CN106438688B - 芯包推力轴承 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承领域，具体地说是一种芯包推力轴承，包括设于飞轮两侧的上、下部推力轴承及将飞轮、上、下部推力轴承包容在内的芯包，芯包包括芯包连接套、上部芯包基座及下部芯包基座，上、下部芯包基座设于飞轮两侧并分别与芯包连接套两侧相连，在上部芯包基座与外筒体之间及下部芯包基座与端盖之间均设有芯包支撑环，上、下部芯包基座与同侧的芯包支撑环之间均设有可滑动的滑片；任一侧的芯包支撑环内嵌有为滑片提供预紧力、并与外筒体或端盖抵接的弹性部件。本发明在轴发生挠曲变形时推力轴承能自动发生偏斜以适应推力盘的偏斜，保证推力轴瓦工作平面始终与推力盘工作平面共面，进而保证推力轴承各个瓦块的均匀受力。

Description

芯包推力轴承

技术领域

本发明属于轴承领域，具体地说是一种适应轴挠曲变形的芯包推力轴承。

背景技术

参见图1、图2，在现有的推力轴承结构中推力瓦所在平面是固定的。在立式机组中，推力瓦所在平面是水平的；在卧式机组中推力瓦所在平面是铅垂的。在轴4发生挠曲变形时，轴4上热装的飞轮2、推力盘3将发生偏斜，而推力瓦所在平面还保持铅垂或水平。在这种情况下推力轴承27各个瓦块的受力均匀性就被破坏，容易对推力轴承27产生损害。在图2中可以清楚地看到推力盘3的偏斜，而推力轴承27的工作平面仍保持铅垂，这种情况下必然导致推力瓦块不良的受力状态。

参见图3，尽管金斯伯雷推力轴承利用其结构中的上、下水准块的联动机制以及瓦托底部点接触解放出来的自由度可以自由地调整各个瓦块上的受力情况，并使各个瓦块受力趋向均衡；但是它的调整量很有限。当轴有不可忽略的挠曲变形时，这种结构是力不从心的。

发明内容

为了解决现有推力轴承因在轴发生挠曲变形时各个瓦块受力不均匀而降低推力轴承使用寿命的问题，本发明的目的在于提供一种芯包推力轴承。该芯包推力轴承在轴发生挠曲变形时能够自动发生偏斜以适应推力盘的偏斜，保证推力瓦的工作平面始终与推力盘工作平面共面，进而保证推力轴承各个瓦块均匀受力。

根据本发明的一个方面，提供一种芯包推力轴承，位于外筒体与端盖围成的空间内；所述芯包推力轴承包括对称设于飞轮两侧的上部推力轴承、下部推力轴承及将该飞轮、上部推力轴承、下部推力轴承包容在内的芯包，其中芯包包括芯包连接套、上部芯包基座及下部芯包基座，所述上部芯包基座与下部芯包基座对称设于飞轮两侧并分别与所述芯包连接套的两侧相连，在该上部芯包基座与所述外筒体之间及该下部芯包基座与所述端盖之间均设有芯包支撑环，所述上部芯包基座与同侧的芯包支撑环之间及下部芯包基座与同侧的芯包支撑环之间均设有可滑动的滑片，通过该滑片的滑动将轴的挠曲变形转化为所述芯包在轴面内的转动，实现所述上部推力轴承及下部推力轴承的工作平面与飞轮两侧推力盘的工作平面始终抵接共面；任一侧的所述芯包支撑环内嵌有为滑片提供预紧力的弹性部件，该弹性部件与外筒体或端盖抵接。

进一步地，所述滑片呈环状，其内、外两表面为两个同心球面，且该球面球心与所述飞轮的重心重合；所述滑片的内表面为凹球面A、外表面为凸球面A，两侧的所述滑片的凹球面A同属一个球面、凸球面A同属一个球面，并且凹球面A所属球面与凸球面A所属球面同心，并与所述飞轮的重心重合。

进一步地，所述滑片的凸球面A及芯包支撑环与滑片相对的一侧设有防止滑片周向转动的凹槽、凸块，所述滑片的凹球面A及上部芯包基座与滑片相对的一侧设有防止滑片周向转动的凹槽、凸块，所述滑片的凹球面A及下部芯包基座与滑片相对的一侧设有防止滑片周向转动的凹槽、凸块。

