CN102537050A - 快速重载油膜轴承 - Google Patents

Abstract

一种快速重载油膜轴承，是对现有油膜轴承的改进。现有结构是在锥形轴颈和轴承箱体之间设置锥套和衬套，锥套一轴颈联结在一起，锥套和衬套之间形成周向相对滑动的摩擦副。

Description

快速重载油膜轴承

技术领域

本发明属于机械传动装置的滑动轴承，涉及一种油膜轴承。

背景技术

油膜轴承是一种理想的滑动轴承，在工作运行中，它能自动地形成一个完整的压力油膜，将轴与瓦分开，以润滑油间的液体摩擦代替与瓦之间的金属摩擦。因而，摩擦损耗小，运转精度高，使用寿命长，被广泛地应用在治金、电力、机床、仪表等国民经济的很多部门。如1所示，油膜轴承的基本结构由主要工作零件：锥套（轴）和衬套（瓦）以及轴承箱体（轴承座）组成。衬套与锥套相对周向滑动便构成了该回转摩擦副，并承受全部载荷。油膜轴承可按其润滑方式、工作特点、装备对象划分为许多不同的类型，这里所指的油膜轴承是按它的工作特点耒命名的。当前，国内普遍采用的油膜轴承多为快速轻载和中速中（低）载轴承，比如汽轮机、水轮机、民电机等的油膜轴承即属于前者，而现代大型连轧机，如板带材热连轧机、冷连轧机等的油膜轴承则属于后者。随着我国国民经济的发展，高科技、高效能设备的出现，要求油膜轴承具有更快的滑动速度和更大的平均比压，能在快速重载工况下运行。对于油膜轴承耒说，最不利的工况莫过于重载和两种速度的结合：一是低速重载，二是快速重载。低速重载的关键是速度低、载荷大，靠动压效应难以形成油膜，但它可以采用其它润滑方式，如静压或静-动压润滑方式，即用高压油将轴顶起形成油膜而完善地解决这一问题。而高速重载的关键是速度高、载荷大、发热严重、极易烧毁轴承，采用现有技术的油膜轴承结构，乃至改变润滑方式都无法解决这一问题。而快速重载的关键是速度快、载荷大、发热严重、极易烧毁轴承，采用现有技术的油膜轴承结构，乃至改变润滑方式都无法解决上述问题，成为当前的一大技术难题，制约着高性能设备的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的油膜轴承，在速度快、载荷大工况下存在发热严重的关键问题，提供一种快速重载油膜轴承，使之具有很快的滑动速度（V＞90M／S）,很大的平均比压（P＞25MPa）满足高科技、高效能设备发展对油膜轴承的要求。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种快速重载油膜轴承，是对现有油膜轴承的改进。现有结构是在锥形轴颈和轴承箱体之间设置锥套和衬套，锥套一轴颈联结在一起，锥套和衬套之间形成周向相对滑动的摩擦副。其改进有以下三个方面：

1、    为了提高轴承的承载能力，并同时改善摩擦副的表面性能，在衬套的结构设计和材料选择上，摒弃了普遍采用的以巴氏合金作为减摩层的单一结构形式，而将其设计成多层复合薄壁结构，使衬套成为复合层构造的薄壁件。其复合层最外层是钢背，与钢背接触的是高硬度合金层，高硬度合金上面是隔层，内表面是减摩合金层。高硬度合金层为镉、铜、铝等合金，其厚度不足0.5mm，隔层为镍，其厚度1-3U, 减摩合金层（2-4）为铅、锡、锑合金，其厚度为15-30U。

2、   为了增强轴承的传导散热效果，除将衬套设计成薄壁件外，在轴承箱体与簿壁衬套之间的连接方式采取过盈配合，并在箱体内设置冷却介质通道，可对轴承内的温度实行调控。

3、     

为了增强润滑油的对流散热效果，供油槽的设置，一方面按照常规增大非工作区域的间隙；另一方面在衬套内工作表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽。

