CN109027002A - 一种高速浮环轴承及转子系统支承方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速浮环轴承,高速浮环轴承套置于转子上,包括轴承座、浮环,轴承座设置为空心筒状结构,浮环设置于空心筒状结构内,转子运转时,浮环与转子产生相对转动,轴承座设有轴承座通油孔和轴承座通油槽,浮环设置有浮环通油孔和浮环油槽,润滑介质通过轴承座通油孔进入轴承座通油槽,通过浮环通油孔进入浮环油槽,在转子转动时形成动压油膜对转子进行支撑。一种高速浮环轴承‑转子支撑系统,包含上述高速浮环轴承,还包括浮环与推力组合轴承、转子系统和供油系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速浮环轴承,尤其涉及一种高速浮环轴承-转子系统支承方式。
背景技术
随着旋转机械向高转速、高稳定性的方向发展,对大DN值、长寿命、耐冲击,且具有良好高速稳定性的支承方式提出了更高的要求。现阶段,高速轻载传动系统转子的支承方案主要采用高精密滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承和空气轴承等。
高精密滚动轴承DN值在2×106以下,一旦超过轴承的极限转速,轴承滚子将在离心力的作用下异常运行,轴承寿命会大大缩短,让转子产生较大振动,严重时将导致轴承抱死卡滞,甚至烧毁轴承,对整个系统产生破坏性的损坏。
滑动轴承以润滑油作为润滑介质,根据动压效应形成动压油膜,避免转子外轴颈与轴承内轴颈之间产生机械摩擦。滑动轴承在高速传动系统领域应用广泛,但因不同结构形式的滑动轴承的应用环境也不同。可倾瓦滑动轴承在高速传动系统中应用广泛,但是其供油量大,产热多,工作效率不高,故在对效率要求较高的场合不适用,并且其结构较为复杂,加工成本高。
磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与轴颈之间没有机械接触。磁悬浮轴承相对复杂,包括转子、传感器、控制器和执行器四大部分,其成本较高,可靠性不高。磁悬浮轴承支承方案目前只在少数情况下使用,技术成熟度不高,且成本非常高,应用范围受限。
空气轴承是采用空气作为润滑介质的滑动轴承,具有运转速度高、抗冲击能力强、运行寿命长、稳定性好等特点。因空气黏度远低于润滑油黏度,所以其承载力较小,对于复杂载荷下的工况不适用,特别是齿轮传动系统,齿轮啮合力的波动会影响空气轴承的高速稳定性。空气轴承支承方案因不能承受复杂载荷,故目前还没有大量的工程应用,且其运行维护成本较高,对环境要求也非常苛刻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种高速浮环轴承,以及一种高速浮环轴承-转子系统支承方式,使高速传动系统在高速运转的情况下更加平稳、可靠。为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种高速浮环轴承,所述高速浮环轴承套置于转子上,包括轴承座、浮环,其特征在于,所述轴承座设置为空心筒状结构,所述浮环设置于所述空心筒状结构内,转子运转时,所述浮环与转子产生相对转动,所述轴承座设有轴承座通油孔和轴承座通油槽,所述浮环设置有浮环通油孔和浮环油槽,润滑介质通过所述轴承座通油孔进入轴承座通油槽,通过所述浮环通油孔进入浮环油槽,在转子转动时形成动压油膜对转子进行支撑。
优选,所述浮环包括内轴颈、外轴颈和浮环端面,所述浮环与转子间隙配合,其配合间隙为内轴颈直径的0.1%-0.5%,所述轴承座与浮环间隙配合,其配合间隙为外轴颈直径的0.08%-0.4%。
优选,所述浮环的内轴颈、外轴颈和/或浮环端面涂有耐磨涂层。
优选,所述耐磨涂层材料为磷锡青铜,涂层厚度为0.05~0.2mm。
优选,所述浮环与所述轴承座轴向方向设置有间隙,所述间隙为所述内轴颈直径的0.15~0.35mm。
本发明还提供了一种高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,包括浮环与推力组合轴承、转子系统、供油系统和如权利要求1所述高速浮环轴承,所述高速浮环轴承、浮环与推力组合轴承分别套置在转子系统的两端,高速浮环轴承承受径向载荷,浮环与推力组合轴承承受径向和轴向载荷,所述供油系统为所述高速浮环轴承、浮环与推力组合轴承供油。
