CN105899829B - 液力滑动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液力滑动轴承，其具有轴承套(1)，轴承套的内表面构成用于旋转的轴或类似部件的支承面(2)，其中，支承面具有多个沿轴承套的周向相继布置的相互分离的面状弧形段(14,15,16)。按照本发明的液力滑动轴承的特征在于，至少支承面或整个轴承套由CuCr1Zr制成。

Description

液力滑动轴承
技术领域
本发明涉及一种具有轴承套的液力滑动轴承，轴承套的内表面构成用于旋转轴或类似物的支承面，其中，支承面具有多个沿轴承套的周向相继布置的相互分离的面状弧形段。
背景技术
这种液力滑动轴承，如它们在本发明所涉及的，按照优选的实施方式设计为具有多楔孔的轴承，在该轴承中面状弧形段以其内圆周分别构成具有半径R的扇形段，其中各扇形段的中心相对于轴承套的中心错移一个偏心量，这种错移部也称为异型部或成型化(Profilierung)，该异型部通过半径R与基准半径r的差值基于基准半径确定。基准半径r例如是理论上配合到支承面中的圆环的半径或者是在轴承中旋转的轴的外表面的半径。
上述类型的轴承例如设计为具有双楔孔的轴承(也称为椭圆间隙孔轴承)或具有三楔孔或四楔孔的轴承。
传统轴承具有的缺点是，它们在工作中要承受会导致寿命缩短的很大的热负载和机械负载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种本文开头所述类型的液力滑动轴承，该液力滑动轴承在运行中出现的负载得以降低以及其寿命得以延长。
所述技术问题通过一种具有权利要求1特征部分特征的液力滑动轴承得以解决。在各从属权利要求中给出了本发明优选的且特别适宜的各扩展设计。
按照本发明的液力滑动轴承具有轴承套，如本文开头已阐述的那样，所述轴承套的内表面构成用于旋转轴或类似物的支承面。代替旋转轴，例如也可以在轴承套内部支承一个其他旋转构件的轴颈。通常在轴承套内部支承的构件的外表面是圆柱形的。
按照本发明，支承面具有多个沿轴承套的周向相继布置的相互分离的面状弧形段。在此，面状弧形段可以设计和定位成，使得它们构成所谓的具有多楔孔的轴承，如本文开头已阐述的那样。
现在按照本发明至少支承面或有利地整个轴承套由CuCr1Zr制成。
通过按照本发明的材料选择，尤其是结合下文还要描述的轴承套的几何特性，可以达到特别高的散热，其结果是明显减小轴承工作时的机械负载。
特别有利地，Cr的份额为0.5％-1.2％的重量百分比，Zr的份额为0.03％-0.3％的重量百分比，必要时规定其他材料的混合物最大为0.2％的重量百分比，以及Cu构成按照该实施例的本发明合金的剩余份额。
有利的是，至少支承面或整个轴承套被热时效硬化，与固溶退火的材料相反。
按照一种特别有利的实施方式，至少支承面或整个轴承套尤其在250℃或更低时具有至少每米和每开尔文300瓦的(W/(m*K))的导热率。
一种实施方式规定，支承面具有至少三个或恰好三个尤其具有不同圆周角的面状弧形段。例如设有第一面状弧形段、第二面状弧形段和第三面状弧形段，第一面状弧形段具有170°至190°的圆周角，尤其具有180°的圆周角，第二面状弧形段具有110°至140°的圆周角，尤其具有130°或120°的圆周角，以及第三面状弧形段具有40°至70°的圆周角，尤其具有50°或60°的圆周角。
有利的是，两个具有较小圆周角的面状弧形段比剩余的面状弧形段具有更大的异型部，其中两个较小的面状弧形段的异型部尤其是相同的。异型部的概念本领域技术人员是熟知的并且在背景技术中再次定义了。
按照一种实施方式，在支承面中至少设有一个沿周向延伸的油槽，该油槽尤其仅沿一部分圆周或者仅沿一个面状弧形段的圆周或者仅沿一个面状弧形段一部分圆周延伸。至少一个油槽例如具有的宽度介于支承面沿滑动轴承轴向的宽度的20％至30％之间。
按照一种实施方式，设有不同宽度的油槽。
有利的是，在轴承套的外周面上开设有用于供油的环形通道，该环形通道通过径向油孔与支承面保持导油连通。但是也可以在没有相应的环形通道的情况下设置油孔。
有利的是，至少一个油孔或所有油孔与支承面的交汇口分别被一个开设在所述支承面内的润滑凹槽围绕。润滑凹槽沿轴承的轴向例如比所述至少一个油槽或所有油槽宽。尤其是，至少一个润滑凹槽至少比沿轴的旋转方向看设在它前面的那个油槽宽。
