CN103939469A - 一种滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明属于滑动轴承领域。一种滑动轴承，包括钢体基座和轴瓦，所述轴瓦熔接在所述钢体基座上部与之外圆面匹配的圆弧形凹槽面上，所述钢体底座凹槽面下均布若干用肋筋分割成的空腔，所述空腔上开口与钢体底座凹槽面重合，所述钢体底座凹槽面面积不大于轴瓦与空腔接触面积之和的两倍，所述空腔间肋筋上设置通孔。本发明设计合理高效，冷却速度快，适合各种恶劣工况下工作；且能够在冷却系统故障情况下，保证滑动轴承继续正常工作多个小时，确保生产顺利进行。

Description

一种滑动轴承

技术领域

本发明属于滑动轴承领域，特别是一种钢体基座与轴瓦一体成型的，具有高效冷却效果的滑动轴承。 

背景技术。

滑动轴承（SlidingBearing），在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。 

对中大型设备中受载荷且轴颈较大的辊轴一般采用滑动轴承。中大型设备中辊轴受载荷较大，辊轴与滑动轴承摩擦会产生大量的热量，如果过热会导致辊轴与滑动轴承接触面间的润滑油失效，从而导致辊轴与滑动轴承磨损增大，使用寿命降低。在大中型设备中，滑动轴承轴瓦一般采用铜合金，在没有对滑动轴承有效冷却或者没有冷却时候，铜合金轴瓦往往很快烧瓦，导致生产设备停工，生产停滞，严重的时候还会对生产人员造成伤害。一般的，对中大型的滑动轴承冷却可以在滑动轴承中设置冷却通道，冷却通道通过水或其他冷却液带走热交换带走热量，从而达到冷却的目的。其中冷却方式还分为：1，轴承座冷却，一般在轴承座里面设置冷却管路；2，轴瓦冷却，一般在轴瓦里面设置冷却管路。对大型的轴瓦而言在其上设置冷却管路， 其冷却效果十分明显。 

但一个不容忽略的是，对冷却管路需要不中断的加注冷却液才可以保证设备运行良好。由于管路的老化及生产环境的影响，冷却管路会遇到管路阻塞，冷却系统故障问题，就目前大多中大型设备而已：轴瓦在100℃上，在冷却停止十多分钟内就会导致烧瓦的发生；在200℃-300℃以上，在冷却停止4-7分钟内就会导致烧瓦的发生；在500℃以上，在冷却停止1-2分钟内就会导致烧瓦的发生。例如制糖厂的压榨机榨辊轴，轴颈直径300mm-650mm，长度400-700mm滑动轴承在制糖厂的压榨机支撑榨辊轴传动，在没有冷却的情况下，十分钟之内就会导致烧瓦。制糖厂压榨机生产期间，一般是连续生产而且生产噪音较大，冷却管路故障的一般不能马上发现，而且排除故障需要停止生产，无论哪一样都会对生产造成影响。这里急需一种可以在冷却系统故障时候，还能继续冷却多小时或者更久的的装置或方法，保证生产效率及生产安全。 

发明内容

本发明目的是提供一种滑动轴承，采用钢体基座和轴瓦焊接或熔覆一体成型，提供一个结构简单、制造成本低的钢体基座，满足在高载荷、蔗汁浸蚀的恶劣生产环境下可靠程度高、维护成本低的滑动轴承；能够在冷却系统故障情况下，提供一种冷却方案，保证滑动轴承继续正常工作多个小时，确保生产顺利进行。 

本发明的技术方案：一种滑动轴承，包括钢体基座和轴瓦，所述轴瓦焊接或熔覆在所述钢体基座上部与之外圆面匹配的圆弧形凹槽 面上，所述钢体底座凹槽面下均布若干用肋筋分割成的空腔，所述空腔上开口与钢体底座凹槽面重合，所述钢体底座凹槽面面积不大于轴瓦与空腔接触面积之和的两倍，所述空腔间肋筋上设置通孔。 

需了解的是，本发明针对的是中大型滑动轴承，本发明轴瓦厚10-30mm，轴瓦采用铜合金或铜-钢双合金加工而成。轴瓦贴合在钢体基座圆弧形凹槽面上，轴瓦与钢体基座间形成全封闭的焊缝固定，在凹槽面下设置若干个空腔或水槽；由于中大型滑动轴承的钢体基座一般都较大，使得空腔的体积也较大，而冷却面积一般可达0.17-0.45m²，即在轴瓦工作面积的一半及以上水平，当然相同结构上，而轴瓦冷却面积小于轴瓦工作面积一半时也应该在本发明的构思范围内。而现有中大型滑动轴承的冷却一般采用之型水道，水道直径16mm，冷却面积可到0.07-0.12m²，其工作铜瓦面与水道边上距离10mm左右。这样的结构一般在停水时10分钟内铜瓦烧坏。本发明在保证轴瓦结构稳定基础下，在钢体基座中设置若干冷却空腔，空腔间可连通。空腔中可以存储较多的冷却液；而且冷却面积也达到最大化，相比现有技术，效果优异，满足高效、节能、减排的目的。 

