CN107255117A - 一种基于液压的间隙可调滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于液压的间隙可调滑动轴承，目的在于，根据不同工况条件对轴承的工作间隙进行调节，且适用于工况在很宽范围内发生变动，所采用的技术方案为：包括轴承支撑转子，轴承支撑转子上套设有瓦片，瓦片包括若干个瓦块，若干个瓦块构成环形的瓦片，瓦块内开设有轴承变形腔，轴承变形腔靠近瓦块的内壁面，瓦块上开设有压缩腔，压缩腔的一端与轴承变形腔连通，另一端连通至瓦块外，压缩腔的进口部位设置有调节元件，调节元件与压缩腔密闭连接，压缩腔和轴承变形腔内充有液压油，调节元件能够通过动作挤压液压油，使液压油对轴承变形腔施压使瓦块的内壁面产生形变，从而改变瓦块的内壁面与轴承支撑转子间的运行间隙。

Description

一种基于液压的间隙可调滑动轴承

技术领域

本发明属于滑动轴承技术领域，具体涉及一种基于液压的间隙可调滑动轴承。

背景技术

滑动轴承作为一种径向滑动支撑，利用流体润滑的优点，在合理的设计条件下，有着平稳、无噪声、振动小的特点，所以在很多安全性要求很高的重要场合，如发电机组、燃气轮机、高速主轴等领域滑动轴承占有着重要的地位。滑动轴承按其支撑类型分为动压滑动轴承、静压滑动轴承和动静压滑动轴承，按其瓦块的结构也可分为圆瓦、椭圆瓦、多油叶、可倾瓦、错位瓦等。滑动轴承的设计都是根据特定的条件进行设计的，而在实际生产过程中，即使是同一台设备，在不同的工况下都保证安全运行也需要对轴承工作状态进行合理的调整。对于滑动轴承而言，主要的设计参数包括间隙比、宽径比和预负荷等，而其中间隙比是最重要的设计参数，直接影响轴承的各个动静态特征参数，如温升、功耗、流量、最小油膜厚度、最大油膜压力，以及刚度和阻尼等。

传统滑动轴承根据某一种或有限几种工况进行设计，一旦加工制造完成其间隙值不可改变，这样设计的轴承只有在其设计的特定工况下才能够达到最佳的工作状态，然而，生产过程中的工况本身往往是很大范围变动的。例如图4a展示了某线材轧机的典型工况条件，从图中可以看到，轴承所承受的载荷和转速都在很宽的范围内发生变化。轴承的工作状态涵盖了低速重载、高速轻载、低速轻载和高速重载等多种工况，而不同工况条件下，对间隙的需求往往是相互矛盾的。例如，在低速重载工况，轴承需要有较小的间隙，以保证轴承具有足够的承载力和足够的最小油膜的厚度以支撑设备安全运行；但在高速轻载工况，轴承又需要有较大的间隙，以提高润滑油量，限制轴承的温升；因此，在这两种工况条件下，轴承间隙设计需求的矛盾是不可调和的。传统固定间隙的滑动轴承在设计和和制造中往往只能折中处理，导致轴承在两种工作状态下均不能达到最优工作状态，因而会严重影响轴承的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种能够根据不同工况条件对轴承的工作间隙进行调节，且适用于工况在很宽范围内发生变动的径向滑动支撑的基于液压的间隙可调滑动轴承。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：包括轴承支撑转子，轴承支撑转子上套设有瓦片，所述瓦片包括若干个瓦块，若干个瓦块构成环形的瓦片，所述瓦块内开设有轴承变形腔，轴承变形腔靠近瓦块的内壁面，瓦块上开设有压缩腔，压缩腔的一端与轴承变形腔连通，另一端连通至瓦块外，所述压缩腔的进口部位设置有调节元件，调节元件与压缩腔密闭连接，所述压缩腔和轴承变形腔内充有液压油，所述调节元件能够通过动作挤压液压油，使液压油对轴承变形腔施压使瓦块的内壁面产生形变，从而改变瓦块的内壁面与轴承支撑转子间的运行间隙。

