CN106050922A - 自循环式的滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自循环式的滑动轴承。轴瓦内壁设有两端封闭的螺旋形沟槽，润滑油或润滑脂在螺旋形沟槽内循环，螺旋形沟槽沿轴瓦等距，螺旋形沟槽为变深度的螺旋槽，螺旋形沟槽的各圈螺旋均同轴心线，螺旋形沟槽的轴心线高于轴瓦的轴心线，使得轴瓦下部的螺旋形沟槽部分的槽深较轴瓦上部的螺旋形沟槽部分的槽深浅，使得轴瓦底部的内壁与槽底表面之间呈楔形。本发明有利于形成动压润滑，而提高径向承载能力，减缓了润滑油或润滑脂的泄漏，便于制造加工。

Description

自循环式的滑动轴承

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承，尤其是涉及一种自循环式的滑动轴承。

背景技术

轴瓦内表面既是承载面又是摩擦面，是滑动轴承中的核心部件。滑动轴承在载荷作用下工作时，当转速到达一定值时，油膜内各点的压力的合力与外载荷F_R平衡，其水平方向的压力和合力为零，取得平衡，这样，轴颈就稳定于平衡位置上旋转。

虽然，理论上说，简单增加相对间隙Ψ可以使其接触表面形成尖锐的楔形间隙，有利于动压润滑的形成，但一方面会使得润滑油膜的油压过于集中，从而降低轴承的疲劳寿命，一方面轴颈与轴瓦的间隙过大、润滑剂泄漏严重，不利于轴承的稳定运行。通过改变轴瓦内壁螺旋沟槽形成楔形效应有利于动压润滑，从而提高承载能力，同时也不用增大轴瓦与轴颈的相对间隙Ψ，增加了轴承的稳定性，节省空间。

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自循环式的滑动轴承，在轴瓦内部具有沿轴向均匀分布的封闭螺旋槽，且螺旋槽为变深度的，通过楔形效应促进动压润滑的形成，提高承载能力。

本发明采取的技术方案是：

所述轴承为环形的轴瓦，轴瓦内壁设有两端封闭的螺旋形沟槽，润滑油或润滑脂在螺旋形沟槽内循环。轴套装在滑动轴承的轴瓦中，润滑油或润滑脂主要留在螺旋形沟槽和轴之间的间隙中。

所述螺旋形沟槽沿轴瓦等距，螺旋沟槽沿螺旋切线方向的截面为矩形。

所述螺旋形沟槽为变深度的螺旋槽。

所述螺旋形沟槽的各圈螺旋均同轴心线，螺旋形沟槽的轴心线高于轴瓦的轴心线，使得轴瓦下部的螺旋形沟槽部分的槽深较轴瓦上部的螺旋形沟槽部分的槽深浅，从而使得轴瓦底部的内壁与槽底表面之间呈楔形。

所述轴瓦采用巴氏合金或其它青铜材料，例如，锡青铜ZCuSn10P1等、铝青铜ZCuAl10Fe3等。

本发明的有益效果是：

本发明通过螺旋槽底部与轴颈呈楔形，楔形效应有利于动压润滑的形成，提高承载能力，同时也避免了油压集中，增加了轴承的使用寿命。

同时，螺旋槽封闭，使得润滑油与润滑脂在螺旋槽内循环流动，减少了润滑剂泄漏，避免了润滑油或润滑剂的浪费。润滑油或者润滑脂在沟槽内自循环，降低了油膜温度、提高了轴承的承载能力。

本发明轴瓦内侧螺旋槽由于设计简约，因此有利于制造加工。

附图说明

图1为轴瓦的轴向截图。

图2为轴瓦的径向截图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，本发明的轴承为环形的轴瓦，轴瓦内壁设有两端封闭的螺旋形沟槽，润滑油或润滑脂在螺旋形沟槽内。

轴套装在滑动轴承的轴瓦中，润滑油或润滑脂主要留在螺旋形沟槽和轴颈之间的间隙中。当轴颈正向或反向转动时，润滑油或润滑脂在螺旋槽内循环流动，减少润滑油或润滑脂的泄漏。螺旋槽两端封闭，降低了油膜温度、提高了轴承的承载能力。

螺旋形沟槽沿轴瓦等距，螺旋沟槽沿螺旋切线方向的截面为矩形。

如图2所示，螺旋形沟槽为变深度的螺旋槽，螺旋槽沿轴向的几何形状为圆形，其圆心位于轴承瓦圆心上方，形成轴瓦上部沟槽深、底部沟槽浅的几何形状，使得底部螺旋槽与轴颈呈楔形，有利于动压润滑，提高承载能力。