进一步地，所述芯包支撑环呈环状，沿轴向设有多个阶梯、形成多个止口，所述芯包支撑环与滑片接触的内端面为凹球面B；所述上部芯包基座及下部芯包基座形状结构相同，沿轴向由多个环状不同直径的圆盘叠加而成，所述上部芯包基座与轴之间设有安装在上部芯包基座上的上部导轴承和上部推力轴承，所述下部芯包基座与轴之间设有安装在下部芯包基座上的下部导轴承和下部推力轴承，所述轴由该上部导轴承及下部导轴承穿过；所述上部芯包基座及下部芯包基座与滑片接触的面均为凸球面B；所述滑块的凸球面A上设有两个或四个凸面凸块，所述芯包支撑环的凹球面B上设有两个或四个凹槽A，所述凸面凸块与凹槽A数量相同、且一一对应；所述滑块的凹球面A上设有两个或四个凹面凸块，所述上部芯包基座及下部芯包基座的凸球面B上各设有两个或四个凹槽B，所述凹面凸块与上部芯包基座或下部芯包基座上的凹槽B数量相同、且一一对应。

进一步地，所述滑片上各凸面凸块的方向均一致，即各所述凸面凸块相互平行，所述滑片上各凹面凸块的方向均一致，即各所述凹面凸块相互平行，所述滑片上的凹面凸块的方向与凸面凸块的方向互相垂直；所述芯包支撑环上的各凹槽A的方向均一致，即各所述凹槽A相互平行；所述上部芯包基座上的各凹槽B的方向均一致，即各凹槽B相互平行，所述下部芯包基座上的各个凹槽B的方向均一致，即各凹槽B相互平行；所述芯包支撑环的凹球面B与滑片的凸球面A通过所述弹性部件提供的预紧力相互抵接，且所述凸面凸块容置于凹槽A内；所述上部芯包基座的凸球面B及下部芯包基座的凸球面B分别与滑片的凹球面A通过所述弹性部件提供的预紧力相互抵接，且所述凹面凸块容置于凹槽B内。

进一步地，所述上部导轴承及下部导轴承都是至少为四块瓦的可倾瓦轴承结构，所述上部推力轴承及下部推力轴承为金斯伯雷推力轴承或为米契尔推力轴承。

进一步地，所述弹性部件为弹性板，该弹性板与芯包支撑环的接触面及与端盖或外筒体的接触面均为带有锥度的锥面。

进一步地，所述弹性板为多孔弹性板、波浪弹性板、脉冲弹性板或梳齿弹性板，该多孔弹性板呈圆环状，在圆环的上下表面及外圆周面上分别均匀开设有多个通孔；所述波浪弹性板为环形，内外径之间的部分为波浪状；所述脉冲弹性板为环形，内外径之间的部分为间隔设置的波峰波谷形成的脉冲波形；所述梳齿弹性板为环形，在圆环的上下表面分别均匀设有多个齿。

进一步地，所述端盖与外筒体连接的端面上设有止口，通过调整所述弹性板的厚度来调节所述滑片处预紧力的大小。

进一步地，内嵌有弹性板的所述芯包支撑环的外沿端面A与该侧的芯包基座的外沿端面B为平面或曲面，在所述外沿端面A与外沿端面B之间设有芯包径向转动的限位挡块，通过设置的所述限位挡块将芯包及滑片的径向摆动的角度限制在所设定的范围内。

本发明提供的芯包推力轴承具有以下优点与积极效果：

1.本发明吸取了金斯伯雷推力轴承的优点，又利用滑片弥补了其不能适应轴的挠曲变形的缺点，在轴发生挠曲变形时推力轴承也能自动的发生偏斜以适应推力盘的偏斜，保证推力轴瓦工作平面始终与推力盘工作平面共面，进而保证推力轴承各个瓦块的均匀受力。

2.本发明位于飞轮左右两侧的滑片的凹球面同属一个球面、凸球面同属一个球面，并且这两个球面同心，通过滑片把轴的挠曲变形给分离出来，由滑片的滑动来承受，将轴的挠曲运动转换为了滑片处的滑动运动。在轴发生挠曲变形时，上、下部推力轴承也能自动地发生偏斜以适应推力盘的偏斜，保证推力轴瓦工作平面始终与推力盘工作平面共面，有了摩擦副良好的共面性就能保证上、下推力轴承各个瓦块的均匀受力。

