CN107642542A - 一种高速止推滑动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明特指一种高速止推滑动轴承,属于轴承技术领域，包括外壳和内瓦，所述内瓦的一侧依次设有静推力环和动推力环，所述内瓦该侧的环形端面上均匀地设有若干凹槽，所述凹槽内设有支承销，所述支承销与凹槽的底部空间形成液压腔，所述内瓦的外壁设有一圈环形槽，所述环形槽与外壳的内壁结合形成流道，所述液压腔的内壁设有与所述流道连通的导流孔，并通过所述流道将各个液压腔连通，传递到各支承销的轴向推力相同，在安装出现误差，能够进行自动调整，动推力环的端面各处均能够受到相同的轴向推力，避免出现偏载状况，因采用动、静推力环组合式结构，能使推力瓦面的相对速度降为旋转轴推力盘工作速度的一半左右，功耗可降低约30％。

Description

一种高速止推滑动轴承

技术领域

本发明属于轴承技术领域，特指一种高速止推滑动轴承。

背景技术

推力轴承是用来专门承受轴向力的专用轴承,就是与旋转轴平行的方向的力的轴承，在旋转轴上面固定一个圆盘叫做推力盘，在推力轴承上面安装推力环，紧贴推力盘，推力环与推力盘之间有润滑油，旋转轴可以旋转但是不能轴向串动。传统的高速止推滑动轴承，止推轴承瓦面与轴的推力盘之间相对速度极高，润滑油的摩擦功耗非常大，严重影响了高速机组的效率。传统的高速均载止推滑动轴承为可倾瓦均载止推滑动轴承，均载装置为平衡块均载装置，各平衡块及各瓦块加工精度要求非常高，结构复杂，安装要求也非常高，且价格昴贵，严重制约了此类均载装置止推滑动轴承的推广应用。在未设置均载装置情况下，因安装误差及加工误差的影响下易导致止推轴承瓦面偏载，引起局部磨损，严重时会产生烧瓦事故，危及机组安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动调整安装误差和加工误差的高速止推滑动轴承，并且能使推力瓦面与旋转轴推力盘之间的相对速度降为工作速度的一半左右，功耗可降低约30％左右，而且结构简单，制造方便，精度容易控制，制造成本低，有利于推广使用。

本发明的目的是这样实现的：一种高速止推滑动轴承，包括外壳和内瓦，内瓦固定在外壳内，其中，所述内瓦的一侧依次设置有静推力环和动推力环，静推力环位于内瓦和动推力环之间，所述内瓦该侧的环形端面上均匀地设置有若干凹槽，所述凹槽内设置有支承销，所述支承销与凹槽的底部空间形成液压腔，液压腔内装有高粘度液压油，所述支承销能够在凹槽内移动，并改变液压腔的空间大小，所述内瓦的外壁设置有一圈环形槽，所述环形槽与外壳的内壁结合形成流道，所述液压腔的内壁设置有与所述流道连通的导流孔，并通过所述流道将各个液压腔连通，各液压腔的压力变化时，传递到各支承销的轴向推力相同，支承销能够推动静推力环轴向移动，用来平衡动推力环上的轴向压力；所述内瓦另一侧的端面上设置有导油孔，用于导入润滑油，所述静推力环和动推力环在与轴配合时，与轴之间设置有间隙，该间隙形成油腔，并与所述导油孔连通，所述动推力环内设置有出油孔，所述出油孔与所述油腔连通。所述的动推力环在工作过程中与轴的推力盘之间存在油膜力，轴工作旋转时，通过油膜剪切力带动动推力环旋转，同时使动、静推力环之间产生油膜力，轴的推力盘、动推力环、静推力环三者之间均被油膜隔开，在静推力环与轴的推力盘之间，由于动推力环的相对滑动旋转，推力瓦面与旋转轴推力盘之间的相对速度可降为工作速度的一半左右，根据GB/T 23891.1-2009(ISO 12131-1:2001)瓦块止推轴承摩擦功耗的计算公式：

(为最小相对油膜厚度h_min/C_wed和轴承相对宽度的函数，U为止推瓦块平均半径处的滑动速度，η_eff为润滑油的等效动力黏度，B为单个瓦块的宽度，L为单个瓦块沿周向的长度，Z为止推瓦块数，h_min为最小油膜厚度)可知，功耗P_f与速度U的平方成正比，速度的减少可极大降低功耗，可减少功耗约30％。

进一步优化：所述支承销的外壁设置有若干油封Ⅰ，防止液压油沿凹槽端口流出，所述内瓦的外壁设置有若干油封Ⅱ，所述环形槽位于若干油封Ⅱ之间，防止液压油沿内瓦与外壳结合处的缝隙流出。