本发明轴承在动压润滑中油膜的油压p可通过公式(1)计算得到：

$\frac{dp}{dx}=6\mathrm{\η}v\frac{h-h_0}{h^3}---\left(1\right)$

式中，x为轴承内油液在水平径向方向上的移动变化，η为润滑油粘度，v为轴瓦与轴颈之间的相对运动速度，h为油膜厚度，h₀为油压最高处的油膜厚度。

滑动轴承的承载量进一步通过以下公式(2)计算得到：

上式中，以取轴颈中心为极坐标原点，连心线(轴颈圆心指向轴瓦圆心)为极坐标轴；为偏位角，为载荷F_R与连心线的夹角，α₁和α₂分别为油膜的起始角和终止角，α和h分别为对应的位置角和油膜厚度，α₀表示油压最大处的角度，z表示轴瓦的轴向坐标，K_A为修正系数。

上述ε表示轴承的偏心率，ψ表示轴承的相对间隙，分别采用以下公式(3)(4)计算：

$\mathrm{\ϵ}=\frac{R-r}{e}---\left(3\right)$

$\mathrm{\ψ}=\frac{R-r}{r}---\left(4\right)$

其中，e为偏心距，R、r分别为轴瓦(有螺旋沟槽处算入螺旋沟槽深度)半径、轴颈半径。

值得注意的是，与普通滑动轴承不同，由于轴瓦内侧螺旋沟槽的存在，ε和Ψ在螺旋沟槽处与非螺旋沟槽处为不同的值，在积分时并不能作为常数处理，需作为变量来积分计算轴承的承载能力。

本发明的实施例如下：

实施案例1

案例1用于高速轻载下的自循环式滑动轴承，如汽轮机、鼓风机轴承。

当案例长期处于高速轻载下时，比如汽轮机、鼓风机轴承，为了提高它动压润滑的能力，以及综合考虑其轴承两端的润滑油泄漏量以及对流散热，取宽径比B/d取值在0.3～1之间；由于速度较高，为了避免轴承温升过高，取相对间隙Ψ值＝0.001～0.002，为较大值，具体数值由公式(5)根据速度v初步求得；为了避免较大的摩擦阻力和功耗，选用黏度较低的润滑油，初取润滑油的动力粘度η(Pa.s)由公式(6)根据轴颈转n(r/min)速算得。

Ψ＝0.8×10^-3v^0.25 (5)

$\mathrm{\η}\≈0.267{\mathrm{\η}}^{-\frac{1}{3}}---\left(6\right)$

同时，此时若轴瓦内部螺旋形凹槽的密度较大，虽然有利于动压润滑，轴承两端的润滑油泄漏量较低，但并不利于轴承散热，考虑到高速运动下本身动压润滑就较易形成且小载荷下并不需要很高的承载能力，取螺旋形凹槽的密集程度为一个较低的值，也就是螺纹升角λ为一个相对比较大的值，考虑到加工工艺，λ取值为20゜左右。

实施案例2

案例2用于低速重载下的自循环式滑动轴承，如机床、拖拉机轴承。

当案例长期处于低速重载下时，比如机床、拖拉机轴承，为了了提高它动压润滑的能力，以及综合考虑其轴承两端的润滑油泄漏量以及对流散热，取宽径比B/d取值在0.8～1.2之间；由于载荷较大，为了确保其承载能力，取相对间隙Ψ值＝0.0002～0.001之间，具体数值由公式(5)根据速度v初步求得；为了提高轴承的承载能力，选用粘度较高的润滑油，初取润滑油的动力粘度η(Pa.s)由公式(6)根据轴颈转n(r/min)速算得。

同时，轴承转速较低并不利于动压润滑形成，且较大的载荷要求更高的轴承的承载能力，此时，需要增加螺旋形凹槽的密集程度，通过楔形效应来提高其承载能力，也就是螺纹升角λ为一个相对比较小的值，λ取值<10゜。

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 (6)

1.一种自循环式的滑动轴承，所述轴承为环形的轴瓦，其特征在于：轴瓦内壁设有两端封闭的螺旋形沟槽，润滑油或润滑脂在螺旋形沟槽内循环。

2.根据权利要求1所述的一种自循环式的滑动轴承，其特征在于：所述螺旋形沟槽沿轴瓦等距，螺旋沟槽沿螺旋切线方向的截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种自循环式的滑动轴承，其特征在于：所述螺旋形沟槽为变深度的螺旋槽。

4.根据权利要求3所述的一种自循环式的滑动轴承，其特征在于：所述螺旋形沟槽的各圈螺旋均同轴心线，螺旋形沟槽的轴心线高于轴瓦的轴心线，使得轴瓦下部的螺旋形沟槽部分的槽深较轴瓦上部的螺旋形沟槽部分的槽深浅，从而使得轴瓦底部的内壁与槽底表面之间呈楔形。

5.根据权利要求1所述的一种自循环式的滑动轴承，其特征在于：所述轴瓦采用巴氏合金或其它青铜材料。

6.根据权利要求1所述的一种自循环式的滑动轴承，其特征在于：所述轴瓦材料采用具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳性能的GCr15。