所述轴承变形腔沿瓦块圆周向开设，且轴承变形腔呈环状结构。

所述轴承变形腔沿轴向的两端的径向高度大于中间部位的径向高度。

所述轴承变形腔沿轴向的中间部位等径向高度，且轴承变形腔沿轴向的两端与中间部位的外顶面处于同一轴向面。

所述轴承变形腔的外顶面与瓦块的内壁面的垂直距离为瓦块径向厚度的0.2倍，轴承变形腔沿轴向的两端的内底面与瓦块内壁面的垂直距离为瓦块径向厚度的0.1倍，轴承变形腔的轴向长度为瓦块轴向长度的0.9倍。

所述压缩腔沿瓦块轴向开设，且压缩腔为直孔，压缩腔靠近瓦块的外壁面。

所述压缩腔的轴向长度为瓦块轴向长度的0.4倍，压缩腔的直径为瓦块径向厚度的0.3倍。

所述调节元件为调节螺钉，压缩腔从进口部位向内开设有与调节螺钉匹配的内螺纹，所述调节螺钉通过旋入压缩腔挤压液压油。

所述调节螺钉旋进压缩腔的端部设置有橡胶密封垫圈。

所述瓦块的内壁面与轴承支撑转子间的运行间隙的调节范围可以达到0.8‰～3.2％。

与现有技术相比，本发明在瓦块内开设轴承变形腔，轴承变形腔靠近瓦块的内壁面，并在瓦块上开设压缩腔，压缩腔的一端与轴承变形腔连通，另一端连通至瓦块外，压缩腔轴承变形腔内充液压油，并在压缩腔的进口部位设置调节元件，利用调节元件挤压液压油，使液压油对轴承变形腔施压使瓦块的内壁面产生形变，从而改变瓦块的内壁面与轴承支撑转子间的运行间隙。本发明利用液压和弹性变形原理，通过改变液压腔容积大小，使得轴承内壁面发生变形，进而改变轴承间隙，实现了对轴承间隙的可控调节，结构简单，同时可以在较大范围内调节间隙比，不但适用于固定瓦轴承，如椭圆瓦、圆柱瓦、错位瓦、多油叶瓦，也适用于可倾瓦轴承，且可以单独调节每块瓦的间隙，即相当于可以单独调节每块瓦的预负荷的目的，不仅可以应用于整体瓦类型的轴承，也可以应用于多块瓦的轴承，对于多瓦块的轴承，本发明的间隙调节方式可以实现多块瓦的独立调节，即通过对轴承瓦块间隙的单独调节，达到改变预负荷大小及方向的作用。本发明对轴承间隙进行合理的调节，使得滑动轴承在实际运行过程中能够适应很宽范围内的工况变化，使轴承能够更好地适应于当前的工况，保证设备在变工况下也能够安全稳定运行，同时延长设备的使用寿命，提高设备的安全性及稳定性，具有重要社会意义及经济意义。

进一步，变形腔均匀分布且靠近瓦块的内壁面，变形腔沿轴向的空腔剖面形状为中间薄两侧宽，即变形区域集中在瓦块靠外侧的两端边界区域，使得调节螺钉旋入后瓦块内表面只有靠近边缘的区域是不均匀变化的，中间的承载区域是整体均匀变化的，运行间隙会稳定减小。

进一步，调节螺钉伸入压缩腔的前段带有可更换的橡胶密封垫圈，可以防止液压油在加压后发生泄漏。压缩腔的长度长于调节螺钉，且压缩腔螺纹长度也长于螺钉的螺纹长度，螺钉旋至最低端时压缩腔仍具有一定的空间，可以防止调节超限。

附图说明

图1a为本发明的轴向剖视图，图1b为瓦块的径向剖视图；

图2为本发明的变形原理图；

图3为本发明瓦块的轴向剖视尺寸关系图；

图4a为普通轴承的工况范围图，图4b为本发明的工况范围图，横坐标为转速，纵坐标为径向载荷，单位为KN；

其中，1是上瓦块、2是下瓦块、3是轴承支撑转子、4是轴承变形腔、5是调节螺钉、6是压缩腔、7是液压油。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。