进一步优化：所述出油孔倾斜设置，向外延伸至所述动推力环与轴接触的端面，动推力环随轴一起转动，在离心力的作用下，润滑油能够沿倾斜的出油孔被顺利的甩出，润滑到动推力环与轴的推力盘之间。

进一步优化：若干所述的凹槽结构和大小相同，各支承销的直径和大小相同，根据压强相等的原理，确保传递到各支承销的轴向推力相同。

进一步优化：所述静推力环的外壁径向设置有插销，所述外壳的端面设置有限位槽，所述插销位于限位槽内，限制了静推力环随动推力环一起转动，但静推力环在支承销的推动下，能够做轴向移动。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：各液压腔相互连通，传递到各支承销的轴向推力相同，在安装出现误差，轴承与轴的同轴度出现偏差时，能够进行自动调整，安装方便快捷，自动调整后使动推力环与轴的推力盘贴合时，动推力环的端面各处均能够受到相同的轴向推力，避免出现偏载状况，能有效消除止推轴承瓦面因偏载而引起的局部磨损，甚至烧瓦事故，确保机组更安全可靠地运行。另外，因采用动、静推力环组合式结构，能使推力瓦面与旋转轴推力盘之间的相对速度降为旋转轴工作速度的一半左右，功耗可降低约30％。而且结构简单，制造方便，精度容易控制，制造成本低，有利于推广使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是本发明中内瓦的结构示意图；

图中：10-外壳，11-内瓦，12-静推力环，13-动推力环，14-凹槽，15-支承销，16-液压腔，17-环形槽，18-导流孔，19-导油孔，20-油腔，21-出油孔，22-油封Ⅰ，23-油封Ⅱ，24-轴，25-推力盘，26-插销，27-限位槽。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—3：一种高速止推滑动轴承，包括外壳10和内瓦11，内瓦11固定在外壳10内，其中，所述内瓦11的一侧依次设置有静推力环12和动推力环13，静推力环12位于内瓦11和动推力环13之间，所述内瓦11该侧的环形端面上均匀地设置有六个、八个、十个或十二个凹槽14，每个所述凹槽14内都设置有支承销15，所述支承销15与凹槽14的底部空间形成液压腔16，液压腔16内装有高粘度液压油，所述支承销15能够在凹槽14内移动，并改变液压腔16的空间大小，所述内瓦11的外壁设置有一圈环形槽17，所述环形槽17与外壳10的内壁结合形成流道，所述液压腔16的内壁设置有与所述流道连通的导流孔18，并通过所述流道将各个液压腔16连通，各液压腔16的压力变化时，传递到各支承销15的轴向推力相同；动推力环13套在轴24上，轴24上的推力盘25能够带动动推力环13转动，但速度为轴24的转速的一半左右，所述静推力环12的外壁径向设置有插销26，所述外壳10的端面设置有限位槽27，所述插销26位于限位槽27内，限制了静推力环12随动推力环13一起转动，但静推力环12在支承销15的推动下，能够做轴向移动，但轴向移动的距离仅为毫米级或者几丝，主要起到一个微调的作用；如果因制造误差及安装误差而存在偏载情况，则其中承载载荷大的部分支承销15会压缩其底部的液压腔16，将液压油压入其它相连的液压腔内16，推动其它支承销15做轴向移动，进而推动静推力环12向平衡位置移动，静推力环12再推动动推力环13做微调，用来平衡动推力环13上的轴向压力，使动推力环13的轴线与轴24的轴线重合，所有支承销所承载的载荷最终趋于均衡，不会出现偏载现象；同时，在轴24高速旋转的时候，必须连续提供润滑油，降低轴和轴承之间的磨损，为了能够不断的补充润滑油，在所述内瓦11另一侧的端面上设置有导油孔19，导油孔19外接有自动加油的装置，比如通过油泵供油系统，使润滑油被输送到导油孔19，其实有多种方式能够实现润滑油自动加入导油孔，所述静推力环12和动推力环13在与轴24配合时，与轴24之间设置有间隙，该间隙能够形成油腔20，并与所述导油孔19连通，外部加入的润滑油通过导油孔19进入到油腔20内，所述动推力环13内设置有出油孔21，所述出油孔21与所述油腔20连通，油腔20中一部分润滑油沿出油孔21流出，通过动推力环13与推力盘25两结合端面之间的间隙，填充到动推力环13与推力盘25相结合的端面上，形成动压油膜，另一部分润滑油通过静推力环与动推力环两结合端面之间的间隙，流入到静推力环12与动推力环13接触的端面上，形成动压油膜，动推力环与轴推力盘之间的油膜剪切力带动动推力环旋转，而静推力环与动推力环之间的油膜剪切力阻碍动推力环的旋转，故动推力环的转速约为旋转轴工作转速的一半，速度的大幅降低使功耗明显降低，整体能够降低约30％的功耗，具有非常好的应用前景，而且上述的凹槽、环形槽和限位槽等，在制造的时候比较简单，精度要求不高，容易控制和达到，降低了制造难度和成本，有利于推广使用。