一种能够实现特别高承载能力的轴承的实施方式规定，在周向方向上沿轴的旋转方向观察定位在具有最小圆周角的面状弧形段的前面或起点处的一个润滑凹槽，沿轴承的轴向比所有其他的润滑凹槽都宽。
通过至少一个润滑凹槽或其他措施构成一种所谓档压部，该档压部从所述支承面向内凸出以及在轴沿旋转方向旋转时逆油流动。这样的档压部尤其设置在位于上方的轴承套中。
轴承套例如由两个在接合部处相互对接的轴承半壳拼接而成。承受较少负载的轴承半壳，通常上方轴承半壳例如可以异型化程度更大，尤其异型化程度比在工作中承受较高负载的通常定位在下方的轴承半壳高三至五倍。但是在此接合部不必在一个水平面内延伸，而是也可以相对其倾斜。
按照本发明的一种有利的实施方式，在轴承套内设有至少一个冷却油孔，该冷却油孔至少部分沿轴承套的轴向延伸，也就是说，平行于所支承的旋转轴线延伸。也可以与旋转轴线成角度地延伸，尤其不仅在轴承套的轴向上而且在轴承套的周向上和/或在轴承套的轴向和径向上或在上述所有三个方向上延伸。有利地设置多个相应的冷却油孔。至少一个冷却油孔或多个冷却油孔例如分别从环形通道开始通过轴承套的外周面首先沿径向或者至少部分沿径向向内，然后沿轴向或至少部分沿轴向延伸。对于一个或多个冷却油孔而言，也可以是一个T形的沿两个相反的轴向方向延伸的冷却油孔起始于环形通道。特别有利地，在轴承套的圆周部段上设置一个或多个这样的冷却油孔，其例如在上述第三面状弧形段的区域内或者在从第二面状弧形段向第三面状弧形段过渡的区域内承受最高的支承负载，也就是说，在第二面状弧形段的末端和在所述第三面状弧形段的起始端承受最高的支承负载。
附图说明
下面借助实施例和附图示例性地描述本发明。在附图中：
图1是按照本发明的液力滑动轴承的示例性倾斜的俯视图；
图2是图1所示轴承的支承面的简略局部剖切视图；
图3是图1和图2所示轴承的支承面的表面划分弧段的简示图；
图4是面状弧形段相对于轴承套的中心错移的明显加高表示的简略图；
图5是按照本发明的具有不同弧形段划分法的液力滑动轴承的另一个实施例。
具体实施方式
在图1中示出了按照本发明的液力滑动轴承的一个实施例，该液力滑动轴承具有轴承套1，轴承套的内圆周构成支承面2以及轴承套具有一个在此基本上为圆柱形的外周面3，该外周面具有开设的用于给轴承间隙5供应润滑油和冷却油的环形通道4，该环形通道4设计在支承面2与在此简略表示的轴6的外周面之间，该轴6由液力滑动轴承支承。
轴承套1在图示的实施例中由两个轴承半壳1.1、1.2组成，它们分别在支承面2或外周面3的180°上延伸以及在接合部7处拼接在一起，接合部7在接合面8内延伸。这两个轴承半壳1.1、1.2例如通过螺栓连接9相互用螺栓连接。
沿轴承套1的径向加工三个油孔10，这三个油孔10建立所述外周面3与支承面2之间的导油连接。每个油孔10与支承面的交汇口被润滑凹槽11包围，该润滑凹槽11作为凹穴开设在支承面2中。在环形通道4内的油孔10通到所述外周面3上。
在所示出的实施例中在轴承套1中，尤其在最高支承负载的区域内，例如在也设有下方轴承半壳1.2的油孔10的那里开设多个冷却油孔20。然而也可以在轴承套1的其他圆周部段中、例如也在第一轴承半壳1.1中开设这样的冷却油孔20。为了用图说明，在此处用虚线画出了冷却油孔20，其中在此也可以看到冷却油孔20在环形通道4内的始端或入口。这些冷却油孔20有利地通到轴承套1的端侧或相应的轴承半壳1.1和1.2的端侧。
在图2中示出了轴承支承面的内部俯视图。除了在图1中也能看到的润滑凹槽11和油孔10之外，还能看到开设到支承面内的油槽12，其沿圆周方向在一部分宽度(相当于轴承的轴向方向)上延伸。这些油槽12相互之间可以具有不同的宽度和/或相对于润滑凹槽11具有不同的宽度。然而这不是必需的。油槽12可以分别从第一润滑凹槽11一直延伸到第二润滑凹槽11，但是这同样也不是必需的。油孔10尤其可以具有不同的直径，例如定位在接合部7内部的油孔10具有比其余的尤其通到具有相对最大轴向宽度的油孔10更大的直径。在该润滑凹槽11与在圆周方向上沿轴6的旋转方向上后续的润滑凹槽11之间尤其设置相对最宽的油槽12，如在图2中示范性地示出的那样。