3.本发明的滑片凸、凹球面上分别设置了凸面凸块及凹面凸块，相对应地在芯包支撑环及芯包基座上分别设置了凹槽，滑片上的凸面凸块及凹面凸块刚好装在芯包支撑环及芯包基座上的凹槽内，在轴发生挠曲变形时既可以满足芯包支撑环与滑片之间和芯包基座与滑片之间的滑动，又能满足滑片不能周向转动的要求。

4.本发明的弹性板提供了预紧力和所需的弹性变形范围，弹性板与芯包支撑环及端盖或外筒体接触的两个平面做成了带有锥度的锥面，在受压时先是两端的接触锥面被压变形为平面，而后才是起伏结构或多孔结构起主要的承压作用，有效地增加了弹性变形的范围。

5.本发明的芯包支撑环与端盖之间及芯包支撑环与外筒体之间均设置了防转部件，可以防止芯包支撑环发生相对周向转动。

6.本发明还设置了芯包径向转动的限位挡块，可以将芯包径向转动的角度限制在所需的范围内。

7.在弹性板不可更改的情况下，本发明可通过调整端盖上止口深度来调节滑片处预紧力的大小。

附图说明

图1为轴发生挠曲时的工作状态图；

图2为图1的局部放大图；

图3为金斯伯雷推力轴承的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的应用在卧式机组中的结构示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6为本发明实施例提供的在轴发生挠曲时的工作状态图；

图7为本发明实施例提供的结构原理图；

图8A为本发明实施例提供的滑片的结构示意图之一；

图8B为本发明实施例提供的滑片的结构示意图之二；

图8C为本发明实施例提供的滑片的结构示意图之三；

图8D为本发明实施例提供的滑片的结构示意图之四；

图9为本发明实施例提供的芯包支撑环的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的芯包基座的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的滑片的合成运动分解为两个方向分运动的原理图；

图12为本发明实施例提供的弹性板一种结构的示意图；

图13为本发明实施例提供的弹性板另一种结构的示意图；

图14为本发明实施例提供的弹性板再一种结构的示意图；

图15为本发明实施例提供的弹性板又一种结构的示意图；

图16为本发明实施例提供的弹性板的工作状态图；

图17为本发明实施例提供的安装挡块后的局部放大图；

图18为本发明实施例提供的导轴承的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的导轴承的结构剖面图；

图20为本发明实施例提供的应用在立式机组中的结构示意图；

图21为本发明实施例提供的应用在屏蔽泵上介质流动方向示意图；

其中：1为外筒体，2为飞轮，3为推力盘，4为轴，5为轴套，6为端盖，7为芯包支撑环，8为上部芯包基座，9为芯包连接套，10为上部推力轴承，11为上部导轴承，12为下部芯包基座，13为下部推力轴承，14为下部导轴承，15为弹性板，16为滑片，17为凹球面A，18为凸球面A，19为凹球面B，20为凸球面B，21为凹槽A，22为凹槽B，23为凹面凸块，24为凸面凸块，25为限位挡块，26为径向轴承，27为推力轴承，28为外沿端面A，29为外沿端面B。