在安装时，先将动推力环13套到轴24上，动推力环内侧浇铸有一层锡基巴氏合金层，在主轴工作时，动推力环13内侧与主轴24之间形成的动压油膜能够支撑动推力环13，避免它们直接接触而发生磨损。然后将滑动轴承剩余部分套入到轴24上，如果存在安装误差，动推力环13出现偏载的情况，局部地方与推力盘25没有完全贴合，即环身与轴24的中轴线不垂直，此时，动推力环13与推力盘25之间的作用力会存在载荷不均，局部载荷大的部位会通过静推力环12将载荷传递到对应部位的支承销15上，使该处液压腔16的压强瞬间增大，由于，所述的凹槽14结构和大小相同，各支承销15的直径和大小相同，而且各液压腔16相互连通，所以，各支承销15受到的轴向推力相同，当其中一个或几个支承销15受到挤压，导致液压腔16之间的压强失去平衡时，会马上进行自动调整，保持各液压腔16恢复到相同的压强，并向各支承销15传递出相同的轴向推力，轴向推力作用到静推力环12上，然后再由静推力环12作用到动推力环13上，使动推力环13整个端面都与推力盘25贴合，矫正环身与轴24的中轴线达到垂直。

为了确保各液压腔16之间压力平衡，必须要有良好的密封性，才能防止液压油渗漏，所以，在支承销15的外壁设置有两个油封Ⅰ22，防止液压油沿凹槽14端口流出，在内瓦11的外壁设置有四个油封Ⅱ23，环形槽17两侧各两个油封Ⅱ23，防止液压油沿内瓦11与外壳10结合处的缝隙流出。

轴24在高速旋转时，动推力环与轴推力盘、静推力环与动推力环之间的油膜均会因为高速相对运动而产生较大的摩擦功耗，必须连续提供足够的润滑以带走热量，起到良好的润滑作用。

在上述添加润滑油的技术方案中，把出油孔21倾斜设置，向外延伸至所述动推力环13与轴24接触的端面，动推力环13随轴24一起转动时，在离心力的作用下，润滑油能够沿倾斜的出油孔21被顺利的甩出，润滑到动推力环13与轴24的推力盘25之间。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速止推滑动轴承，包括外壳(10)和内瓦(11)，内瓦(11)固定在外壳(10)内，其特征在于：所述内瓦(11)的一侧依次设置有静推力环(12)和动推力环(13)，所述内瓦(11)该侧的环形端面上均匀地设置有若干凹槽(14)，所述凹槽(14)内设置有支承销(15)，所述支承销(15)与凹槽(14)的底部空间形成液压腔(16)，所述支承销(15)能够在凹槽(14)内移动，并改变液压腔(16)的空间大小，所述内瓦(11)的外壁设置有一圈环形槽(17)，所述环形槽(17)与外壳(10)的内壁结合形成流道，所述液压腔(16)的内壁设置有与所述流道连通的导流孔(18)，并通过所述流道将各个液压腔(16)连通；所述内瓦(11)另一侧的端面上设置有导油孔(19)，所述静推力环(12)和动推力环(13)在与轴(24)配合时，与轴(24)之间设置有间隙，该间隙形成油腔(20)，并与所述导油孔(19)连通，所述动推力环(13)内设置有出油孔(21)，所述出油孔(21)与所述油腔(20)连通。

2.根据权利要求1所述的一种高速止推滑动轴承，其特征在于：所述支承销(15)的外壁设置有若干油封Ⅰ(22)，所述内瓦(11)的外壁设置有若干油封Ⅱ(23)，所述环形槽(17)位于若干油封Ⅱ(23)之间。

3.根据权利要求1所述的一种高速止推滑动轴承，其特征在于：所述出油孔(21)倾斜设置，向外延伸至所述动推力环(13)与轴(24)接触的端面。

4.根据权利要求1所述的一种高速止推滑动轴承，其特征在于：若干所述的凹槽(14)结构和大小相同，各支承销(15)的直径和大小相同。

5.根据权利要求1所述的一种高速止推滑动轴承，其特征在于：所述静推力环(12)的外壁径向设置有插销(26)，所述外壳(10)的端面设置有限位槽(27)，所述插销(26)位于限位槽(27)内。