针对上述方案，所述钢体底座凹槽面下均布若干用等厚肋筋分割成的空腔，所述空腔的最小深度为50mm。为保证空腔的容积，即空腔中冷却液的的容积，这样可以的冷却系统停止工作时候，空腔中冷却液继续吸收热量，延长轴瓦因为温度过高烧瓦时间，保证足够发现和解决问题时间。 

优选的，所述凹槽面底部肋筋上设置若干定位孔，所述轴瓦底部设置若干定位柱，所述定位柱与钢体底座上的定位孔对应。在凹槽底部的肋筋上设置定位孔满足轴瓦的定位安装。由于轴瓦是采用铜板和铜-钢双金属冲压而成的半圆结构，为了轴瓦与钢体底座凹槽面贴合紧密，通过定位柱和定位孔对轴瓦预紧，然后再进行熔接。 

优选的，所述钢体基座前后端面上各设置若干螺纹通孔；所述螺纹通孔与空腔间的通孔形成若干条通路，所述通路呈波浪形。为了滑动轴承冷却快速且避免热量在空腔中堆积，针对空腔结构，采用波浪形冷却回路。 

优选的，所述钢体底座凹槽面下均布三个厚肋筋分割成的：第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔前端面下部设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔连通钢体底座前端面；第一空腔和第二空腔间肋筋上部设置通孔；第二空腔和第三空腔间肋筋下部设置通孔的后端面上部设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔连通钢体底座前端面；所述螺纹通孔与空腔间的通孔形成通路，所述通路呈波浪形。波浪形冷却回路可以对空腔中的冷却液更换快速，不积压热量，从而达到快速冷却的目的。 

优选的，所述钢体基座前端面左右两侧设置螺纹通孔，螺纹通孔直径为24mm；螺纹通孔连接的空腔内设置隔板并形成挡水腔和冷却腔，所述隔板位于空腔内螺纹通孔与通孔之间，所述挡水腔和冷却腔上部相通。为保证空腔中填满冷却液，所述挡水腔和冷却腔上部通孔高度至少高于通孔高度，这样的结构将内空腔中水量储存充足，且保证的冷却系统故障时，空腔中依然保留大量冷却液。 

优选的，所述钢体基座前端面左右两侧均设置进油口和出油口；所述轴瓦轴向两侧均设置两润滑油口，所述润滑油口依次与进油口和出油口通过油管连接。保证滑动轴承润滑。 

优选的，所述轴瓦为铜合金或铜-钢双合金；所述铜合金包括锡青铜和铝青铜。在材料选择上，轴瓦可采用12-25mm的铜合金，包括锡青铜和铝青铜。轴瓦亦可用铜-钢双金属型材，材料厚度为15-30mm，其中铜材料层材料厚度为10-20mm。 

优选的，所述轴瓦上同侧油口间设置斜坡凹槽，所述轴瓦左右两 侧内中间处设置斜坡凹槽。这样的结构主要增加了润滑的面积，同时也便于润滑。 

优选的，所述钢体基座前端面螺纹通孔连接冷却管，所述冷却管进液口和出液口不低于所述滑动轴承上端面。 

本发明的有益效果是： 

1.本发明提供一个结构简单、制造成本低的滑动轴承，满足在高载荷、蔗汁浸蚀恶劣生产环境下可靠程度高、维护成本低的滑动轴承。 

2.本发明采用焊接的冶金熔覆技术将轴瓦和钢体基座连接，满足大中型设备中高载荷、易受液体浸蚀的恶劣生产环境下需要的各种规格滑动轴承，特别是一种用于糖厂压榨机支撑榨辊轴传动的滑动轴承。 

3.本发明采用有别于现有的滑动轴承冷却技术，在冷却速度上保证快速冷却；同节水节能上为现有技术的一半功耗；在稳定性上，保证了滑动轴承安全耐用，避免由于冷却系统问题而导致烧瓦。 

