CN110145537A - 陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件 - Google Patents

陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件 Download PDF

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汤奇
王强
董亿敬
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DALIAN LUOLAN PUMP MANUFACTURE Co Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
    • F16C17/22—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with arrangements compensating for thermal expansion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/02—Sliding-contact bearings
    • F16C23/04—Sliding-contact bearings self-adjusting
    • F16C23/043—Sliding-contact bearings self-adjusting with spherical surfaces, e.g. spherical plain bearings

Abstract

本发明涉及一种陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，包括陶瓷轴承部件和轴承座，其特征在于陶瓷轴承部件装配在轴承座上，轴承座是由内外设置的凸球面座和凹球面座两部分装配构成，在凸凹球面座相配合的球面位置处设有相互连通的销孔，限位销柱穿过凹球面座上的销孔插入至凸球面座的销孔内，凸球面座上的销孔孔径略大于限位销柱的直径，可使凸球面座与凹球面座之间形成小角度摆动的间隙。其特点是：能自动保持陶瓷轴承部件滑动对耦面的平行度，从而消除轴承的偏载；对陶瓷轴承部件与轴承座之间的径向间隙进行补偿，防止轴承“偏载”及振动进一步对轴承造成损伤。

Description

陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件
技术领域
本发明涉及一种轴承部件，特别是一种用于无密封泵叶轮转子支承的陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件。
背景技术
无密封离心泵如磁力泵和屏蔽电泵，其叶轮转子支承一般采用流体动压滑动轴承，包括径向轴承和推力轴承。SiC等陶瓷材料,其优良的综合性能，是业界公认的滑动轴承优选材料。但由于陶瓷材料的高硬度、高脆性、低热膨胀系数的特性，导致实际应用中存在如下问题：1、由于轴承工作时的轴心位移，零件加工及装配误差等原因，很难保证滑动轴承的滑动对耦面彼此间的平行度，即轴承“偏载”，使轴承有效载荷面积减少，滑动轴承处于“边界润滑”状态，此时，如果滑动轴承载荷超过材料的“PV”值，将引起SiC对SiC的自磨损，甚至发生陶瓷材料的碎裂。2、对于径向滑动轴承，陶瓷轴承套与金属轴承座之间因热膨胀系数不同，在高温工况时，安装间隙增大，即“热胀差”，它将使轴承“偏载”及振动进一步增强，材料损伤的现象更趋严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高可靠性的陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，能有效克服陶瓷滑动轴承“偏载”以及“热胀差”产生的对轴承材料的损伤和振动增强的问题，特别适用于大功率驱动及高温工况的无密封离心泵叶轮转子的支承。
本发明的技术解决方案是：一种陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，包括陶瓷轴承部件和轴承座，其特征在于陶瓷轴承部件装配在轴承座上，轴承座是由内外设置的凸球面座和凹球面座两部分装配构成，在凸凹球面座相配合的球面位置处设有相互连通的销孔，限位销柱穿过凹球面座上的销孔插入至凸球面座的销孔内，凸球面座上的销孔孔径略大于限位销柱的直径，可使凸球面座与凹球面座之间形成小角度摆动的间隙，在陶瓷轴承部件与轴承座之间设置有对径向间隙进行补偿的热胀差补偿套。
所述的陶瓷轴承部件是由内外设置的陶瓷轴颈套和陶瓷轴承套构成，陶瓷轴承部件设置在轴承座的凸球面座内孔中，并在陶瓷轴承套与凸球面座之间设置有热胀差补偿套。
所述的陶瓷轴承部件是由陶瓷滑动环和外部的陶瓷摩擦环构成，陶瓷轴承部件设置在轴承座的凹球面座上。