如同从图3中结合图2所看到的那样，相对最宽的油槽12例如沿轴6(图1)的旋转方向观察(在图3中用箭头13表示)定位在最小面状弧形段的起点前或起点处，该最小面状弧形段在本实施例中称为第三面状弧形段16。如图3所示的那样，该第三面状弧形段16例如具有50°的圆周角。沿轴6的旋转方向13在第三面状弧形段之后是第一面状弧形段14和第二面状弧形段15(在图1中示出)，第一面状弧形段14在所示出的实施例中在180°的圆周角上延伸，以及第二面状弧形段15在所示出的实施例中在130°的圆周角上延伸。
在此所示出的实施例中，在支承面2上的整个第一轴承半壳1.1由第一面状弧形段14构成。而第二轴承半壳1.2的支承面2由第二面状弧形段15和第三面状弧形段16构成。
在所示出的实施例中可以看到，借助图4还要详细阐述的错位平面17与接合部平面8成角度地定位，尤其与接合部平面8倾斜10°或20°到60°。
在图3中示出的在运行中承受较少负载的第一轴承半壳1.1异型化程度比第二轴承半壳1.2小，这意味着，面状弧形段半径(由该面状弧形段构成的扇形段的半径)明显大于基准半径，该基准半径例如通过轴6的外半径或者理论上配合到支承面2中的圆环的半径确定。例如承受较少负载的轴承半壳异型化程度比承受较高负载的轴承半壳高三至五倍。
在图4中再次示出了接合部7和接合部平面8以及两个在接合部平面8内未按比例表示的润滑凹槽11。另外，画出了面状弧形段或者由它在内侧面构成的扇形段的半径R。一个面状弧形段或者所述面状弧形段15、16的半径用R1表示，另一个面状弧形段的半径用R2表示。各面状弧形段(两个轴承半壳1.1、1.2，参见图3)的用18标注的中心相对于轴承套1的中心19并因此也相对于接合部平面8错移一个偏心量d。同样地，面状弧形段14的扇形段的每个中心18或全部都由第二和第三面状弧形段15、16构成，以便相对于轴承套1的中心19在错位平面17内错移一个位移e。相应于半径R1、R2，面状弧形段15、16的位移量用e1表示，面状弧形段14的位移量用e2表示。同样地，第二和第三面状弧形段15、16的偏心量用d1标注，第一面状弧形段14的偏心量用d2标注。
在图5中简略地示出了按照本发明的液力滑动轴承的另一个不同实施例。在该实施例中同样设有三个沿轴承套1的周向相继设置的、以其内圆周面分别构成一个扇形段的面状弧形段14、15、16，其中与前面实施例不同，两个面状弧形段14、15分别在140°的圆周角上延伸，剩余的面状弧形段16在80°的圆周角上延伸。尤其是，在140°上延伸的面状弧形段14、15比在80°上延伸的面状弧形段16异型化程度小。因此可以实现，在较大圆周角上延伸的面状弧形段14、15具有比剩余的面状弧形段16更大的承载力，然而剩余的面状弧形段16特别有助于轴承的稳定性。该轴承尤其适用于所有的工作点，使得不需要更换轴承。可选择地，有利地将油孔和冷却孔设在沿140°的面状弧形段14、15中，当然作为补充或替代方式也可以设置在剩余的面状弧形段16中。
在所示的实施例中画出了两个主载荷方向，它们相对于垂线成角度地错位20°布置。但是也可能采用不同的主载荷方向。该轴承尤其均匀地适用于两个旋转方向以及例如可以规定用作圆柱齿轮传动机构的轴承，其中，能够驱动相互啮合的小齿轮和叶轮。
接合部在所示出的实施例中没有详细表示。

Claims (19)

1.一种液力滑动轴承，其具有
1.1轴承套(1)，所述轴承套的内表面构成用于旋转的轴(6)或类似部件的支承面(2)，其中，
1.2所述支承面(2)具有多个沿轴承套(1)的周向相继布置的相互独立的面状弧形段(14,15,16)，
其特征在于，
1.3至少支承面(2)或整个轴承套(1)由CuCr1Zr制成。
2.按照权利要求1所述的液力滑动轴承，其特征在于，Cr的份额为0.5％-1.2％的重量百分比，Zr的份额为0.03％-0.3％的重量百分比，其他材料的混合物最大为0.2％的重量百分比，以及Cu构成剩余成分。
3.按照权利要求1所述的液力滑动轴承，其特征在于，至少所述支承面(2)或整个所述轴承套(1)被热时效硬化。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，至少支承面(2)或整个轴承套(1)在250℃或更低时具有至少300W/(m*K)的导热率。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，所述支承面(2)具有至少三个或恰好三个面状弧形段(14，15，16)。
