CN103557232B - 一种提高水润滑轴承承载力的方法及相应的水润滑轴承 - Google Patents

一种提高水润滑轴承承载力的方法及相应的水润滑轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高水润滑轴承承载力的方法及相应的水润滑轴承，其将轴承轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成正压区和负压区，轴颈转动时，正压区和负压区对轴颈作用力的最大合力即为轴承承载力。本发明的轴瓦内表面的过渡圆弧两侧形成的正压区和负压区对轴颈的作用力不存在相互抵消的现象，可以大大提高水润滑轴承的承载力。

Description

一种提高水润滑轴承承载力的方法及相应的水润滑轴承
技术领域：
本发明涉及轴承技术领域，尤其是涉及一种水润滑轴承。
背景技术：
轴承是机械在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件，种类较为繁多。长期以来，滑动轴承通常都是由金属构件组成，以用油作为工作介质，需要消耗大量的油料和金属材质。而为了防止润滑油的泄漏，还需对其进行密封，使得轴承结构相当复杂，并很难解决各种因摩擦副的运动而产生的摩擦、振动、噪声、功耗、可靠性和寿命等问题，尤其是不可避免地存在因润滑油泄漏而带来的严重环境污染问题。
可克服油润滑轴承所存在的环境污染等问题，市场上也出现了以水为工作介质的水润滑轴承，虽然相比传统的油润滑而言，水润滑轴承具有清洁和环保的特性，但由于水的粘度较低，其在形成动压润滑时，承载能力相对较低。以目前常见的几种水润滑轴承来讲，椭圆轴承(见图1所示)的旋转精度和稳定性相对较好，但由于其形成水膜时，上下水膜产生的承载力不可避免地存在抵消现象，因此承载力相对较小，且功率消耗大。双油楔错位轴承(见图2所示)也存在同样的缺陷，如果再加上对轴承进行开槽，又削弱了其承载力。因此，椭圆轴承和双油楔错位轴承同样作为二油楔的轴承，不适用于承载力要求较高的场合。如何提高水润滑轴承承载力，成为人们所关注的问题。
发明内容：
本发明的目的就在于针对现有技术存在的不足之处而提供一种提高水润滑轴承承载力的方法及相应的水润滑轴承，其结构简单、可大幅度提高水润滑轴承的承载力。
为实现上述目的，本发明的提高水润滑轴承承载力的方法，是将轴承轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成正压区和负压区，轴颈转动时，正压区和负压区对轴颈作用力的最大合力即为轴承承载力。
作为上述技术方案的优选，所述的正压区对轴颈的作用力与负压区对轴颈作用力之间的夹角小于90度。
本发明的一种水润滑轴承包括轴瓦和轴颈，所述的轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，轴承内圈和轴颈之间的间隙为优弧段半径与劣弧段半径之差，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成对转动的轴颈产生作用力的正压区和负压区。
作为上述技术方案的优选，所述的劣弧段与优弧段之间光滑过渡。
作为上述技术方案的优选，所述的优弧段中心、劣弧段中心以及劣弧段的中分点位于同一直线上。
本发明的有益效果在于：其轴瓦内表面的过渡圆弧两侧形成正压区和负压区，正压区和负压区对轴颈作用力的最大合力即为轴承承载，由于正压区和负压区对轴颈的作用力不存在相互抵消的现象，因此可以大大提高水润滑轴承的承载力。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为现有的椭圆轴承的端面结构图；
图2为现有的双油楔错位轴承的端面结构图；
图3为本发明的水润滑轴承的端面结构图；
图4为本发明的水润滑轴承的压力分布图；
图5为本发明的水润滑轴承的承载力示意图。
具体实施方式：
以下所述仅为体现本发明原理的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
本发明的提高水润滑轴承承载力的方法，是将轴承轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成正压区和负压区，轴颈转动时，正压区和负压区对轴颈作用力的合力即为轴承承载力。
见图3和图4所示：本发明的水润滑轴承包括轴瓦和轴颈20，其中，轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段11(即图3中的AMB段)以轴承中心Ob为圆心，其半径为Rb；圆心角小于180度的劣弧段12(即图3中ANB段)以轴颈中心Oj为圆心，其半径为Rj；轴承内圈和轴颈之间的间隙c＝Rb－Rj，e为轴承的偏心距，轴承的偏心率k＝e/c，通过合理设计劣弧段12的圆心角Φ可以改变轴承的承载力。
劣弧段12构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成正压区13和负压区14(需要说明的是：轴颈20转动方向不同时，正压区13和负压区14的。
劣弧段12与优弧段11之间光滑过渡；优弧段11中心、劣弧段12中心以及劣弧段12的中分点位于同一直线上，也就是说：优弧段11和劣弧段12皆由该直线分成对称的两半。
见图5所示：当轴颈20以角速度ω逆时针转动时，过渡圆弧的左侧为正压区13，右侧为负压区14，正压区13对轴颈20的作用力为F1，负压区14对轴颈20的作用力为F2，F1和F2之间的夹角小于90度，两者的合力F大于F1及F2，当劣弧段12(过渡圆弧)的圆心角Φ改变时，正压区13和负压区14的分布区域和形状也将发生改变，F1和F2之间的夹角也将发生改变，夹角越小，合力F越大，也就是说轴承的承载力越大，在其他条件不变时，存在最小的夹角时轴承的承载力F达到最大。

Claims (5)

1.一种提高水润滑轴承承载力的方法，其特征在于：它是将轴承轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成正压区和负压区，轴颈转动时，正压区和负压区对轴颈作用力的合力即为轴承承载力。
2.根据权利要求1所述的一种提高水润滑轴承承载力的方法，其特征在于：所述的正压区对轴颈的作用力与负压区对轴颈作用力之间的夹角小于90度。
3.一种水润滑轴承，包括轴瓦和轴颈，其特征在于：所述的轴瓦内表面分成两段不同的圆弧段，其中，圆心角大于180度的优弧段以轴承中心为圆心，圆心角小于180度的劣弧段以轴颈中心为圆心，轴承内圈和轴颈之间的间隙为优弧段半径与劣弧段半径之差，劣弧段构成轴瓦内表面的过渡圆弧，过渡圆弧的两侧形成对转动的轴颈产生作用力的正压区和负压区。
4.根据权利要求3所述的一种水润滑轴承，其特征在于：所述的劣弧段与优弧段之间光滑过渡。
5.根据权利要求4所述的一种水润滑轴承，其特征在于：所述的优弧段中心、劣弧段中心以及劣弧段的中分点位于同一直线上。
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