具体实施方式

本发明位于外筒体1与端盖6围成的空间内，轴4穿入外筒体1内，并在轴4位于外筒体1内的部位上热装有飞轮2，飞轮2的两侧对称设有分别热装在轴4上的推力盘3。

参见图4、图5及图20，芯包推力轴承包括对称设于飞轮2两侧的上部推力轴承10、下部推力轴承13及将该飞轮2、上部推力轴承10、下部推力轴承13包容在内的芯包，其中芯包包括芯包连接套9、上部芯包基座8及下部芯包基座12。上部芯包基座8与下部芯包基座12对称设于飞轮2两侧并分别与芯包连接套9的两侧相连，在上部芯包基座8与外筒体1之间及下部芯包基座12与端盖6之间均设有芯包支撑环7。上部芯包基座8与同侧的芯包支撑环7之间及下部芯包基座12与同侧的芯包支撑环7之间均设有可滑动的滑片16，通过滑片16的滑动将轴4的挠曲变形转化为芯包在轴面内的转动，从而实现上部推力轴承10及下部推力轴承13的工作平面与飞轮2两侧推力盘3的工作平面始终抵接共面；上部芯包基座8与轴4之间设有安装在上部芯包基座8上的上部导轴承11和上部推力轴承10，下部芯包基座12与轴4之间设有安装在下部芯包基座12上的下部导轴承14和下部推力轴承13，轴4由该上部导轴承11及下部导轴承14穿过。上部推力轴承10或下部推力轴承14内有为瓦块提供预紧力的弹性装置，在该预紧力的作用下，上部推力轴承10、下部推力轴承14的瓦面与推力盘工作面抵接。位于上部的芯包支撑环7或位于下部的芯包支撑环7内嵌有为滑片16提供预紧力的弹性部件，该弹性部件与外筒体1或端盖6抵接。在该预紧力的作用下，滑片16的凹球面A17和凸球面A18分别与上(下)部芯包基座8(12)的凸球面B20和芯包支撑环7的凹球面B19抵接。

参见图7、图8A及图8B，滑片16呈环状，其内、外两表面为两个同心球面，滑片16的内表面为凹球面A17、外表面为凸球面A18，两侧的滑片16的凹球面A17同属一个球面、凸球面A18同属一个球面，并且凹球面A17所属球面与凸球面A18所属球面同心，并与飞轮2的重心重合。参见图8A～8D、图9及图10，滑片16的凸球面A18和芯包支撑环7的凹球面B19上分别设有防止滑片16与芯包支撑环7发生相对周向转动的凸面凸块24、凹槽A21。滑片16的凹球面A17和上(下)部芯包基座8(12)的凸球面B20上分别设有防止滑片16与上(下)部芯包基座8(12)发生相对周向转动的凸面凸块23、凹槽B22。芯包支撑环7呈环状，沿轴向设有多个阶梯、形成多个止口，芯包支撑环7与滑片16接触的内端面为凹球面B19，两侧的芯包支撑环7的凹球面B19同属一个球面。上部芯包基座8及下部芯包基座12形状结构相同，沿轴向由多个环状不同直径的圆盘叠加而成，上部芯包基座8及下部芯包基座12与滑片16接触的面均为凸球面B20，上部芯包基座8上的凸球面B20与下部芯包基座12上的凸球面B20同属一个球面，并与两侧芯包支撑环7凹球面B19所属的球面同心。滑块16的凸球面A18上设有两个或四个凸面凸块24，芯包支撑环7的凹球面B19上设有两个或四个凹槽A21，凸面凸块24与凹槽A21数量相同、且一一对应，滑片16上的凸面凸块24刚好嵌入芯包支撑环7凹球面B19上的凹槽A21中；滑块16的凹球面A17上设有两个或四个凹面凸块23，上部芯包基座8及下部芯包基座12的凸球面B20上各设有两个或四个凹槽B22，凹面凸块23与上部芯包基座8或下部芯包基座12上的凹槽B22数量相同、且一一对应，滑片16上的凹面凸块23刚好嵌入上部芯包基座8及下部芯包基座12的凸球面B20上的凹槽B22中。滑片16上的各个凸面凸块24的方向均一致，即各个凸面凸块24是互相平行的；芯包支撑环7上的各个凹槽A21的方向均一致，即各个凹槽A21是互相平行的。芯包支撑环7的凹球面B19与滑片16的凸球面A18通过弹性部件提供的预紧力相互抵接，且滑片16的凸面凸块24容置于凹槽A21内。滑片16上的各个凹面凸块23的方向均一致，即各个凹面凸块23是互相平行的；上部芯包基座8上的各个凹槽B22的方向均一致，即各个凹槽B22是互相平行的，下部芯包基座12上的各个凹槽B22的方向均一致，即各个凹槽B22是互相平行的。上部芯包基座8及下部芯包基座12的凸球面B20与滑片16的凹球面A17通过弹性部件提供的预紧力相互抵接，且滑片16的凹面凸块23容置于凹槽B22内。滑片16上的凹面凸块23的方向和凸面凸块24的方向互相垂直。本实施例中，凹面凸块23及凸面凸块24均为矩形，凹槽A21及凹槽B22相对应地均为矩形槽，滑片16上的凸面凸块24刚好装在芯包支撑环7的凹槽A21内，滑片16上的凹面凸块23则装在上部芯包基座8上的凹槽B22内或装在下部芯包基座12上的凹槽B22内，这样芯包在轴4发生挠曲偏斜的时候既可以满足芯包支撑环7与滑片16之间和两个芯包基座与滑片16之间的滑动，又能满足滑片16和芯包支撑环7之间、滑片16和上部芯包基座8之间以及滑片16和下部芯包基座12之间不能相对周向转动的要求。本实施例的凹面凸块23、凸面凸块24、凹槽A21及凹槽B22各为两个，当然数目不一定是两个，但凸面凸块24与凹槽A21的个数必须相同，凹面凸块23与凹槽B22的个数必须相同，并且装配好后滑片16上的凸面凸块24容置于芯包支撑环7上的凹槽A21内，滑片16上的凹面凸块23容置于芯包基座上的凹槽B22内。由于轴向方向有弹性部件来提供预紧力，所以芯包支撑环7上的凹球面B19和滑片16上的凸球面A18及两个芯包基座上的凸球面B20和滑片16上的凹球面A17均是紧密接触的，由于有凸面凸块、凹槽的结构，芯包支撑环7和滑片16之间及两个芯包基座与滑片16之间也不会发生相对转动。