6.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，所述支承面(2)具有至少三个或恰好三个具有不同圆周角的面状弧形段(14，15，16)。
7.按照权利要求5所述的液力滑动轴承，其特征在于，第一面状弧形段(14)具有170°至190°的圆周角，第二面状弧形段(15)具有110°至140°的圆周角，以及第三面状弧形段(16)具有40°至70°的圆周角。
8.按照权利要求6所述的液力滑动轴承，其特征在于，两个具有相对较小圆周角的面状弧形段(15，16)比其余的面状弧形段(14)具有更大的异型部，其中，两个较小的面状弧形段(15，16)的异型部是相同的。
9.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，在所述支承面(2)中设有至少一个沿周向延伸的油槽(12)，所述油槽仅沿一部分圆周或者仅沿一个面状弧形段(14，15，16)的圆周或者仅沿一个面状弧形段(14，15，16)的一部分圆周延伸。
10.按照权利要求9所述的液力滑动轴承，其特征在于，所述至少一个油槽(12)具有的宽度介于所述支承面(2)沿滑动轴承轴向的宽度的20％至30％之间。
11.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，在所述轴承套(1)的外周面上开设有用于供油的环形通道(4)，所述环形通道通过径向的油孔(10)与所述支承面(2)保持导油连通。
12.按照权利要求11所述的液力滑动轴承，其特征在于，至少一个油孔(10)或所有油孔(10)与所述支承面(2)的交汇口分别被开设在所述支承面(2)内的润滑凹槽(11)围绕。
13.按照权利要求12所述的液力滑动轴承，其特征在于，所述润滑凹槽(11)沿所述轴承的轴向比所述至少一个油槽(12)宽。
14.按照权利要求12所述的液力滑动轴承，其特征在于，在周向上沿轴或类似部件的旋转方向观察，定位在具有最小圆周角的面状弧形段(16)的前面或起点处的润滑凹槽(11)沿轴承的轴向比所有其他的润滑凹槽(11)都宽。
15.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，这些面状弧形段沿圆周分别通过径向的油孔(10)相互分离，所述径向的油孔从所述轴承套(1)的外周面(3)延伸到所述支承面(2)。
16.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，在所述轴承套(1)内设有至少一个冷却孔(20)或多个冷却孔(20)，所述冷却孔(20)至少部分沿所述轴承套(1)的轴向延伸。
17.按照权利要求5所述的液力滑动轴承，其特征在于，第一面状弧形段(14)具有180°的圆周角，第二面状弧形段(15)具有130°或120°的圆周角，以及第三面状弧形段(16)具有50°或60°的圆周角。
18.按照权利要求1至3中任一项所述的液力滑动轴承，其特征在于，第一面状弧形段(14)具有170°至190°的圆周角，第二面状弧形段(15)具有110°至140°的圆周角，以及第三面状弧形段(16)具有40°至70°的圆周角，并且
在所述支承面(2)中设有至少一个沿周向延伸的油槽(12)，所述油槽仅沿一部分圆周或者仅沿一个面状弧形段(14，15，16)的圆周或者仅沿一个面状弧形段(14，15，16)的一部分圆周延伸，
其中，所述至少一个油槽(12)具有的宽度介于所述支承面(2)沿滑动轴承轴向的宽度的20％至30％之间，并且
在所述轴承套(1)的外周面上开设有用于供油的环形通道(4)，所述环形通道通过径向的油孔(10)与所述支承面(2)保持导油连通。
19.按照权利要求18所述的液力滑动轴承，其特征在于，至少一个油孔(10)或所有油孔(10)与所述支承面(2)的交汇口分别被开设在所述支承面(2)内的润滑凹槽(11)围绕，并且所述润滑凹槽(11)沿所述轴承的轴向比所述至少一个油槽(12)宽，并且在周向上沿轴或类似部件的旋转方向观察，定位在具有最小圆周角的面状弧形段(16)的前面或起点处的润滑凹槽(11)沿轴承的轴向比所有其他的润滑凹槽(11)都宽。
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