CN107906127A - 单旋向四油楔内孔重载滑动轴承 - Google Patents

单旋向四油楔内孔重载滑动轴承 Download PDF

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Abstract

单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，轴承本体分为上轴承本体和下轴承本体；上、下轴承本体上通过螺钉和圆柱销连接在一起，轴承本体内安装有四块瓦块；轴承本体上设计有贯穿内外圆的4个进油孔φD，分布于各瓦块之间。滑动轴承内孔与轴形成四个楔形油楔，启动时四个瓦块形成四个均匀的油楔，使轴可以平稳启动，最终在每一个油楔中都产生液体动压力，在各个方向上的油膜刚度均匀；因此，本结构四油楔滑动轴承具有旋转精度高、定心性好、抗油膜振荡能力大、刚度大和阻尼较大的性能特点。同时，由于瓦块内孔可以精加工后安装至轴承体形成四油楔，所以避免了一体式四油楔滑动轴承内孔只能铣削加工导致的内孔轴向锥度与周向刀纹等缺点。同时瓦块单独加工时具有测量直接和便利等优点。

Description

单旋向四油楔内孔重载滑动轴承
技术领域
本发明属于机械类滑动轴承结构设计技术领域，主要涉及重载滑动轴承内孔四油楔及单旋向油楔的结构设计。
背景技术
目前国内外领域中四油楔滑动轴承主要形式如图1，轴承分为上下两半，轴承内孔四油楔面与轴承体设计为一体，四油楔圆心分布在直径为的分度圆上，四油楔为双向油楔(轴相对轴承内孔可进行顺时针旋转或逆时针旋转)，承载能力较小，适合于轻载。由于4个油楔面的圆心相对于轴承的回转中心均存在一定的偏心距，油楔面的回转半径也大于轴承内孔的回转半径，因此，在制造过程中就无法采用车削或镗削方法来完成，而需要在立式镗铣加工中心上用特制立铣刀通过铣削方法来加工成型。若轴承轴向尺寸较长，则刀具长度也需较长，铣削加工时会使加工面轴向方向很容易产生轴向锥度和周向刀纹，内孔轮廓度与表面粗糙度都难以保证，对机床及刀具精度要求相当高。那么，如何在重载情况下保证轴承的结构能使轴具有旋转精度高、定心性好、抗油膜振荡能力大、刚度大和阻尼较大等性能，并怎样解决现有生产技术中存在的加工困难和测量困难，成为当前的首要问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，在重载情况下保证轴承的结构能使轴具有旋转精度高、定心性好、抗油膜振荡能力大、刚度大和阻尼较大等性能，并解决现有生产技术中存在的加工困难和测量困难的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，包括轴承本体1，轴承本体1分为上轴承本体和下轴承本体；上、下轴承本体上通过螺钉和圆柱销连接在一起，轴承本体1内安装有四块瓦块2；轴承本体1上设计有贯穿内外圆的4个进油孔φD，分布于各瓦块2之间。
瓦块2外圆半径与轴承本体1内孔半径名义尺寸相同，瓦块2内孔半径RC圆心分布在分度圆φB(圆心为轴承本体回转中心)上，瓦块2内孔回转中心与轴承本体1回转中心不同心。
瓦块2内孔半径RC＝旋转轴轴颈φA×(2.001～2.0013)/2，瓦块内孔与旋转轴形成楔形间隙，瓦块2内孔在圆周方向一端与轴的间隙C1小，轴的间隙C1＝旋转轴轴颈φA×(0.001～0.0015)/2，瓦块2内孔在圆周方向另一端与轴的间隙C2大，轴的间隙C2≈K×C1，K作为系数的范围值为3～8。
瓦块2内孔半径系数(2.001～2.0013)及间隙C1系数(0.001～0.0015)选取原则为：轴承内孔旋转轴轴颈越大，系数取较高值，旋转轴转速越高，系数取较高值。
轴承本体1材料为调质钢。
瓦块2是由优质碳素结构钢与锡基合金复合而成。
本发明的有益效果是,滑动轴承内孔与轴形成四个楔形油楔，启动时四个瓦块形成四个均匀的油楔，使轴可以平稳启动，最终在每一个油楔中都产生液体动压力，在各个方向上的油膜刚度均匀。因此，本结构四油楔滑动轴承具有旋转精度高、定心性好、抗油膜振荡能力大、刚度大和阻尼较大的性能特点。同时，由于瓦块内孔可以精加工后安装至轴承体形成四油楔，所以避免了一体式四油楔滑动轴承内孔只能铣削加工导致的内孔轴向锥度与周向刀纹等缺点。同时瓦块单独加工时具有测量直接和便利等优点。
附图说明
图1是现有技术中的一体式双向四油楔滑动轴承图。
图2是本发明的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参照图2，单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，包括轴承本体1，轴承本体1材料为45#调质钢，轴承本体1分为上轴承本体和下轴承本体，下轴承本体安装在下箱体的轴承座中，上轴承本体安装在上箱体的轴承座中；上、下轴承本体通过螺钉和圆柱销连接在一起，轴承本体1内孔通过螺钉3安装有四块瓦块2；轴承本体1上设计有贯穿内外圆的4个进油孔φD，分布于各瓦块2之间，保证瓦块的供油，最终形成单旋向四油楔内孔滑动轴承，瓦块2是由优质碳素结构钢与锡基合金复合而成，瓦块2外圆半径与轴承本体1内孔半径名义尺寸相同，瓦块2内孔半径RC圆心分布在分度圆φB(圆心为轴承本体回转中心)上，瓦块内孔回转中心与轴承本体回转中心不同心。
轴承本体可用25#、35#和45#等优质碳素结构钢调质后加工而成，外圆尺寸与轴承座座孔尺寸相对应，内孔尺寸与瓦块外圆尺寸相配合，瓦块材料是由低碳钢与锡基合金复合而成。瓦块外圆直径与轴承体内孔名义尺寸相同，瓦块内孔设计成单向油楔面，瓦块2内孔半径RC＝旋转轴轴颈φA×(2.001～2.0013)/2，瓦块内孔与旋转轴形成楔形间隙，瓦块2内孔一侧与轴间隙小，轴间隙C1＝旋转轴轴颈φA×(0.001～0.0015)/2，瓦块2内孔另一侧面与轴的间隙大，轴间隙C2≈K×C1，K作为系数的范围值为3～8(根据工况进行选择)。因此瓦块内孔与所支承轴形成一个楔面，4个瓦块安装到轴承体后最终在内孔形成单向四油楔滑动轴承，楔面最大间隙是最小间隙3～8倍。瓦块与瓦块之间设置一定距离的间隙，在瓦块之间的间隙处各设置一个进油孔瓦块2内孔半径系数(2.001～2.0013)及间隙C1系数(0.001～0.0015)选取原则为：轴承内孔旋转轴轴颈越大，系数取较高值，旋转轴转速越高，系数取较高值。
本发明的工作原理为：轴在运转时，将进油孔进来的油由楔面间隙大的地方带向楔面间隙小的地方，由于液体的不可压缩性，不断被带入油楔的油在每一个油楔中都产生一定的液体动压力，将连续回转的轴悬浮起来，回转轴转速达到设计要求后各个方向的油膜刚度会更均匀，使轴的回转中心无限接近理想的回转位置。
由于瓦块内孔曲率大于回转轴的曲率，机械制造时，将首先将刀具尺寸调整至设计尺寸，然后对瓦块内孔油楔面进行精加工，瓦块精加工完成后安装到轴承本体上。解决了瓦块内孔轮廓度与表面粗糙度问题，即加工难度与精度的问题。
实验对比
1、生产制造后内孔精度
由于一体式双向四油楔滑动轴承(如图1)内孔只能通过铣削加工完成，而本设计单旋向四油楔滑动轴承(如图2)是将瓦块内孔精镗后安装到轴承体上。故对宽度为270mm，对应轴径为350mm两种结构形式轴承机械制造后的精度进行了对比，结果如下：
2、运行时轴的稳定性(轴的振动)
由于内孔结构和尺寸精度等因素，在相同载荷下，单旋向四油楔滑动轴承试验中振动明显小。具体实验值见下表：
第三部分：实施例
某透平设备的内孔单旋向四油楔滑动轴承。轴颈转速5000r/min，载荷63750N。轴承设计结果见下表：