参见图1，本发明包括轴承支撑转子3，轴承支撑转子3上套设有瓦片，瓦片包括若干个瓦块，若干个瓦块构成环形的瓦片，本实施例以2个瓦块的轴承为例，包括上瓦块1和下瓦块2，参见图1b和图2，两个瓦块内均开设有轴承变形腔4，轴承变形腔4靠近瓦块的内壁面，轴承变形腔4沿瓦块圆周向开设，且轴承变形腔4呈环状结构，轴承变形腔4沿轴向的两端的径向高度大于中间部位的径向高度，轴承变形腔4的中间部位等径向高度，且轴承变形腔4沿轴向的两端与中间部位的外顶面处于同一轴向面。瓦块上开设有压缩腔6，压缩腔6的一端与轴承变形腔4连通，另一端连通至瓦块外，压缩腔6沿瓦块轴向开设，且压缩腔6为直孔，压缩腔6靠近瓦块的外壁面。压缩腔6的进口部位设置有调节元件，调节元件与压缩腔6密闭连接，调节元件为调节螺钉5，压缩腔6从进口部位向内开设有与调节螺钉5匹配的内螺纹，调节螺钉5旋进压缩腔6的端部设置有橡胶密封垫圈。压缩腔6和轴承变形腔4内充有液压油7。参见图2，调节螺钉5通过旋入压缩腔6挤压液压油7，使液压油7对轴承变形腔4施压使瓦块的内壁面产生形变，从而改变瓦块的内壁面与轴承支撑转子3间的运行间隙，瓦块的内壁面与轴承支撑转子3间的运行间隙的调节范围可以达到0.8‰～3.2％。

参见图3，轴承变形腔4的外顶面与瓦块的内壁面的垂直距离D₂为瓦块径向厚度D的0.2倍，轴承变形腔4沿轴向的两端的内底面与瓦块内壁面的垂直距离D₁为瓦块径向厚度D的0.1倍，轴承变形腔4的轴向长度l₁为瓦块轴向长度l的0.9倍，轴承变形腔4的中间部位的轴向长度l₂为瓦块轴向长度l的0.7倍，压缩腔6的轴向长度l₃为瓦块轴向长度l的0.4倍，螺钉长度l₄为瓦块轴向长度l的0.25倍，压缩腔6的直径d为瓦块径向厚度D的0.3倍。

本发明包括相对安装的轴承瓦块，瓦块内部设轴向方向两侧宽中间窄的轴承变形腔4，轴承变形腔4通过油道与压缩腔6相连通，压缩腔6是一个与轴承轴向平行的圆柱形空间，在轴承变形腔4和压缩腔6内充满液压油7，通过调节调节螺钉5改变压缩腔6的容积，同时压缩腔6容积缩小之后通过液压油7会使得瓦块内壁面发生变形，致使轴承间隙发生改变，继而调节轴承的工作状态。轴承变形腔4的轴向两侧宽中间窄，当加压后轴承变形集中在边缘区域，中间的承载区域是整体均匀变化的，运行间隙会稳定减小。调节螺钉5前端带有可更换的橡胶密封垫圈，可以防止液压油在加压后发生泄漏，与轴承轴向平行的压缩腔6前段加工有与压缩螺钉5相配合的螺纹，压缩腔6长度长于调节螺钉、且压缩腔螺纹长度也长于螺钉的螺纹长度，螺钉旋至最低端时压缩腔仍具有一定的空间，可以防止调节超限。轴承不同瓦块的间隙可以同时调节，也可以分开单独调节各片瓦。

