CN107061482B - 一种具有瓦面轮廓的推力瓦 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有瓦面轮廓的推力瓦，所述推力瓦形成为扇形，所述推力瓦的内径为R1，外径为R2，所述推力瓦的包角为α，所述推力瓦的一侧形成为平面，所述推力瓦的另一侧包括扇形平面、第一扇形斜面和第二扇形斜面，所述扇形平面与所述推力瓦的另一侧平面平行，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别设在所述扇形平面两侧，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别相对于所述扇形平面所在平面向两侧向所述推力瓦的内径方向倾斜延伸。根据本发明实施例具有瓦面轮廓的推力瓦通过改变扇形平面的包角和凸起高度调整推力瓦的打开和闭合特性以及承载能力，从而减小启动过程中轴承表面的摩擦磨损、延长使用寿命，并且制造难度低。

Description

一种具有瓦面轮廓的推力瓦

技术领域

本发明涉及推力轴承技术领域，更具体地，涉及一种具有瓦面轮廓的推力瓦。

背景技术

可倾瓦推力轴承大量应用于水力发电、核电及船舶等重要领域，其中一部分运行环境要求可倾瓦推力轴承能够适应正反两种方向的运行，目前，为改善轴承打开性能，降低瓦面摩擦磨损及启动力矩，在正反转运行中所采用的可倾瓦推力轴承推力瓦瓦面一般为弧形柱面轮廓，然而这种弧形柱面轮廓的推力瓦的加工工艺复杂，生产效率较低，批量生产难度高，特别是一些大尺寸轴瓦表面的弧面加工尤为困难，而相关技术中其他轮廓的推力轴承如倾斜平面瓦块轴承、锯齿形瓦块轴承等，并不能较好的应用在需要正反转的工况中，而且在减小启动力矩和降低启动过程的摩擦磨损方面没有特别的改善。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种具有瓦面轮廓的推力瓦，该推力瓦的结构简单、加工工艺简单且难度低、可以减小推力面摩擦磨损和调整启动力矩，延长推力瓦的使用寿命，并且可以较好地应用于推力轴承的需要正反转的工况中。

根据本发明面实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦，所述推力瓦形成为扇形，所述推力瓦的内径为R1，外径为R2，所述推力瓦的包角为α，所述推力瓦的一侧形成为平面，所述推力瓦的另一侧包括扇形平面、第一扇形斜面和第二扇形斜面，所述扇形平面与所述推力瓦的另一侧平面平行，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别设在所述扇形平面两侧，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别相对于所述扇形平面所在平面向两侧向所述推力瓦的内径方向倾斜延伸。

根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦，通过将推力瓦的扇形平面与推力瓦的一侧平面平行设置，并且将第一扇形斜面和第二扇形斜面分别相对于扇形平面向两侧、向推力瓦的内径方向倾斜延伸，从而使得第一扇形斜面和第二扇形斜面分别与扇形平面形成一定的角度，通过改变扇形平面的包角和凸起高度调整推力瓦的打开和闭合特性以及承载能力，从而减小启动过程中轴承表面的摩擦磨损、延长使用寿命，与相关技术中的中心支撑结构弧面瓦相比，在适应不同工况条件需要的前提下，可以保证与弧面瓦具有相当的打开特性和承载能力，并且大大降低制造工艺难度，提高生产效率。

另外，根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述扇形平面的包角为β1，所述第一扇形斜面的包角为β2，所述第二扇形斜面的包角为β3，β2与β3相等或不等。

根据本发明的一个实施例，β2与β3分别大于β1。

根据本发明的一个实施例，所述第一扇形斜面的内边沿和外边沿与所述扇形平面之间形成的夹角为φ1和ψ1，所述第二扇形斜面的内边沿和外边沿与所述扇形平面之间形成的夹角为φ2和ψ2，φ1与φ2相等或不等，ψ1与ψ2相等或不等。

根据本发明的一个实施例，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面相对于所述扇形平面对称设置。

根据本发明的一个实施例，所述扇形平面与所述第一扇形斜面的外侧或所述第二扇形斜面的外侧的高度差为5-10μm。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦的示意图；

图2是根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦的俯视图；

图3是根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦的立体图；

图4是根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦的运动状态示意图。

附图标记：

100：推力瓦；

10：第一扇形斜面；20：第二扇形斜面；30：扇形平面；

200：推力盘镜板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先结合附图1至图3具体描述根据本发明实施例的具有瓦面轮廓的推力瓦100。