尽管滑片16与芯包基座之间只能在特定方向滑动，这一特定方向与滑片16上的凹面凸块23的方向一致；滑片16与芯包支撑环7之间只能在特定方向滑动，这一特定方向与滑片16上的凸面凸块24的方向一致。这两个特定方向互相垂直，但是芯包在任意轴面内的转动都可以分解为在这两个特定方向上的滑动运动。这样轴的挠曲运动就可以转化为两个方向的滑动运动。

参见图11，假设轴4要向图中所示的a方向偏斜运动，由于滑片16的凸面凸块24及凹面凸块23结构，推力轴承及芯包基座的偏斜运动会在滑片16处分解为两个方向的分运动；即，在滑片16与芯包基座处分解为竖直方向的直线运动，在滑片与芯包支撑环7处分解为水平方向的直线运动。

本发明的上部推力轴承10及下部推力轴承13为金斯伯雷推力轴承或米契尔推力轴承。本发明提供预紧力的装置为弹性部件，弹性部件为镶嵌在芯包支撑环7内的弹性板15，该弹性板15提供所需的预紧力和弹性变形范围，与芯包支撑环7的接触面及与端盖6或外筒体1的接触面均为带有锥度的锥面。参见图16，将弹性板15与芯包支撑环7和端盖6或外筒体1接触的两个平面做成带有锥度的锥面，这样的结构在受压时先是两端的接触锥面被压变形为平面，而后才是起伏结构或多孔结构起主要的承压作用。图16中左侧表示弹性板15在自由状态下，右侧表示在受压状态下两侧的锥面首先被压平，而后起伏结构或多孔结构起主要的支撑作用。锥面的增加相当于加入了一个弹性系数较小的弹簧，有效地增加了弹性变形的范围。弹性板15可为多孔弹性板、波浪弹性板、脉冲弹性板或梳齿弹性板。参见图12，多孔弹性板呈圆环状，在圆环的上下表面及外圆周面上分别均匀开设有多个通孔，根据实际情况来确定通孔的数目、大小和厚度；参见图13，波浪弹性板为环形，内外径之间的部分为波浪状，根据实际情况来确定波浪的数目、大小和厚度；参见图14，脉冲弹性板为环形，内外径之间的部分为间隔设置的波峰波谷形成的脉冲波形，根据实际情况来确定脉冲的数目、大小和厚度；参见图15，梳齿弹性板为环形，在圆环的上下表面分别均匀设有多个齿，根据实际情况来确定齿槽的数目、大小和厚度。