优选,所述浮环与推力组合轴承由高速浮环轴承和可倾瓦推力轴承组成,所述可倾瓦推力轴承的可倾瓦沿浮环中心轴线圆周均匀分布,安装在高速浮环轴承座左端和/或右端,由轴承座轴向位置对所述浮环与推力组合轴承进行轴向限位。
优选,所述转子系统包括转子和推力盘。
优选,所述推力盘的至少一端面为锥面。
1、优选,所述供油系统包括机械泵和电动泵,所述供油系统包括机械泵和电动泵,所述电动泵在高速浮环轴承-转子支撑系统低速运行时使用,所述机械泵在高速浮环轴承-转子支撑系统高转速运行时使用。
本发明的关键在于提供一种高速、高稳定性支撑系统。与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明转子运转时,浮环相对转子和轴承座转动,起到了转速差缓冲作用,大大减少浮环与转子、浮环与轴承座之间的机械摩擦,从而减少热量产生,所需供油量大幅降低。同时,三者之间均为间隙配合,也便于安装,降低安装成本,特别是对于大直径的转子系统,效果更为明显。本发明采用高速浮环轴承承受径向载荷,采用浮环与推力组合轴承承受径向和轴向载荷,轴承效率高,且轴承结构简单,极大地节省了安装空间。本发明的转子系统的高速稳定性良好,振动小,效率高,寿命长、可靠,制造成本低。供油系统采用机械泵和电动泵组合的方式供油,确保启停阶段轴承的供油,避免轴承处在贫油润滑状态,提高轴承寿命。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
图1是高速转子系统
图2是高速浮环轴承剖视图。
图3是高速浮环轴承立体图。
图4是浮环与推力组合轴承剖视图。
图5是浮环与推力组合轴承立体图。
图6是供油系统。
图中各标号表示:
1、锁紧螺母;2、离心叶轮;3、密封环;4、转子;5、高速浮环轴承;6、调整垫;7、推力盘;8、浮环与推力组合轴承;9、油槽;10、轴承座;11、耐磨涂层;12、浮环;13、浮环通油孔;14、可倾瓦推力轴承;15、浮环油槽;16、轴承座通油孔;17、齿轮箱;18、油箱;19、机械泵;20、电动泵;21、内轴颈;22、外轴颈;23、浮环端面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如附图1所示,本实施例所示的高速浮环轴承-转子系统包括锁紧螺母1、离心叶轮2、密封环3、转子4、高速浮环轴承5、调整垫6、推力盘7、浮环与推力组合轴承8。高速浮环轴承5、浮环与推力组合轴承8套置在转子系统的两端,起支撑和传递扭矩的作用。高速浮环轴承5承受径向载荷,浮环与推力组合轴承8承受径向和轴向载荷,不仅可以极大地节省了安装空间,合理安排轴承的布局方式,同时也能依需满足转子系统的强度。
如附图2所示,本实施例所示的高速浮环轴承5,包括轴承座10、浮环12,轴承座10设置为空心筒状结构,浮环12间隙配合在空心筒状结构内。高速浮环轴承5间隙配合在转子4上。所述轴承座10设有轴承座通油孔16和轴承座通油槽9,所述浮环12设置有浮环通油孔13和浮环油槽15,润滑介质通过所述轴承座通油孔16进入轴承座通油槽9,通过浮环通油孔13进入浮环油槽15,在转子转动时形成动压油膜对转子进行支撑。转子运转时,浮环12相对转子4和轴承座10转动,起到了转速差缓冲作用,大大减少浮环与转子、浮环与轴承座之间的机械摩擦,从而减少热量产生,所需供油量大幅降低。同时,三者之间均为间隙配合,也便于安装,降低安装成本,特别是对于大直径的转子系统,效果更为明显。
所述浮环12包括内轴颈21、外轴颈22和浮环端面23,浮环12与转子4间隙配合,其配合间隙为内轴颈21的0.1%-0.5%,所述轴承座10与浮环12间隙配合,其配合间隙为外轴颈22的0.08%-0.4%。优选的,浮环12与转子4之间的配合间隙为内轴颈21的0.2%-0.3%,轴承座10与浮环12之间的间隙配合为外轴颈22的0.1%-0.35%。上述间隙能够让浮环与转子、浮环与轴承座之间形成转速差,也能让轴承与转子产生稳定的动压油膜,避免机械干磨损,动压油膜的均化作用和良好的抗震性能,让转子高精度和高平稳性运转。浮环12的内轴颈21、外轴颈22和/或浮环端面23均涂有耐磨涂层11,耐磨涂层能够有效的减少浮环12与转子4、浮环12与轴承座10之间的机械磨损,增加轴承的寿命。所述耐磨涂层11的材料为磷锡青铜,厚度为0.05~0.20mm,其硬度更高,耐磨性更好,且允许更高的润滑油温升。
