CN106763192B - 可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承 - Google Patents

可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承，其特征在于该浮环轴承包括油箱、过滤器、液压泵、先导型溢流阀、三位四通电液换向阀、浮环轴承底座、第一轴瓦、倾斜浮环轴承、第二轴瓦、密封圈、主轴、压力传感器、端盖、输入输出模块、PLC控制器、警报灯、触控面板和伺服控制面板。该浮环轴承通过结构上的设计实现了浮环轴承能同时承受径向力和轴向力。具体方法是将处于最外层的第一轴瓦的外形设计为圆柱形，内部沿轴向开有圆台形通孔；位于中间的倾斜浮环轴承的外形设计为圆台形，内部沿轴向开有圆台形通孔；位于最内层第二轴瓦的外形设计为圆台形，内部沿轴向开有圆柱形通孔，它们长度方向上的尺寸相同。

Description

可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承
技术领域
本发明涉及浮环轴承领域，具体是一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承。
背景技术
浮环轴承在工程应用中得到越来越广泛的应用。浮环轴承是一种在轴颈和轴瓦之间加一个浮环的滑动轴承，浮环将单层油膜分隔成双层油膜。轴颈与浮环之间形成内油膜，轴瓦与浮环之间形成外油膜。当轴颈旋转时，由于剪切力的作用，带动浮环也一起转动，减小了浮环与轴颈和轴瓦之间的相对速度，降低了摩擦功耗。由于浮环轴承具有尺寸小、低功耗、结构简单、磨损小、稳定性好、效率高、加工容易、成本低廉等优点，被广泛应用于在汽车涡轮增压器、内燃机和燃气轮机等高速轻载的场合。目前，浮环轴承在供油系统中只承受径向力。申请号201310283635.2公开了一种径向和轴向集成的滑动轴承，该滑动轴承既能承受径向力和双向的轴向力，在轴瓦上开了推力轴承进油孔和推力轴瓦，从而使滑动轴承承受了双向的轴向力，但是文中设计的轴瓦结构复杂，必须开有推力轴承进油孔和推力轴瓦才能承受轴向力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承。该浮环轴承通过结构上的设计实现了浮环轴承能同时承受径向力和轴向力，简单易行，设计巧妙，成本低廉，易实现推广。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承，其特征在于该浮环轴承包括油箱、过滤器、液压泵、先导型溢流阀、三位四通电液换向阀、浮环轴承底座、第一轴瓦、倾斜浮环轴承、第二轴瓦、密封圈、主轴、压力传感器、端盖、输入输出模块、PLC控制器、警报灯、触控面板和伺服控制面板；
所述主轴分为直径最大轴段、主轴右端和主轴左端；直径最大轴段的两端分别与主轴右端和主轴左端连接；直径最大轴段、主轴右端和主轴左端的外形均为圆柱形，主轴右端和主轴左端的结构完全相同，直径最大轴段的底面直径大于主轴右端和主轴左端的底面直径；所述浮环轴承底座上开有两个阶梯型进油孔和通油孔；每个第一轴瓦上对称地开有两个周向进油孔，与两个阶梯型进油孔配合；
所述过滤器通过油路管道与油箱连接，并吸收油箱的油液；所述液压泵与过滤器连接；所述三位四通电液换向阀通过油路管道与液压泵连接，并且通过油路管道与浮环轴承底座上的阶梯型进油孔连通；所述先导型溢流阀安装在液压泵与三位四通电液换向阀之间的油路管道上；所述浮环轴承底座的两端分别安装有一个端盖；每个端盖均开有通孔，分别与主轴的主轴右端和主轴左端连接；所述主轴的直径最大轴段的周向外表面与浮环轴承底座接触；所述第二轴瓦的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆柱形通孔，圆柱形通孔的形状和尺寸与主轴左端配合；两个第二轴瓦对称地分布在主轴的两侧，一个嵌套在主轴左端上，另一个嵌套在主轴右端上，两个第一轴瓦的下底面分别与直径最大轴段的两个底面接触，上底面分别与两个端盖接触；所述倾斜浮环轴承的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与第二轴瓦配合；两个倾斜浮环轴承分别嵌套在两个第二轴瓦外表面；两个倾斜浮环轴承的下底面均与浮环轴承底座接触，上底面分别与两个端盖接触；所述第一轴瓦的外形为圆柱形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与倾斜浮环轴承配合；两个第一轴瓦分别嵌套在两个倾斜浮环轴承外表面；两个第一轴瓦的下底面和侧面均与浮环轴承底座接触，上底面分别与两个端盖接触；每个端盖上均安装有压力传感器；所述输入输出模块分别与压力传感器、PLC控制器和伺服控制面板连接；所述警报灯和触控面板分别与PLC控制器连接。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)该浮环轴承通过结构上的设计实现了浮环轴承能同时承受径向力和轴向力，简单易行，设计巧妙，成本低廉，易实现推广。具体方法是将处于最外层的第一轴瓦的外形设计为圆柱形，内部沿轴向开有圆台形通孔；位于中间的倾斜浮环轴承的外形设计为圆台形，内部沿轴向开有圆台形通孔；位于最内层第二轴瓦的外形设计为圆台形，内部沿轴向开有圆柱形通孔，它们长度方向上的尺寸相同。