本发明可应用于参见图1的卧式机组中(弹性板15位于底部、抵接于端盖6上)，也可应用于参见图20的立式机组中(弹性板15位于上部、抵接于外筒体1上)。参见图20，在立式结构中，某些应用场合整个转子的重量会很重，在静止状态下，整个转子重量全部由芯包支撑环7底部的弹性板15来承受，这样就需要把弹性板15的预紧力提高到很大，但是这对滑片16的正常运转是不利的，因此在立式机组中采用将弹性板15布置在上部的结构。举例说明这一点，假设弹性板15在0～0.6mm的压缩量内弹力是线性变化的，在0.6mm(允许的最大压缩量)的压缩量时弹力是18吨。弹性板15安装的要求是必须提供6吨的预紧力也就是压缩量必须是0.2mm，在卧式机组中是可以实现这一要求的。但是在立式机组中，如果转子自重6吨，而滑片16处所需预紧力是6吨，这样在安装端盖6的时候就需要把弹性板15压缩0.4mm；而同样在卧式机组中只需要把弹性板15压缩0.2mm，而如果把弹性板15布置到上部(参见图20那样)则只要把弹性板15压缩0.2mm即可满足滑片16处预紧力的要求。有些场合即使是卧式机组也不一定把弹性板15装在端盖6一侧，因为在这些场合会产生轴向力，应根据实际情况来布置弹性板15的位置。

参见图5，端盖6与外筒体1连接的端面上设有止口28，在弹性板15已经确定的情况下，在设定范围内，如要调节滑片16处预紧力的大小也可以通过调整弹性板15的厚度来调节，例如在弹性板15底部加减调整垫片。

在卧式机组(弹性板15位于端盖6一侧、与端盖6抵接)中，靠近端盖6一侧的芯包支撑环7与端盖6之间设有防止芯包支撑环7发生周向转动的防转部件；本实施例中，该防转部件可为防转销。在立式机组(弹性板15位于上部、与外筒体1抵接)中，靠近外筒体1一侧的芯包支撑环7与外筒体1之间也设有防止芯包支撑环7发生周向转动的防转部件；本实施例中，该防转部件可为防转销。因此芯包支撑环7只能因为轴向压缩而发生轴向位移，不能发生相对周向转动。弹性板15、推力轴承基座环、推力轴承平衡块机构、推力轴承瓦托等等都有防转的装置。推力盘3、飞轮2等与轴之间都有传递扭矩的装置，例如键等。此为常规设计，在此不再赘述。

参见图17，内嵌有弹性板15的芯包支撑环7的外沿端面A28与该侧的芯包基座的外沿端面B29为平面或曲面，在外沿端面A28与外沿端面B29之间设有芯包径向转动的限位挡块25，通过调整限位挡块25的厚度来限制芯包轴面转动的角度。在轴4发生挠曲变形时，芯包及滑片16能发生径向摆动，通过设置的限位挡块25可将芯包及滑片16的径向摆动的角度限制在所设定的范围内。在图17中，调整挡块25的厚度b就可调整芯包推力轴承的适应轴挠曲变形的范围。

参见图18、图19，本发明的上部导轴承11及下部导轴承14都是四块(或更多块)瓦的可倾瓦轴承结构。由于芯包推力轴承本质上可以等效为一个球体，所以整个芯包的轴向尺寸和径向尺寸不能相差太多，因而非常适合于需要配置飞轮2的结构中。理论上来讲，球体的球心恰好与飞轮的重心重合(对称结构)，这相当于把上部导轴承11和下部导轴承14的径向定位作用转移到了飞轮2的重心处，因此飞轮重心处的挠度(或者偏心量)始终为零，上、下部导轴承11、14处的轴心挠度(或者偏心量)不一定为零，但飞轮重心处的挠度(或者偏心量)必然为零。此处的偏心量指的是轴4截面形心位置与轴4在未发生任何挠曲的情形下轴截面形心位置的偏移量，也就是说在轴4发生了挠曲的时候，飞轮2的重心跟轴4没有发生挠曲的时候，飞轮2的重心位置是同一个点。一般地，径向轴承要安装到离飞轮2最近的地方，因为没有人想让飞轮2发生涡动,如果飞轮2发生了涡动，那整个机器的振动将大幅增加，对机器的稳定运行不利。但是芯包推力轴承结构在轴4挠曲状态下，飞轮2的重心仍将保持不变。这一点对带飞轮的机器的稳定运行和振动至关重要。