如附图4所示,浮环与推力组合轴承8由高速浮环轴承5和可倾瓦推力轴承14组成,所述可倾瓦推力轴承14的可倾瓦沿浮环及浮环12中心轴线圆周均匀分布,安装在高速浮环轴承座10的左端和/或右端,由轴承座轴向位置对所述浮环与推力组合轴承进行轴向限位。径向与推力组合轴承8一端与转子4端面贴合,另由推力盘7限位,再依次通过调整垫6和离心叶轮2,由锁紧螺母1锁紧连接在转子4上。推力盘7、离心叶轮2、调整垫6和锁紧螺母1均安装在转子4上。推力盘7与转子4之间、离心叶轮2与转子4之间均为过渡配合。所述推力盘7与浮环与推力组合轴承8的装配面为锥面,在转子高速运转时,推力盘7和浮环与推力组合轴承8接触面形成动压油膜,减少两接触端面的机械摩擦,从而降低热量,提高运行效率。
如图6所示,所述供油系统采用机械泵和电动泵组合的方式供油,确保启停阶段轴承的供油,避免轴承处在贫油润滑状态,提高轴承寿命。供油系统充分考虑了浮环轴承启停阶段的润滑状态,在相对转速较低的情况下,机械泵无法提供充足的润滑油,轴承不能形成动压油膜时,采用电动泵。同时,机械泵由输入轴直接驱动,避免了因突然停电导致电动泵无法工作的弊端,为齿轮箱的润滑提供双保险。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种高速浮环轴承,所述高速浮环轴承套置于转子上,包括轴承座、浮环,其特征在于,所述轴承座设置为空心筒状结构,所述浮环设置于所述空心筒状结构内,转子运转时,所述浮环与转子及轴承座产生相对转动,所述轴承座设有轴承座通油孔和轴承座通油槽,所述浮环设置有浮环通油孔和浮环油槽,润滑介质通过所述轴承座通油孔进入轴承座通油槽,通过所述浮环通油孔进入浮环油槽,在转子转动时形成动压油膜对转子进行支撑。
2.如权利要求1所述的高速浮环轴承,其特征在于,所述浮环包括内轴颈、外轴颈和浮环端面,所述浮环与转子间隙配合,其配合间隙为内轴颈直径的0.1%-0.5%,所述轴承座与浮环间隙配合,其配合间隙为外轴颈直径的0.08%-0.4%。
3.如权利要求2所述的高速浮环轴承,其特征在于,所述浮环的内轴颈、外轴颈和/或浮环端面涂有耐磨涂层。
4.如权利要求3所述的高速浮环轴承,其特征在于,所述耐磨涂层材料为磷锡青铜,涂层厚度为0.05~0.2mm。
5.如权利要求2或3所述的高速浮环轴承,其特征在于,所述浮环与所述轴承座轴向方向设置有间隙,所述间隙为0.15~0.35mm。
6.一种高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,包括浮环与推力组合轴承、转子系统、供油系统和如权利要求1所述高速浮环轴承,所述高速浮环轴承、浮环与推力组合轴承分别套置在转子系统的两端,高速浮环轴承承受径向载荷,浮环与推力组合轴承承受径向和轴向载荷,所述供油系统为所述高速浮环轴承、浮环与推力组合轴承供油。
7.如权利要求6所述的高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,所述浮环与推力组合轴承由高速浮环轴承和可倾瓦推力轴承组成,所述可倾瓦推力轴承的可倾瓦沿浮环中心轴线圆周均匀分布,安装在高速浮环轴承座左端和/或右端,由轴承座轴向位置对所述浮环与推力组合轴承进行轴向限位。
8.如权利要求6所述的高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,所述转子系统包括转子和推力盘。
9.如权利要求6所述的高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,所述供油系统包括机械泵和电动泵,所述电动泵在高速浮环轴承-转子支撑系统低速运行时使用,所述机械泵在高速浮环轴承-转子支撑系统高转速运行时使用。
10.如权利要求8所述的高速浮环轴承-转子支撑系统,其特征在于,所述推力盘的至少一端面为锥面。
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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