(2)采用液压回路供油系统，使用三位四通电液换向阀可以自动换向供油，从而解决了手动供油的问题。
(3)利用压力传感器测量出来圧力的平均值通过输入输出模块将模拟信号转化为数字信号输入到PLC控制器，从而利用PLC控制器来控制液压油路。
(4)利用PLC控制器接收到触控面板输入压力值时，通过输入输出模块传递给伺服控制面板，从而控制电动机工作，因而实现了自动化供油解决了传统的供油方式。
附图说明
图1是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的整体结构示意图；
图2是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的主轴结构示意图；
图3是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的第一轴瓦结构示意图；
图4是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的倾斜浮环轴承结构示意图；
图5是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的第二轴瓦结构示意图；
图6是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的端盖结构示意图；
图7是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的浮环轴承底座结构示意图；
图8是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的三位四通电液换向阀第一种工作状况；
图9是本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承一种实施例的三位四通电液换向阀第二种工作状况；(图中：1、油箱；2、过滤器；3、液压泵；4、先导型溢流阀；5、三位四通电液换向阀；6、浮环轴承底座；7、阶梯型进油孔；8、周向进油孔；9、第一轴瓦；10、倾斜浮环轴承；11、第二轴瓦；12、通油孔；13、密封圈；14、主轴；15、压力传感器；16、端盖；17、输入模块；18、PLC控制器；19、警报灯；20、触控面板；21、伺服控制面板；14.1、直径最大轴段；14.2、主轴右端；14.3、主轴左端)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承(参见图1-9，简称浮环轴承)，包括油箱1、过滤器2、液压泵3、先导型溢流阀4、三位四通电液换向阀5、浮环轴承底座6、第一轴瓦9、倾斜浮环轴承10、第二轴瓦11、密封圈13、主轴14、压力传感器15、端盖16、输入输出模块17、PLC控制器18、警报灯19、触控面板20和伺服控制面板21；
所述主轴14分为直径最大轴段14.1、主轴右端14.2和主轴左端14.3；直径最大轴段14.1的两端分别与主轴右端14.2和主轴左端14.3连接；直径最大轴段14.1、主轴右端14.2和主轴左端14.3的外形均为圆柱形，主轴右端14.2和主轴左端14.3的结构完全相同，直径最大轴段14.1的底面直径大于主轴右端14.2和主轴左端14.3的底面直径；所述浮环轴承底座6上开有两个阶梯型进油孔7和四个通油孔12；四个通油孔12分别位于浮环轴承底座6的前、后、上、下四个方向；所述阶梯型进油孔7用于三位四通电液换向阀5中的油液进入浮环轴承底座6；所述通油孔12的作用是使通过三位四通电液换向阀5进入浮环轴承中的油液充盈浮环轴承底座6；每个第一轴瓦9上对称地开有两个周向进油孔8，与两个阶梯型进油孔7配合，用于将油路中的油液送入到浮环轴承中；
所述过滤器2通过油路管道与油箱1连接，并吸收油箱1的油液；所述液压泵3与过滤器2连接，由电机带动工作；所述三位四通电液换向阀5通过油路管道与液压泵3连接，并且通过油路管道与浮环轴承底座6上的阶梯型进油孔7连通，将油液通过阶梯型进油孔7送入到浮环轴承底座6中；所述先导型溢流阀4安装在液压泵3与三位四通电液换向阀5之间的油路管道上，用来吸收液压泵3输出的多余油液；所述浮环轴承底座6的两端通过螺栓分别安装有一个端盖16；每个端盖16均开有通孔，分别与主轴14的主轴右端14.2和主轴左端14.3连接；所述主轴14的直径最大轴段14.1的周向外表面与浮环轴承底座6接触；所述第二轴瓦11的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆柱形通孔，圆柱形通孔的形状和尺寸与主轴左端14.3配合；两个第二轴瓦11对称地分布在主轴14的两侧，一个嵌套在主轴左端14.3上，另一个嵌套在主轴右端14.2上，两个第一轴瓦9的下底面分别与直径最大轴段14.1的两个底面接触，上底面分别与两个端盖16接触；所述倾斜浮环轴承10的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与第二轴瓦11配合；两个倾斜浮环轴承10分别嵌套在两个第二轴瓦11外表面；两个倾斜浮环轴承10的下底面均与浮环轴承底座6接触，上底面分别与两个端盖16接触；所述第一轴瓦9的外形为圆柱形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与倾斜浮环轴承10配合；两个第一轴瓦9分别嵌套在两个倾斜浮环轴承