根据本发明实施例的推力瓦100，推力瓦100形成为扇形，推力瓦100的内径为R1，外径为R2，推力瓦100的包角为α，推力瓦100的一侧形成为平面，推力瓦100的另一侧包括扇形平面30、第一扇形斜面10和第二扇形斜面20，扇形平面30与推力瓦100的另一侧平面平行，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别设在扇形平面30两侧，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别相对于扇形平面30所在平面向两侧向推力瓦100的一侧所在方向倾斜延伸。

换言之，推力瓦100大致形成为扇形结构，扇形推力瓦100的内径为R1，外径为R2，推力瓦100沿周向方向形成的包角为α，即推力瓦100在周向上的两侧之间的夹角为α，推力瓦100的一侧（如图1所示的下侧）形成为平面，推力瓦100的另一侧（如图2所示，即推力瓦100的上侧）主要由扇形平面30、第一扇形斜面10和第二扇形斜面20组成，且第二扇形斜面20、扇形平面30和第一扇形斜面10沿周向方向依次布置，其中，扇形平面30沿径向方向延伸且与扇形推力瓦100的下侧平面平行，在静止状态时，即转子（未示出）处于不运转状态时，推力瓦100的顶部的扇形平面30与推力盘镜板200接触，从而支撑轴向受力，使得推力盘（未示出）及轴系载荷完全作用在扇形平面30。

进一步地，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20设在扇形平面30的两侧，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别相对于扇形平面30向两侧、向推力瓦100的内径方向倾斜延伸，从而使得第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别与扇形平面30形成一定的角度，通过改变扇形平面30的包角和凸起高度调整推力瓦100的打开和闭合特性以及承载能力，从而减小启动过程中轴承表面的摩擦磨损、延长使用寿命。

具体地，当转子处于静止状态下时，推力瓦100的扇形平面30与推力盘镜板200接触，推力盘及轴系载荷完全作用在扇形平面30上；

当转子处于启动过程时，推力盘镜板200与推力瓦100之间的相对速度提高，由于第一扇形斜面10和第二扇形斜面20与扇形平面30之间存在一定角度（即第一扇形斜面10和第二扇形斜面20存在一定的倾角），从而使得第一扇形斜面10和第二扇形斜面20与推力盘镜板200之间形成收敛楔，通过调整第一扇形斜面10和第二扇形斜面20的包角(这里包角是指第一扇形斜面10和第二扇形斜面20的截面沿周向方向延伸分别形成的弧形角度)，可以使得无论转子正转或者反转，在第一扇形斜面10或第二扇形斜面20上都会迅速产生流体动压效果，从而有利于推力瓦100与推力盘镜板200之间脱开，降低摩擦磨损，此时，推力盘及轴系载荷将与扇形平面30和第一扇形斜面10（或第二扇形斜面20）上的承载力之和相平衡，从而达到推力轴承承载的要求。

由此，根据本发明实施例的推力瓦100，通过将推力瓦100的扇形平面30与推力瓦100的一侧平面平行设置，并且将第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别相对于扇形平面30向两侧、向推力瓦100的平面侧倾斜延伸，从而使得第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别与扇形平面30形成一定的角度，通过改变扇形平面30的包角和凸起高度调整推力瓦100的打开和闭合特性以及承载能力，并且使得推力盘旋转时，推力盘镜板200与推力瓦100之间更加易于形成收敛楔，从而减小启动过程中轴承表面的摩擦磨损、延长使用寿命，与相关技术中的中心支撑结构弧面瓦相比，在适应不同工况条件需要的前提下，可以保证与弧面瓦具有相当的打开特性和承载能力，并且大大降低制造工艺难度，提高生产效率。

在本发明的一些实施例中，扇形斜面的包角为β1，第一扇形斜面10的包角为β2，第二扇形斜面20的包角为β3，β2与β3相等或不等。

具体地，如图2所示，扇形平面30沿周向方向延伸的角度(即包角)为β1，第一扇形斜面10的包角为β2，第二扇形斜面20的包角为β3，这里需要说明的是，扇形平面30可以为推力瓦100顶部的中间位置，即第一斜面包角β2与第二斜面包角β3的角度相等，从而便于推力瓦100受力均衡，能够适应于转子正反转工况的需要；当然，扇形平面30也可以存在一定角度的偏置(即β2和β3的值不相等)，此时，当转子仅正转时，第一扇形斜面10与推力盘镜板200之间形成收敛楔，并且在第一扇形斜面10上会迅速产生流体动压效果，从而有利于推力瓦100与推力盘镜板200之间脱开，降低摩擦磨损，而当转子仅反转时，第二扇形斜面20与推力盘镜板200之间形成收敛楔，并且在第二扇形斜面20上会迅速产生流体动压效果，同样达到降低摩擦磨损的效果。