4.本发明能够保证在中止冷却水供应后，还能正常工作1小时以上，确保了生产有序进行，避免事故的发生。 

附图说明

图1是本发明滑动轴承结构示意图； 

图2是图1钢体基座立体结构示意图； 

图3是本发明冷却回路示意图； 

图4是图1立体示意图； 

图中，1-钢体基座，2-轴瓦，3-肋筋，4-空腔，5-定位孔，6-螺纹通孔，7-进油口，8-出油口，9-润滑油口，10-斜坡凹槽，11-斜坡凹槽，12-隔板、13-挡水腔、14-冷却腔、41-第一空腔，42-第二空腔，43-第三空腔。 

具体实施例

本发明公开了一种滑动轴承，包括钢体基座1和轴瓦2，所述轴瓦2熔接在所述钢体基座1上部与之外圆面匹配的圆弧形凹槽面上，所述钢体底座1凹槽面下均布若干用肋筋3分割成的空腔4，所述空腔4上开口与钢体底座1凹槽面重合，所述钢体底座1凹槽面面积不大于轴瓦2与空腔4接触面积之和的两倍，所述空腔4间肋筋3上设置通孔。 

本发明针对的是中大型滑动轴承，本发明轴瓦2厚12-25mm，轴瓦2采用铜合金或铜-钢双合金冲压而成。轴瓦2贴合在钢体基座1圆弧形凹槽面上，轴瓦2与钢体基座1间形成全封闭的焊缝固定，在凹槽面下设置若干个空腔4或水槽；这里空腔4的形成可根据不同加工形式形成，例如：空腔4为多层网状结构，花格结构等等，空腔4个数可为一个或多个。由于中大型滑动轴承的钢体基座1一般都较大，使得空腔4的体积会得到较大容积，而冷却面积一般可达0.17-0.45m²，即冷却面积在轴瓦2工作面积的一半及以上水平。本发明在保证轴瓦结构稳定基础下，在钢体基座1中设置若干冷却空腔4，空腔4间可连通。空腔4中可以存储较多的冷却液；而且冷却面积也达到最大化，相比现有技术，效果优异，能够满足高效、节能、减排的目的。 

现有技术中，而现有中大型滑动轴承的冷却一般采用之型水道， 水道直径16mm，冷却面积可到0.07-0.12m²，其工作铜瓦面与水道边上距离10mm左右。这样的结构一般在停水时10分钟内铜瓦烧坏。 

以下将结合附图对实施例进行说明。 

图1是本发明滑动轴承结构示意图，滑动轴承包括钢体基座1和轴瓦2，轴瓦2熔接在所述钢体基座1上部与其外圆面匹配的圆弧形凹槽面上，轴瓦2为半圆形结构，可由铜合金加工得到。这里轴瓦厚度为20mm。所述钢体底座1凹槽面下均布8个用肋筋3分割成的空腔4，这里公开的是呈两排四列结构布置的空腔4。空腔4上开口与钢体底座1凹槽面重合，其中所述钢体底座1凹槽面面积不大于轴瓦2与空腔4接触面积之和的两倍。轴瓦2与空腔4接触面积之和即用于滑动轴承冷却的冷却面积，本发明冷却面积是轴瓦2有效工作面积的两倍及以上，这种结构不仅大大增加了冷却面积。其中钢体基座1中间的空腔4深度为100mm；根据不同尺寸及工况下的滑动轴承，空腔4深度最小值可选80mm、100mm、120mm和150mm等，具体应该根据实际尺寸决定，但空腔4深度最小值不可以小于50mm。空腔4的容积应该在保证钢体底座1和轴瓦2正常工作的情况下，钢体底座1中的肋筋3厚度和钢体底座1外壁的厚度应该尽量的小，具体应该根据钢体底座1材料和规格决定，保证空腔4容积在最大范围，同时可以减小材料的使用，减小制造成本。空腔4可以存储冷却液，所存储的冷却液吸收存储热量可使滑动轴承继续正常工作1个小时或以上。 

图2是本发明钢体底座1立体示意图，钢体底座1凹槽面下均布若干用等厚肋筋3分割成的空腔4，这里为两排四列布置的空腔4结构。凹槽面底部有肋筋3，肋筋3轴线方向均匀设置四个定位孔5。为此，还在轴瓦2底部设置四个定位柱，定位柱与钢体底座1上的定位孔5相对应。采用这样的结构是为了满足轴瓦2的定位安装要求。 由于轴瓦2是采用铜板冲压而成的半圆结构，为了轴瓦2与钢体底座1凹槽面贴合紧密，通过定位柱和定位孔5对轴瓦2预紧，然后再进行熔接。 