本发明的特点是: 陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件的轴承座采用了凹凸球面座相配合的结构，通过球面间的小角度摆动，自动保持陶瓷轴承部件滑动对耦面的平行度，从而消除轴承的偏载。在轴承座与陶瓷轴承部件之间设置由氟树脂制成的热胀差补偿套，利用氟树脂材料的体积膨胀，对陶瓷轴承部件与金属轴承座在高温工况时形成的径向间隙进行补偿，有效防止轴承“偏载”及振动进一步增强，降低对部件造成的损伤。本发明的结构简单，装配方便，延长轴承部件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种实施方案的结构示意图；
图2 是本发明另一种实施方案的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述：
如图1所示，陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件主要由陶瓷轴承部件和轴承座构成。本实施例的陶瓷轴承部件为径向滑动陶瓷轴承部件，由陶瓷轴颈套1-1和陶瓷轴承套1-2构成。轴承座为金属轴承座，由内、外设置且相互配合的凸球面座1-5和凹球面座1-6构成。陶瓷轴颈套设置在离心泵叶轮转子1-9上, 与叶轮转子键连接。陶瓷轴承套设置在陶瓷轴颈套的外部，且位于凸球面座1-5的内孔中，陶瓷轴承套由金属挡圈1-3轴向固定，陶瓷轴承套上的键1-8与凸球面座配合，形成周向固定。在陶瓷轴承套与凸球面座之间设置有热胀差补偿套1-4，利用氟树脂材料相对陶瓷与金属间的热胀差更大的体积膨胀，补偿因热胀差导致的陶瓷轴承套与凸球面座增大的径向间隙。在凸、凹球面座相配合的球面位置处开设有相互连通的销孔1-10，限位销柱1-7穿过凹球面座上的销孔伸入至凸球面座的销孔内，限位销柱与凹球面座上的销孔采用螺纹连接，凸球面座上的销孔孔径略大于限位销柱的直径，两者之间形成一定间隙。
本实施例通过轴承座的凸球面座与凹球面座之间的球面相互配合，以及凸球面座与限位销柱之间设置的间隙，可使凸凹球面座在小角度范围内摆动，自动保持陶瓷轴颈套与陶瓷轴承套滑动对耦面的平行度，从而消除轴承的偏载。通过在陶瓷轴承套与凸球面座之间设置热胀差补偿套，实现对两者之间存在的径向间隙进行补偿。
如图2所示，陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件主要由陶瓷轴承部件和轴承座构成。本实施例的陶瓷轴承部件为推力陶瓷轴承部件，是由陶瓷滑动环2-5和陶瓷摩擦环2-8构成。轴承座为金属轴承座，由内、外设置且相互配合的凸球面座2-1和凹球面座2-2构成。本实施例中的凸球面座为轴颈套，外表面为球面；凹球面座为推力盘，其内壁为球面。凸球面座设置在离心泵叶轮转子2-10上，通过键2-6固定连接，凹球面座安装在凸球面座外部。在凸、凹球面座上开设有相互连通的销孔2-11，限位销柱2-3穿过凹球面座上的销孔伸入至凸球面座的销孔内，限位销柱与凹球面座上的销孔螺纹连接，凸球面座上的销孔孔径略大于限位销柱的直径，两者之间形成一定间隙。在凹球面座即推力盘上安装陶瓷滑动环2-5，陶瓷滑动环内壁上分布有凹孔，与推力盘上分布的凸柱2-9相配合，限制陶瓷滑动环转动。陶瓷滑动环采用压环2-4限位，通过螺钉2-12将压环固定连接在推力盘上。陶瓷滑动环的外部设置陶瓷摩擦环2-8，陶瓷摩擦环外部设置安装座2-13，陶瓷摩擦环采用压环2-14限位，通过螺钉2-7将压环固定在安装座上。
本实施例通过轴承座的凸球面座即轴颈套与凹球面座即推力盘之间的球面相互配合，以及凸球面座与限位销柱之间设置的间隙，可使凸凹球面座在小角度范围内摆动，自动保持陶瓷滑动环与陶瓷摩擦环的滑动对耦面的平行度，从而消除轴承的偏载。

Claims (3)

1.一种陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，包括陶瓷轴承部件和轴承座，其特征在于陶瓷轴承部件装配在轴承座上，轴承座是由内外设置的凸球面座和凹球面座两部分装配构成，在凸凹球面座相配合的球面位置处设有相互连通的销孔，限位销柱穿过凹球面座上的销孔插入至凸球面座的销孔内，凸球面座上的销孔孔径略大于限位销柱的直径，可使凸球面座与凹球面座之间形成小角度摆动的间隙，在陶瓷轴承部件与轴承座之间设置有对径向间隙进行补偿的热胀差补偿套。
2.根据权利要求1所述的陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，其特征在于所述的陶瓷轴承部件是由内外设置的陶瓷轴颈套和陶瓷轴承套构成，陶瓷轴承部件设置在轴承座的凸球面座内孔中，并在陶瓷轴承套与凸球面座之间设置有热胀差补偿套。
3.根据权利要求1所述的陶瓷自适应流体动压滑动轴承组件，其特征在于所述的陶瓷轴承部件是由陶瓷滑动环和外部的陶瓷摩擦环构成，陶瓷轴承部件设置在轴承座的凹球面座上。
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