可选地，β2与β3分别大于β1。

具体地，如图2和图3所示，通过将第一扇形斜面10的包角β2和第二扇形斜面20的包角β3设置为分别大于扇形平面30的包角β1，从而进一步地减小扇形平面30与推力盘镜板200的接触面积，进而进一步减小推力面得摩擦磨损。

其中，第一扇形斜面10的内边沿和外边沿与扇形平面30之间形成的夹角为φ1和ψ1，第二扇形斜面20的内边沿和外边沿与扇形平面30之间形成的夹角为φ2和ψ2，φ1与φ2相等或不等，ψ1与ψ2相等或不等。

参照图1，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20分别相对于扇形平面30所在平面向两侧、向推力瓦100的下侧面倾斜延伸，从而使得第一扇形斜面10的内边沿与扇形平面30之间形成夹角φ1，外边沿与扇形平面30之间形成夹角ψ1，第二扇形斜面20的内边沿与扇形平面30之间形成夹角φ2，外边沿与扇形平面30之间形成夹角ψ2，当φ1=φ2，且ψ1=ψ2时，可以适用于转子正反转工况，保证推力瓦100在启动过程中的承载能力，而当φ1≠φ2，或ψ1≠ψ2时，此时，推力瓦100适用于转子正转工况或适用于转子反转工况。

值得说明的是，φ1、ψ1和φ2、ψ2的值与推力瓦100的顶部瓦面的凸起高度δ和的扇形平面301包角β1的有关，本领域技术人员可以通过改变扇形平面30的包角β1的值和凸起高度δ的值，保证推力瓦100在启动过程中瓦面的承载能力以及减小启动力矩。

优选地，第一扇形斜面10和第二扇形斜面20相对于扇形平面30对称设置。也就是说，扇形平面30处于第一扇形斜面10和第二扇形斜面20的中间位置，第一扇形斜面10与第二扇形斜面20相对于扇形平面30的倾斜角相等，第一斜面包角β2与第二斜面包角β3的角度相等，从而便于推力瓦100受力均衡，能够适应于转子正反转工况的需要，在转子正转或者反转交替状态下，可以在第一扇形斜面10或第二扇形斜面20上都会迅速产生流体动压效果，有利于推力瓦100与推力盘镜板200脱开，降低摩擦磨损。此时推力盘及轴系载荷将与扇形平面30和第一扇形斜面10（或第二扇形斜面20）上的承载力之和相平衡，从而达到推力轴承承载的要求。

可选地，扇形平面30与第一扇形斜面10的外侧或第二扇形斜面20的外侧的高度差5μm-10μm。

具体地，如图1所示，扇形平面30与第一扇形斜面10的外侧（即第一扇形斜面10的周向外侧）或第二扇形斜面20的外侧（即第二扇形斜面20的周向外侧）高度差5μm-10μm，也就是说，推力瓦100顶部瓦面的凸起高度δ为5μm-10μm，例如凸起高度δ可以是5μm，也可以是10μm或其他值，通过调整扇形平面30的包角β1值，可以使得推力轴承承载力系数与相同凸起高度的弧面瓦的承载力系数相比，差别在5%以内，水膜的开启转速基本一致，差值在1%以内，进而能够满足工程上的要求，大大降低制备工艺难度。

根据本发明实施例的推力瓦100的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种具有瓦面轮廓的推力瓦，其特征在于，所述推力瓦形成为扇形，所述推力瓦的内径为R1，外径为R2，所述推力瓦的包角为α，所述推力瓦的一侧形成为平面，所述推力瓦的另一侧包括扇形平面、第一扇形斜面和第二扇形斜面，所述扇形平面与所述推力瓦的另一侧平面平行，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别设在所述扇形平面两侧，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面分别相对于所述扇形平面所在平面向两侧向所述推力瓦的内径方向倾斜延伸；

所述扇形平面的包角为β1，所述第一扇形斜面的包角为β2，所述第二扇形斜面的包角为β3，β2与β3相等或不等；

β2与β3分别大于β1。

2.根据权利要求1所述的具有瓦面轮廓的推力瓦，其特征在于，所述第一扇形斜面的内边沿和外边沿与所述扇形平面之间形成的夹角为φ1和ψ1，所述第二扇形斜面的内边沿和外边沿与所述扇形平面之间形成的夹角为φ2和ψ2，φ1与φ2相等或不等，ψ1与ψ2相等或不等。

3.根据权利要求1所述的具有瓦面轮廓的推力瓦，其特征在于，所述第一扇形斜面和所述第二扇形斜面相对于所述扇形平面对称设置。

4.根据权利要求1所述的具有瓦面轮廓的推力瓦，其特征在于，所述扇形平面与所述第一扇形斜面的外侧或所述第二扇形斜面的外侧的高度差为5μm-10μm。

Images