本发明的针对现有技术存在的缺欠，抓住油膜轴承摩擦副中衬套这一关键环节，从理论上有了新的认识，结构上采取了改进措施。现有技术的衬套，为了使它既具有耐磨性又具有工作时所必须的强度和刚度，采取了双层金属结构。目前多采用离心浇铸的办法，将巴氏合金减摩材料与金属套筒结合在一起，形成巴氏合金与钢套的双层结构。由于巴氏合金质地软、铸层厚（一般2-5mm），降低了轴承的承载能力。本发明不但减薄了减摩层的厚度，而且采用了多层复合结构。高硬度合金层增强了整体的刚度和强度，极薄的减摩合金，即保持了本身的优点耐磨、质软、埋入性好，又增强了抗挤压能力，提高了疲劳极限，特别是抗压强度，几乎成倍增长，使油膜轴承的承载能力满足了快速重载工况的要求。本发明由于供油槽的设置，一方面按照常规增大非工作区域的间隙，增加供油量，提高混油冷却效果；另一方面根据“强力楔”原理：为在不减弱流体动压润滑效应的前提下，增加了穿越轴承工作区域的润滑油流量，最大限度地将润滑卷汲入轴承的工作区域，而在衬套内表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽，因而提高了对发热区域的直接冷却效果。同时，由于衬套与箱体采用过盈配合、箱体内设冷却介质通道等措施，有效地解决了快速重载油膜轴承的滑动速度快、平均比压大、发热严重的关键问题。

【附图说明】

图1是油膜轴承结构示意图。

图2是簿壁衬套的复合结构示意图。

图3是衬套内表面的收敛楔形供油槽的示意图。

【具体实施方式】

      如图1所示，一种快速重载油膜轴承，其锥套3和锥形轴颈4，通过锁紧装置紧紧地联结在一起，衬套2的外壁与轴承箱体1的内壁之间采用过盈配合，衬套2和锥套3之间形成周向相对滑动摩擦副。如图1、2所示，衬套2为薄壁复合多层结构，最外层是钢背（钢筒）2-1，与钢背接触的是由金属镉、铜、铝等组成的高硬度合金层2-2，高硬度合金层上面是金属镍的隔层2-3，隔层表面是由铅、锡、锑等组成的减摩合金层2-4。所述的高硬度合金层的厚度小于0.5mm,隔层厚度为1-3U,减摩层厚度为15-30U轴承箱体1与衬套2之间取消了间隙,采用过盈配合,直接热传导,同时,在箱体1内设置冷却介质通道,可以进行调温.在润滑方式上,一方面加大非工作区域的间隙,增加其润滑油的流量,另一方面如图3所示,在衬套2的内工作表面进油侧,开设沿周向呈收敛楔形的供油槽5。

本发明的技术方案已用于快速线材精轧机的油膜轴承，单项性能达到：载荷：平均比压P＞20MPa，速度：滑动速度V＞90M／S。实现了现代概念的快速重载油膜轴承的主要指标。

Claims (4)

1.一种快速重载油膜轴承，在锥形轴颈（4）和轴承箱体（1）之间设置与锥形轴颈联结在一起的锥套（3）、与轴承箱体联结在一起的衬套（2），锥套与衬套之间形成周向相对滑动的摩擦副，其特征在于所述的衬套（2）是由钢背（2-1）、高硬度合金层（2-2）、隔层（2-3）、表面减摩合金层（2-4）构成的薄壁件；在衬套（2）的内工作表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽（5）。

2.按照权利要求1所述的快速重载油膜轴承，其特征在于所述的薄壁衬套（2）与轴承箱体（1）之间的联结采取过盈配合。

3.按照权利要求1或2所述的快速重载油膜轴承，其特征在于所述的轴承箱体（1）内设置冷却介质通道。

4.按照权利要求1所述的快速重载油膜轴承，其特征在于所述的薄壁衬套（2）的高硬度合金层（2-2）为镉、铜、铝合金，其厚度小于0.5mm隔层（2-3）为镍,其厚度为1-3U,减摩合金层（2-4）为铅、锡、锑合金，其厚度为15-30U。

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