CN105257702B - 具有贝纳德型散热槽的轴瓦 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有贝纳德型散热槽的轴瓦。在轴瓦内部设有贝纳德式的散热槽，多个轴瓦的散热槽相通形成冷却循环管路系统，散热槽是沿轴瓦等温线法线方向分布的多个通槽，通过贝纳德对流效应实现均匀散热，轴承内的各个轴瓦上均设有所述贝纳德式的散热槽，轴瓦的散热槽连通轴瓦间隙构成冷却循环管路系统。本发明利用贝纳德对流热效应提高润滑油的散热效率，加快轴瓦的散热，并防止瓦面热脱落和烧瓦现象，使得轴瓦的使用寿命增加，应用广泛。

Description

具有贝纳德型散热槽的轴瓦

技术领域

本发明涉及一种轴瓦，尤其是涉及了一种具有贝纳德型散热槽的轴瓦。

背景技术

滑动轴承广泛的应用于汽轮机(工作转速高)、水轮机(承受特重载荷)、轧钢机(承受巨大冲击和振动载荷)等多种大型机械设备上。轴瓦作为滑动轴承的关键部件，其性能直接关系到机器的整体性能发挥。随着社会经济的快速发展和现代工业的迅速崛起，在大型机械运作的过程中，由于设备工作的时间长，承受的载荷大，工作环节恶劣等因素，轴承的发生故障的情况十分常见。轴承已经称为了机械设备中的易损件。

滑动轴承工作时，轴瓦与转轴之间有一层很薄的油膜起润滑作用。如果由于散热不良，轴瓦与转轴就可能存在直接的摩擦，摩擦会产生很高的温度。虽然轴瓦是由特殊的轴承合金材料或复合固体润滑材料制成的，但发生直接摩擦产生的高温仍足以将其烧坏。烧瓦后轴承就损坏了。故轴瓦的散热问题亟待解决。现有的散热技术主要采用外加散热器或者制造良好的散热环境。显然现有的方法不能从根本上解决轴瓦散热的问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有贝纳德型散热槽的轴瓦，提高轴瓦的传热和散热能力。

本发明采用的技术方案是：

在轴瓦内部设有贝纳德式的散热槽，多个轴瓦的散热槽相通形成冷却循环管路系统。贝纳德式散热槽分布在轴瓦内部，形成了一个系统的冷却网络。

所述的散热槽是沿轴瓦等温线法线方向分布的多个通槽，通过贝纳德对流效应实现均匀散热。

所述的贝纳德式散热槽，依据贝纳德对流效应，当液面出现温差并且超过某一临界值，液体会快速地由低温处向高温处对流传热，实现轴瓦的散热冷却。轴瓦内的润滑油可以在沟槽内流动，并且在流动的过程中进行散热。

所述的轴瓦等温线是通过对轴瓦表面和轴瓦内部的温度分析，得知轴瓦表面和内部的温度分布情况而绘制得到。

轴承内的各个轴瓦上均设有所述贝纳德式的散热槽，轴瓦的散热槽连通轴瓦间隙构成冷却循环管路系统。

所述的轴瓦等温线法线是包括轴瓦每一等温线上的法线相连接形成的多条温度梯度线。

所述散热槽的截面形状包括但不限于方槽形。

本发明考虑到轴瓦内部散热结构对流换热对轴瓦工作温度的有效控制效果，充分利用轴瓦的内部空间，在轴瓦内部设计贝纳德型散热槽的冷却循环管路。当润滑油在沟槽内流动时，可向周围散热，使轴瓦获得最佳的散热效果并且可以防止轴瓦热脱落或龟裂烧瓦。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明的贝纳德式散热槽可在贝纳德对流热效应下提高润滑油的散热效率，加快轴瓦的散热。