10外表面；两个第一轴瓦9的下底面和侧面均与浮环轴承底座6接触，上底面分别与两个端盖16接触；每个端盖16上均安装有压力传感器15，用来测量油液的压力；所述输入输出模块17分别与压力传感器15、PLC控制器18和伺服控制面板21连接，一方面用来将模拟信号转化成数字化信号输入到PLC控制器18，另一方面接收PLC控制器18传递过来的信号来控制伺服控制面板21；所述PLC控制器18与输入输出模块17连接，将数字化信号输入到触控面板20；所述警报灯19与PLC控制器18连接，用来检测压力是否过高，如果压力过高，则报警灯19会发光报警；所示触控面板20与PLC控制器18连接，一方面可以用来设定压力值传送给PLC控制器18，另一方面可以用来接收PLC控制器18的信号；所述伺服控制面板21用来接收输入输出模块17的信号来驱动电动机。
本发明可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承的工作原理和工作流程是：当电机静止时候，油箱1停止供油，浮环轴承底座6支撑着主轴14。当PLC控制器18接收到触控面板20输入压力值时，通过输入输出模块17传递给伺服控制面板21，从而控制电动机工作，当电机工作的时候，液压泵3由电机带动旋转后，从油箱1中吸油。油液经过滤器2进入液压泵3，当油液从泵中输出进入油路后，在图8所示的状态，则通过开通三位四通电液换向阀5进入左边的阶梯型进油孔7，从而流入左端的周向进油孔8，当流入到左端的倾斜浮环轴承10时，此时左端的倾斜浮环轴承10同时承受油液带来的径向和轴向力。此时左端的油液通过通油孔12流入到右端的倾斜浮环轴承10，油液再通过右端的周向进油孔8，流入右端的阶梯型进油孔7，使油液通过油路进入到油箱，同时利用输入输出模块17将压力传感器15采集来的压力的平均值通过输入输出模块17将模拟信号转化成数字化信号输送到PLC控制器18，如果压力过大，则警报灯19发光；如果压力正常，则输入到触控面板20中。
如果将三位四通电液换向阀5转换成图9所示的状态，则经过三位四通电液换向阀5进入右端的阶梯型进油孔7，从而流入右端的周向进油孔8，当流入到右端的倾斜浮环轴承10时，此时右端的倾斜浮环轴承10同时承受油液带来的径向和轴向力。此时右端的油液通过通油孔12流入到左端的倾斜浮环轴承10，油液再通过左端的周向进油孔8，流入左端的阶梯型进油孔7，使油液通过油路进入到油箱；同时利用输入输出模块17将压力传感器15采集来的压力的平均值通过输入输出模块17将模拟信号转化成数字化信号输送到PLC控制器18，如果压力过大，则警报灯19发光；如果压力正常，则输入到触控面板20中。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承，其特征在于该浮环轴承包括油箱、过滤器、液压泵、先导型溢流阀、三位四通电液换向阀、浮环轴承底座、第一轴瓦、倾斜浮环轴承、第二轴瓦、密封圈、主轴、压力传感器、端盖、输入输出模块、PLC控制器、警报灯、触控面板和伺服控制面板；
所述主轴分为直径最大轴段、主轴右端和主轴左端；直径最大轴段的两端分别与主轴右端和主轴左端连接；直径最大轴段、主轴右端和主轴左端的外形均为圆柱形，主轴右端和主轴左端的结构完全相同，直径最大轴段的底面直径大于主轴右端和主轴左端的底面直径；所述浮环轴承底座上开有两个阶梯型进油孔和通油孔；每个第一轴瓦上对称地开有两个周向进油孔，与两个阶梯型进油孔配合；
所述过滤器通过油路管道与油箱连接，并吸收油箱的油液；所述液压泵与过滤器连接；所述三位四通电液换向阀通过油路管道与液压泵连接，并且通过油路管道与浮环轴承底座上的阶梯型进油孔连通；所述先导型溢流阀安装在液压泵与三位四通电液换向阀之间的油路管道上；所述浮环轴承底座的两端分别安装有一个端盖；每个端盖均开有通孔，分别与主轴的主轴右端和主轴左端连接；所述主轴的直径最大轴段的周向外表面与浮环轴承底座接触；所述第二轴瓦的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆柱形通孔，圆柱形通孔的形状和尺寸与主轴左端配合；两个第二轴瓦对称地分布在主轴的两侧，一个嵌套在主轴左端上，另一个嵌套在主轴右端上，两个第一轴瓦的下底面分别与直径最大轴段的两个底面接触，上底面分别与两个端盖接触；所述倾斜浮环轴承的外形为圆台形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与第二轴瓦配合；两个倾斜浮环轴承分别嵌套在两个第二轴瓦外表面；两个倾斜浮环轴承的下底面均与浮环轴承底座接触，上底面分别与两个端盖接触；所述第一轴瓦的外形为圆柱形，内部沿轴向开有圆台形通孔，圆台形通孔的形状和尺寸与倾斜浮环轴承配合；两个第一轴瓦分别嵌套在两个倾斜浮环轴承外表面；两个第一轴瓦的下底面和侧面均与浮环轴承底座接触，上底面分别与两个端盖接触；每个端盖上均安装有压力传感器；所述输入输出模块分别与压力传感器、PLC控制器和伺服控制面板连接；所述警报灯和触控面板分别与PLC控制器连接。
2.根据权利要求1所述的可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承，其特征在于通油孔的个数为四个，分别位于浮环轴承底座的前、后、上、下四个方向。
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