本发明的工作原理为：

本发明是一种将飞轮2、金斯伯雷推力轴承(上、下部推力轴承10、13)等布置在一个包容体(芯包)内以适应轴4挠曲变形的新型轴承结构。芯包推力轴承实际上是把轴4的挠曲变形给分离出来，由滑片16的滑动来承受，将轴4的挠曲运动转换为了滑片16处的滑动运动。在轴4发生挠曲变形时，上、下部推力轴承10、13也能自动地发生偏斜以适应推力盘3的偏斜，保证推力轴瓦工作平面始终与推力盘工作平面共面，有了摩擦副良好的共面性就能保证上、下推力轴承10、13各个瓦块的均匀受力。

参见图6，芯包推力轴承在轴4发生挠曲变形时，推力轴承推力瓦所在平面是跟推力盘3共同偏斜的(偏斜的方向和大小相同)，因而推力瓦所在平面与推力盘3平面始终保持共面，保证推力瓦块良好的受力状态。

参见图21，以芯包推力轴承应用到屏蔽泵上为例，来说明轴承的润滑和冷却。在屏蔽泵里面金斯伯雷推力轴承的润滑冷却介质为泵输送的介质，芯包推力轴承整体是浸泡在输送介质中，所以滑片16处的润滑、冷却介质也是泵输送的介质。要想让芯包推力轴承处的介质流动起来，就需要介质有能量头；因此在轴承冷却介质的循环回路中加入一个压差是必要的，这可以通过在泵轴上加装辅叶轮的办法实现，也可以利用泵进出口现有的压差。图中箭头方向表示了芯包推力轴承处的冷却介质的流动方向。图中介质流体是从上部流向下部的，在实际应用中根据需要也可以让介质从下部流向上部。

本发明的芯包推力轴承吸取了金斯伯雷推力轴承的优点，又利用滑片弥补了其不能适应轴的挠曲变形的缺点，具有良好的发展前景，可以适应轴的挠曲变形，尤其适用于推力轴承、推力盘外径较大的场合。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种芯包推力轴承，位于外筒体与端盖围成的空间内；其特征在于：所述芯包推力轴承包括对称设于飞轮(2)两侧的上部推力轴承(10)、下部推力轴承(13)及将该飞轮(2)、上部推力轴承(10)、下部推力轴承(13)包容在内的芯包，其中芯包包括芯包连接套(9)、上部芯包基座(8)及下部芯包基座(12)，所述上部芯包基座(8)与下部芯包基座(12)对称设于飞轮(2)两侧并分别与所述芯包连接套(9)的两侧相连，在该上部芯包基座(8)与所述外筒体(1)之间及该下部芯包基座(12)与所述端盖(6)之间均设有芯包支撑环(7)，所述上部芯包基座(8)与同侧的芯包支撑环(7)之间及下部芯包基座(12)与同侧的芯包支撑环(7)之间均设有可滑动的滑片(16)，通过该滑片(16)的滑动将轴(4)的挠曲变形转化为所述芯包在轴面内的转动，实现所述上部推力轴承(10)及下部推力轴承(13)的工作平面与飞轮(2)两侧推力盘(3)的工作平面始终抵接共面；任一侧的所述芯包支撑环(7)内嵌有为滑片(16)提供预紧力的弹性部件，该弹性部件与外筒体(1)或端盖(6)抵接。

2.根据权利要求1所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述滑片(16)呈环状，其内、外两表面为两个同心球面，且该球面球心与所述飞轮(2)的重心重合；所述滑片(16)的内表面为凹球面A(17)、外表面为凸球面A(18)，两侧的所述滑片(16)的凹球面A(17)同属一个球面、凸球面A(18)同属一个球面，并且凹球面A(17)所属球面与凸球面A(18)所属球面同心，并与所述飞轮(2)的重心重合。

3.根据权利要求2所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述滑片(16)的凸球面A(18)及芯包支撑环(7)与滑片(16)相对的一侧设有防止滑片(16)周向转动的凹槽、凸块，所述滑片(16)的凹球面A(17)及上部芯包基座(8)与滑片(16)相对的一侧设有防止滑片(16)周向转动的凹槽、凸块，所述滑片(16)的凹球面A(17)及下部芯包基座(12)与滑片(16)相对的一侧设有防止滑片(16)周向转动的凹槽、凸块。