Claims (6)

1.单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，包括轴承本体(1)，其特征在于，轴承本体(1)分为上轴承本体和下轴承本体；上、下轴承本体上通过螺钉和圆柱销连接在一起，轴承本体(1)内安装有四块瓦块(2)；轴承本体(1)上设计有贯穿内外圆的4个进油孔φD，分布于各瓦块(2)之间。
2.根据权利要求1所述的单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，其特征在于，瓦块(2)外圆半径与轴承本体(1)内孔半径名义尺寸相同，瓦块(2)内孔半径RC圆心分布在分度圆φB(圆心为轴承本体回转中心)上，瓦块(2)内孔回转中心与轴承本体(1)回转中心不同心。
3.根据权利要求1所述的单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，其特征在于，瓦块(2)内孔半径RC＝旋转轴轴颈φA×(2.001～2.0013)/2，瓦块内孔与旋转轴形成楔形间隙，瓦块(2)内孔在圆周方向一端与轴的间隙C1小，轴的间隙C1＝旋转轴轴颈φA×(0.001～0.0015)/2，瓦块(2)内孔在圆周方向另一端与轴的间隙C2大，轴的间隙C2≈K×C1，K作为系数的范围值为3～8。
4.根据权利要求1所述的单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，其特征在于，瓦块(2)内孔半径系数(2.001～2.0013)及间隙C1系数(0.001～0.0015)选取原则为：轴承内孔旋转轴轴颈越大，系数取较高值，旋转轴转速越高，系数取较高值。
5.根据权利要求1所述的单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，其特征在于，轴承本体(1)材料为调质钢。
6.根据权利要求1所述的单旋向四油楔内孔重载滑动轴承，其特征在于，瓦块(2)是由优质碳素结构钢与锡基合金复合而成。
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