如图2所示，钢体基座1前后端面上各设置两个螺纹通孔6；螺纹通孔6与空腔4间的通孔形成若干通路，通路呈波浪形。为了滑动轴承冷却快速且避免热量在空腔4中堆积，针对空腔4结构，采用波浪形冷却回路。 

钢体基座1前端面左右两侧均设置进油口7和出油口8；所述轴瓦2轴向两侧均设置两通孔，所述润滑油口9依次与进油口7和出油口8通过油管连接。保证滑动轴承润滑。 

图3是本发明冷却回路的一个实施示意图，钢体底座1凹槽面下均布三个等厚肋筋3分割成的：第一空腔41、第二空腔42和第三空腔43，所述第一空腔41前端面下部设置有螺纹通孔6，该螺纹通孔6连通钢体底座1前端面。第一空腔41和第二空腔间42肋筋上部设置通孔；第二空腔42和第三空腔43间肋筋下部设置通孔；第三空腔43的后端面上部设置有螺纹通孔6，该螺纹通孔6连通钢体底座1前端面。螺纹通孔6与空腔4间的通孔形成通路，所述通路呈波浪形。波浪形冷却回路可以对空腔4中的冷却液更换快速，不积压热量，从而达到快速冷却的目的。 

对上述结构进一步优化，钢体基座1前端面左右两侧设置螺纹通孔6，螺纹通孔6直径为24mm；螺纹通孔6连接的空腔内设置隔板12并形成挡水腔13和冷却腔14，隔板12位于空腔41内螺纹通孔6与通孔之间，所述挡水腔13和冷却腔14上部相通。隔板12为一般薄钢板，挡水腔13与螺纹通6孔相通，冷却腔14与通孔相通，挡水腔13小于冷却腔14。在没有通冷却水时，挡水腔13和冷却腔14上部相通的通孔确定滑动轴承内冷却液水位的高低，这里取挡水腔13 和冷却腔14上部相通的通孔高于空腔41间通孔且冷却液冷却面积不低于冷却面积2/3。这样的结构保证空腔41、42、43中水量充足，且保证的冷却系统故障时，空腔41、42、43中依然保留大量冷却液。 

为更好实施本发明，轴瓦2为铜合金或铜钢双合金中一种；铜合金包括锡青铜和铝青铜。在材料选择上，轴瓦2可采用12-25mm的铜合金，这里轴瓦2采用20mm的锡青铜。轴瓦2亦可用铜-钢双金属型材，材料厚度为25-30mm，其中铜材料层材料厚度为10-17mm，这里轴瓦2采用30mm厚度的铜-钢双金属型材，其中铜材料层材料厚度为15mm。 

图4是本发明立体示意图，轴瓦2上同侧油口9间设置斜坡凹槽10，轴瓦2左右两侧内中间处设置斜坡凹槽11。这样的结构主要增加了润滑的面积，同时也便于润滑。 

为更好实施本发明，钢体基座1前端面左右螺纹通孔6连接冷却管，冷却管进液口和出液口高于滑动轴承上端面。 

烧瓦主要是由于轴颈与轴瓦2之间润滑不足或间隙过小造成的。温度过高会导致润滑油粘性降低，轴颈与轴瓦2接触面会急剧升温，其结果是轴颈与轴瓦2的损坏。在中大型滑动轴承中，轴瓦2一般采用铜合金轴瓦，铜合金轴瓦轴瓦在100℃以上时，在冷却停止十多分钟内就会导致烧瓦的发生；在200℃-300℃以上，在冷却停止4-7分钟内就会导致烧瓦的发生；在500℃以上，在冷却停止1-2分钟内就会导致烧瓦的发生。即烧瓦意味着生产的停工，经营的损失。例如，在制糖业，压榨机榨辊轴支撑滑动轴承工作环境十分恶劣且承重又大，往往就在没有冷却情况下几分钟内或更短时间内就会烧瓦。考虑压榨糖时的工作环境，滑动轴承冷却系统故障时有发生。这里本发明在冷却系统故障时滑动轴承依然继续正常工作1个小时或以上这种特性是现有技术不曾拥有的。 

以下对本发明进行冷却效果试验，该试验在室温下进行。本发明试验中 

表1：滑动轴承加热，不通冷却水 

时间/min	轴瓦中心/℃	轴瓦边/℃	空腔内/℃	钢体基座/℃	加热板/℃
						0	17	17	17	17	17
10	86	45	17	30	260
						20	175	82	35	38	280
30	205	101	48	45	290
						40	228	116	62	52	300
50	240	128	74	58	303
						60	260	138	88	62	306
70	260	147	100	65	310