4.根据权利要求3所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述芯包支撑环(7)呈环状，沿轴向设有多个阶梯、形成多个止口，所述芯包支撑环(7)与滑片(16)接触的内端面为凹球面B(19)；所述上部芯包基座(8)及下部芯包基座(12)形状结构相同，沿轴向由多个环状不同直径的圆盘叠加而成，所述上部芯包基座(8)与轴(4)之间设有安装在上部芯包基座(8)上的上部导轴承(11)和上部推力轴承(10)，所述下部芯包基座(12)与轴(4)之间设有安装在下部芯包基座(12)上的下部导轴承(14)和下部推力轴承(13)，所述轴(4)由该上部导轴承(11)及下部导轴承(14)穿过；所述上部芯包基座(8)及下部芯包基座(12)与滑片(16)接触的面均为凸球面B(20)；所述滑片(16)的凸球面A(18)上设有两个或四个凸面凸块(24)，所述芯包支撑环(7)的凹球面B(19)上设有两个或四个凹槽A(21)，所述凸面凸块(24)与凹槽A(21)数量相同、且一一对应；所述滑片(16)的凹球面A(17)上设有两个或四个凹面凸块(23)，所述上部芯包基座(8)及下部芯包基座(12)的凸球面B(20)上各设有两个或四个凹槽B(22)，所述凹面凸块(23)与上部芯包基座(8)或下部芯包基座(12)上的凹槽B(22)数量相同、且一一对应。

5.根据权利要求4所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述滑片(16)上各凸面凸块(24)的方向均一致，即各所述凸面凸块(24)相互平行，所述滑片(16)上各凹面凸块(23)的方向均一致，即各所述凹面凸块(23)相互平行，所述滑片(16)上的凹面凸块(23)的方向与凸面凸块(24)的方向互相垂直；所述芯包支撑环(7)上的各凹槽A(21)的方向均一致，即各所述凹槽A(21)相互平行；所述上部芯包基座(8)上的各凹槽B(22)的方向均一致，即各凹槽B(22)相互平行，所述下部芯包基座(12)上的各个凹槽B(22)的方向均一致，即各凹槽B(22)相互平行；所述芯包支撑环(7)的凹球面B(19)与滑片(16)的凸球面A(18)通过所述弹性部件提供的预紧力相互抵接，且所述凸面凸块(24)容置于凹槽A(21)内；所述上部芯包基座(8)的凸球面B(20)及下部芯包基座(12)的凸球面B(20)分别与滑片(16)的凹球面A(17)通过所述弹性部件提供的预紧力相互抵接，且所述凹面凸块(23)容置于凹槽B(22)内。

6.根据权利要求4所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述上部导轴承(11)及下部导轴承(14)都是至少为四块瓦的可倾瓦轴承结构，所述上部推力轴承(10)及下部推力轴承(13)为金斯伯雷推力轴承或为米契尔推力轴承。

7.根据权利要求1所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述弹性部件为弹性板(15)，该弹性板(15)与芯包支撑环(7)的接触面及与端盖(6)或外筒体(1)的接触面均为带有锥度的锥面。

8.根据权利要求7所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述弹性板(15)为多孔弹性板、波浪弹性板、脉冲弹性板或梳齿弹性板，该多孔弹性板呈圆环状，在圆环的上下表面及外圆周面上分别均匀开设有多个通孔；所述波浪弹性板为环形，内外径之间的部分为波浪状；所述脉冲弹性板为环形，内外径之间的部分为间隔设置的波峰波谷形成的脉冲波形；所述梳齿弹性板为环形，在圆环的上下表面分别均匀设有多个齿。

9.根据权利要求7所述的芯包推力轴承，其特征在于：所述端盖(6)与外筒体(1)连接的端面上设有止口(28)，通过调整所述弹性板(15)的厚度来调节所述滑片(16)处预紧力的大小。

10.根据权利要求1所述的芯包推力轴承，其特征在于：内嵌有弹性板(15)的所述芯包支撑环(7)的外沿端面A(28)与该侧的芯包基座的外沿端面B(29)为平面或曲面，在所述外沿端面A(28)与外沿端面B(29)之间设有芯包径向转动的限位挡块(25)，通过设置的所述限位挡块(25)将芯包及滑片(16)的径向摆动的角度限制在所设定的范围内。