2)贝纳德式散热槽作为冷却循环管路分布在轴瓦内部，并与轴瓦间隙相通形成一个冷却网络系统。该冷却网络可以使轴瓦获得最佳的散热效果，以防止瓦面热脱落和烧瓦现象。

3)由于提高了轴瓦的散热效率，轴瓦的使用寿命增加，同时可使轴瓦更广泛地应用于工作转速高、承受载荷重和承受冲击和振动载荷的场合。

附图说明

图1是本发明实施例的三维示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是贝纳德对流效应的示意图。

图4是图3剖面的对流方向示意图。

图5是轴瓦的温度分布示意图。

图6是轴瓦内部贝纳德式散热槽的冷却循环管路分布示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本发明的具体实施例及其实施原理如下：

图1中表示的是一种剖分式轴瓦。1-1～1-7表示七个具有贝纳德型的散热槽，散热槽分布在轴瓦内部，并沿轴瓦等温线法线方向分布。七个散热槽作为单个轴瓦内部的冷却循环管路，充分利用轴瓦的内部空间，与轴承上其他轴瓦形成一个系统的冷却网络，从而使轴瓦获得最佳的散热效果，以防止瓦面热脱落和烧瓦现象。

图2所示为剖视图。润滑油在散热槽内发生贝纳德对流效应，液体发生传热，使轴瓦的温度下降。当轴瓦在工作时，轴瓦的左侧温度要低于右侧的温度，轴瓦内部的润滑油沿着箭头方向由低温处向着高温处流动。贝纳德式散热槽是沿轴瓦等温线法线方向分布，可以极大的提高液体传热能力。

本发明贝纳德对流效应如图3所示，在图3中，由于液体存在温度差T₁＞T₂，热量从下不断通过流体向上。从宏观上来看，整个液体保持静止。当温度差△T增大超过某一临界值时，液体的热传导状态就会被打破，形成对流状态。图4就是图3剖面上观察到的对流线。在对流状态下，液体在图4箭头方向上作宏观运动，能量可以通过这种宏观对流得到更有效地传递。

实施例采用轴瓦的等温线如图5所示，实施例选用单瓦载荷为10×10⁵N，转速为9rad/s，选用VG32润滑油，轴瓦材料为巴氏合金，计算得到轴瓦的温度分布情况，并得到其等温线图。每一条线上的温度相等，左侧的温度低于右侧温度，入口处(左侧)的温度设置成45℃，计算得到瓦面最高温度为62.5℃，温差17.5℃，从瓦面温度等值线图中可以看出瓦面最高温度靠近出口边(右侧)，离右侧约1/5处。

具有贝纳德式散热槽的冷却循环管路，如图6所示，图5已经给出了具有贝纳德式散热槽轴瓦的等温线。将轴瓦每一等温线上的法线相连接，形成一系列的温度梯度线，即贝纳德式散热槽的分布示意图，左侧为润滑油的入口处，右侧为润滑油的出口处。

在本实施例中，根据贝纳德对流效应和瓦面温度的分布情况，在轴瓦内部已加工成沿瓦面等温线法线方向分布的七个方形沟槽。当润滑油在散热槽内流动时，可以向周围散热；如果温度差△T增大超过某一临界值时，散热槽内会发生贝纳德对流效应，在对流状态下，能量可以通过这种宏观对流得到更有效地传递。最终通过实施验证可降低瓦面温度10℃至40℃，由此实现均匀散热并很大程度上降低轴瓦温度，技术效果显著突出。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有散热槽的轴瓦，其特征在于：在轴瓦内部设有散热槽，多个轴瓦的散热槽相通形成冷却循环管路系统；

所述的散热槽是沿轴瓦等温线法线方向分布的多个通槽，通过贝纳德对流效应实现均匀散热，使得能量通过对流传递；

所述的轴瓦等温线法线是包括轴瓦每一等温线上的法线相连接形成的多条温度梯度线。

2.根据权利要求1所述的一种具有散热槽的轴瓦，其特征在于：轴承内的各个轴瓦上均设有所述散热槽，轴瓦的散热槽连通轴瓦间隙构成冷却循环管路系统。

3.根据权利要求1所述的一种具有散热槽的轴瓦，其特征在于：所述散热槽的截面形状包括但不限于方槽形。