从上表中可以看出在无冷却液情况下，轴瓦中心、轴承空腔、轴瓦边和钢体基座温度在逐步上升。 

表2：滑动轴承加热，（开始）通冷却水 

时间/min	轴瓦中心/℃	轴瓦边/℃	空腔内/℃	钢体基座/℃	加热板/℃
						0	260	147	100	65	310
1	150	100	25	63	304
						2	83	74	24	60	300
3	52	59	23	58	294
						4	37	46	22	57	285
5	30	40	22	56	282
						6	29	31	22	55	281

从上表中可以看出在通冷却水的情况下，轴瓦中心、轴承空腔、轴瓦边和钢体基座温度在短时间内恢复正常温度水平（≦60℃）。 

表3：滑动轴承加热，持续通冷却水 

时间/min	轴瓦中心/℃	轴瓦边/℃	空腔内/℃	钢体基座/℃	加热板/℃
						0	30	29	23	54	280
35	29	31	22	54	280
						65	29	31	22	54	290
80	30	30	22	55	290

从上表中可以看出在加热同时通冷却水的情况下，轴瓦和钢体基座温度均维持在正常温度水平（≦60℃）。 

对比表1和表3可知，加热同时在通冷却水，轴瓦和钢体基座温度均维持在正常温度水平。轴瓦温度完全在合理范围内，满足滑动轴承冷却需要。 

表4：滑动轴承加热，停止通冷却液（空腔充满冷却水） 

时间/min	轴瓦中心/℃	轴瓦边/℃	空腔内/℃	钢体基座/℃	加热板/℃
						0	24	24	24	24	24
10	25	24	25	23	70
						20	28	26	27	23	77

 

30	31	30	31	26	86
						40	36	32	38	29	93
60	42	33	42	31	96
						80	47	41	45	33	96
90	54	44	47	33	97
						120	59	47	52	35	99

从表4中可以看出，轴承空腔无水循环状态下，加热板在100℃连续加热，轴瓦表面温度保持120min在60℃以内。因此，根据糖厂压榨的使用状态，在润滑油正常供油下，可以保持数小时没有水循环下使用。 

Claims (10)

1.一种滑动轴承，包括钢体基座和轴瓦，所述轴瓦熔接在所述钢体基座上部与之外圆面匹配的圆弧形凹槽面上，其特征在于：所述钢体底座凹槽面下均布若干用肋筋分割成的空腔，所述空腔上开口与钢体底座凹槽面重合，所述钢体底座凹槽面面积不大于轴瓦与空腔接触面积之和的两倍，所述空腔间肋筋上设置通孔。

2.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体底座凹槽面下均布若干用等厚肋筋分割成的空腔，所述空腔的最小深度为50mm。

3.根据权利要求1中任一所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述凹槽面底部肋筋上设置若干定位孔，所述轴瓦底部设置若干定位柱，所述定位柱与钢体底座上的定位孔对应。

4.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体基座前后端面上各设置若干螺纹通孔；所述螺纹通孔与空腔间的通孔形成若干条通路，所述通路呈波浪形。

5.根据权利要求4所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体底座凹槽面下均布三个厚肋筋分割成的：第一空腔、第二空腔和第三空腔，所述第一空腔前端面下部设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔连通钢体底座前端面；第一空腔和第二空腔间肋筋上部设置通孔；第二空腔和第三空腔间肋筋下部设置通孔的后端面上部设置有螺纹通孔，所述螺纹通孔连通钢体底座前端面；所述螺纹通孔与空腔间的通孔形成通路，所述通路呈波浪形。

6.根据权利要求1或4所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体基座前端面左右两侧设置螺纹通孔，螺纹通孔直径为24mm；螺纹通孔连接的空腔内设置隔板并形成挡水腔和冷却腔，所述隔板位于空腔内螺纹通孔与通孔之间，所述挡水腔和冷却腔上部相通。

7.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体基座前端面左右两侧均设置进油口和出油口；所述轴瓦轴向两侧均设置两润滑油口，所述润滑油口依次与进油口和出油口通过油管连接。

8.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述轴瓦为铜合金或铜钢双合金；所述铜合金包括锡青铜和铝青铜。

9.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述轴瓦上同侧油口间设置斜坡凹槽，所述轴瓦左右两侧内中间处设置斜坡凹槽。

10.根据权利要求1所述的一种滑动轴承，其特征在于：所述钢体基座前端面螺纹通孔连接冷却管，所述冷却管进液口和出液口不低于所述滑动轴承上端面。