝隙或小孔。
径向内膜和径向外膜采用多个油腔结构，每个油腔都设置有深腔和浅腔，进油孔与深腔连通。
本发明的有益效果：独立供油径推联合浮环轴承克服了圆柱轴承不能承受轴向载荷和圆锥轴承轴向载荷不宜过大的问题，提高了结构紧凑性，避免了额外的轴向限位；内外膜独立供油的新结构克服了统一供油浮环轴承内外膜串联结构相互制约的问题，实现内外膜压力的单独调节，进而有效提高了油膜动态性能。
附图说明
图1是内外膜独立供油径推浮环高速轴承-转子系统的剖面结构示意图；
图2是图1中左（或右）内膜供油装置剖面放大结构示意图。
图中标号1为主轴，2为轴向孔槽，3为共有测压表，4为左侧滚动轴承端盖，5为外套筒，6为集流环，7为内油膜供油管，8为集流环套筒，9为滚动轴承，10为轴承端盖，11为套筒，12为双圆螺母，13为左滑动轴承端盖，14为润滑油经向进油孔，15为径向内膜小孔节流器，16为轴向节流器，17为内轴瓦，18为浮环，19为外轴瓦，20为轴向外油膜供油管，21为轴向外膜节流器，22为支撑外套筒，23为辅助套筒，24为径向外膜节流器，25为径向外膜供油管，26为测压表。 
具体实施方式                                            
参见图1和图2，内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统由三部分组成，中间是两个内外膜独立供油的径推浮环轴承，分别位于主轴中间的限位凸台的两侧。主轴的左边和右边为两个内膜供油装置，两内膜供油装置分别为对应的径推浮环轴承供油的内膜供油装置。从而实现独立的外膜供油和独立的内膜供油。
径推浮环轴承为径推联合浮环轴承，具体结构参见图1，包括内轴瓦、浮环和外轴瓦等。内轴瓦17和浮环18之间形成内膜，外轴瓦19和浮环18之间形成外膜。外膜外侧套装有支撑外套筒，支撑外套筒外侧套装有辅助套筒，辅助套筒上设置让位孔，孔内安装有轴向外膜供油管20，该轴向外膜供油管20的进口安装在支撑外套筒侧壁的进油孔上，在外轴瓦19上设置有轴向外膜节流器。同时支撑外套筒与外轴瓦19之间还设置有集流环。外轴瓦顶台上设置有径向外膜进油孔，并在径向外膜进油口设置径向外膜节油器；所述主轴的左边和右边的轴心上设置有轴向孔槽，该轴向孔槽上与主轴上径向孔槽连通，该径向孔槽与所述内膜供油装置的进油孔连通；所述轴向孔槽在径推浮环轴承处设置有径向进油孔，该径向进油孔分两路，一路沿径向为径向内膜供油，另一路沿轴向为轴向内膜供油，并在各供油的出油口上设置节流器。
内膜供油装置：采用径向、轴向同时供油方式。在主轴1两端轴心上沿轴向加工轴向孔槽2，供油管7将压力油以集流环6的形式注入2。在主轴1上外加套筒11，套筒11之外为内轴瓦17，17上设置径向节流器16，润滑油经进油孔14流入径向部分内膜节流器16，经节流后流入油腔深腔中。轴向内膜采用小孔节流15。
外膜供油：径向部分采用五腔结构，每个腔都设置有深腔和浅腔。压力油由进油管20流入，经径向外膜节流器21节流后，流入油腔中。轴向外膜亦五腔结构，每个腔设置有深腔和浅腔。压力油由进油管25流入，经小孔节流器24节流后，流入油腔中。
润滑油经小孔和圆台柱销节流器节流后流入深腔，在静态情况下就可将轴及浮环托起，在工作时可保证充足的供油。其中径推联合动静压浮环轴承深腔和浅腔之间以及浅腔和封油边间都采用阶梯过渡，主轴转动时将产生动压力，具有较高的承载能力。

Claims (10)

1.一种内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：主轴中间的限位凸台的两侧分别安装有两个内外膜独立供油的径推浮环轴承，主轴的左边和右边分别安装有为对应的径推浮环轴承供油的内膜供油装置；所述径推浮环轴承包括内轴瓦、浮环和外轴瓦，内轴瓦与浮环之间形成径向内膜和轴向内膜，浮环与外轴瓦之间形成径向外膜和轴向外膜；外轴瓦外侧的支撑外套筒上设置有轴向外膜进油孔，并在外轴瓦上设置有轴向外膜节油器；外轴瓦顶台上设置有径向外膜进油孔，并在径向外膜进油口设置径向外膜节油器；所述主轴的左边和右边的轴心上设置有轴向孔槽，该轴向孔槽上与主轴上径向孔槽连通，该径向孔槽与所述内膜供油装置的进油孔连通；所述轴向孔槽在径推浮环轴承处设置有径向进油孔，该径向进油孔分两路，一路沿径向为径向内膜供油，另一路沿轴向为轴向内膜供油，并在各供油的出油口上设置节流器。
2.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：所述内膜供油装置包括外套筒和集油环套筒，外套筒通过两端滚动轴承安装在主轴上，集油环套筒位于外套筒内侧，外套筒上安装的进油管与集油环套筒上设置有径向进油孔连通，该径向进油孔与集油环套筒的内表面设置有集油环腔连通。
3.根据权利要求2所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：在集油环套筒内腔侧壁上设置有多个环形的凹槽，各环形凹槽内分别套装有集油环。
4.根据权利要求1或2所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：主轴的外出套装有套筒，该套筒与主轴之间设置有径向间隙，该径向间隙与进油孔连通。
5.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：径推浮环轴承的支撑外套筒上安装有测压表，该测压表的测压管与轴向外膜连通。
6.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：内膜供油装置的外套筒上安装有测压表，该测压表与集油环腔连通。
7.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：径推浮环轴承上还设置冷却机构，主轴中部的限位凸台两侧分别密封，该限位凸台与支撑外套筒之间形成环形密封腔，该冷却机构是在支撑外套筒外侧设置有辅助套筒，并在该辅助套筒的上、下侧分别设置有进水口和出水口，并在所述支撑外套筒上设置有对应的径向进水口，上设置径向进水口与环形密封腔连通。
8.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：径推浮环轴承的支撑外筒与外轴瓦的轴向对接面与所述径向外膜和径向内膜之间设置有连通孔。
9.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：内油膜节流采用圆台缝隙或小孔。
10.根据权利要求1所述的内外膜独立供油浮环高速轴承-转子系统，其特征是：径向内膜和径向外膜采用多个油腔结构，每个油腔都设置有深腔和浅腔，进油孔与深腔连通。
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