本发明的工作过程如下：

参见图2，当实际工作中需要较小的工作间隙的时候，通过旋入调节螺钉5可以使得压缩腔6容积压缩，通过液压使得轴承内侧壁面整体突起，进而达到减小轴承间隙的作用；当需要有较大轴承间隙的时候，通过调节螺钉5的旋出，同样通过液压油带动内壁面进行收缩，增大轴承的运行间隙；通过对轴承液压腔表面及压缩腔容积进行计算，轴承的间隙变化调节范围可以达到0.8‰-3.2％，能够满足一般滑动轴承应用的不同工况需求。

参加图4a，图中①表示的轴承间隙小，所以只能满足低速重载的工况，图中②表示的轴承间隙大，所以只能满足高速轻载的工况，因为间隙无法调节，所以一个轴承只能够适用于一定范围的工况，且适用的工况变化范围比较小；参见图4b，本发明轴承的间隙可进行调节，所以能够适用于更宽范围的工况，对于普通轴承所达不到的低速重载区域或高速轻载区域都能够通过调节实现稳定安全运行。

本发明可以适用于工况会发生较大变化的工作情况，运行间隙可以通过位于轴承侧面的调节螺钉进行调节，使轴承能够根据工作的要求运行在最优的工作状态；轴承的各个瓦块可以分开独立调节，通过单独调节轴承各个瓦块间隙，可以改变轴承预负荷的方向及大小；变形腔形状中间薄两端厚，当调节螺钉加压后轴承变形将集中在边缘区域，中间凸起的部分是均匀变化的，轴承间隙会均匀地减小。

Claims (10)

1.一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，包括轴承支撑转子(3)，轴承支撑转子(3)上套设有瓦片，所述瓦片包括若干个瓦块，若干个瓦块构成环形的瓦片，所述瓦块内开设有轴承变形腔(4)，轴承变形腔(4)靠近瓦块的内壁面，瓦块上开设有压缩腔(6)，压缩腔(6)的一端与轴承变形腔(4)连通，另一端连通至瓦块外，所述压缩腔(6)的进口部位设置有调节元件，调节元件与压缩腔(6)密闭连接，所述压缩腔(6)和轴承变形腔(4)内充有液压油(7)，所述调节元件能够通过动作挤压液压油(7)，使液压油(7)对轴承变形腔(4)施压使瓦块的内壁面产生形变，从而改变瓦块的内壁面与轴承支撑转子(3)间的运行间隙。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述轴承变形腔(4)沿瓦块圆周向开设，且轴承变形腔(4)呈环状结构。

3.根据权利要求2所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述轴承变形腔(4)沿轴向的两端的径向高度大于中间部位的径向高度。

4.根据权利要求3所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述轴承变形腔(4)沿轴向的中间部位等径向高度，且轴承变形腔(4)沿轴向的两端与中间部位的外顶面处于同一轴向面。

5.根据权利要求4所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述轴承变形腔(4)的外顶面与瓦块的内壁面的垂直距离为瓦块径向厚度的0.2倍，轴承变形腔(4)沿轴向的两端的内底面与瓦块内壁面的垂直距离为瓦块径向厚度的0.1倍，轴承变形腔(4)的轴向长度为瓦块轴向长度的0.9倍。

6.根据权利要求1所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述压缩腔(6)沿瓦块轴向开设，且压缩腔(6)为直孔，压缩腔(6)靠近瓦块的外壁面。

7.根据权利要求6所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述压缩腔(6)的轴向长度为瓦块轴向长度的0.4倍，压缩腔(6)的直径为瓦块径向厚度的0.3倍。

8.根据权利要求1所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述调节元件为调节螺钉(5)，压缩腔(6)从进口部位向内开设有与调节螺钉(5)匹配的内螺纹，所述调节螺钉(5)通过旋入压缩腔(6)挤压液压油(7)。

9.根据权利要求8所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述调节螺钉(5)旋进压缩腔(6)的端部设置有橡胶密封垫圈。

10.根据权利要求1所述的一种基于液压的间隙可调滑动轴承，其特征在于，所述瓦块的内壁面与轴承支撑转子(3)间的运行间隙的调节范围可以达到0.8‰～3.2％。