CN110454508B - 一种润滑油自循环式的滑动轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，用于径向支撑主轴，滑动轴承装置包括轴颈套和轴承座，轴颈套套装于主轴上，轴颈套被轴承座包裹，轴承座为分体对开形式，轴承座包括上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座之间通过紧固件连接，轴颈套和主轴紧配合或传动连接。上轴承座朝向下轴承座的一侧内表设置上轴衬面，下轴承座朝向上轴承座的一侧设置下轴衬面，轴颈套包括设置在套筒两端的凸缘，上轴衬面和下轴衬面为同一圆柱面的两部分并共同包裹轴颈套上凸缘之间的部分，凸缘分别抵靠轴承座的两端面，上轴衬面和下轴衬面上均开设油槽，油槽为以主轴为轴线的环状，上轴承座上开设油孔，油孔连接油槽槽底和上轴承座外表面。
Description
技术领域
本发明涉及滑动轴承领域，具体是一种润滑油自循环式的滑动轴承装置。
背景技术
滑动轴承是一种在滑动摩擦下工作的轴承，相对于滚动轴承，其能承受的载荷较大，在轴承精度较高时，轴承工作平稳、可靠、无噪声，滑动轴承一般应用在高速重载、轻载等极端场合。
现有技术中，滑动轴承一般使用整体结构，而且虽然会在摩擦面上注入润滑油，但摩擦后的发热仍然不能很好地处理，有时会直接使用冷却水去冷却轴承座，摩擦面上的热量通过热传导传至轴承座外表面，这需要复杂的冷却水结构。现有技术中滑动轴承的润滑油也在摩擦面上涂抹不均，通过一道油槽和注油孔往接触面上注入油液，大部分只能填充到油槽附近区域，无法保证摩擦面地全覆盖涂抹，可能导致摩擦发热较大，磨损严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，用于径向支撑主轴，滑动轴承装置包括轴颈套和轴承座，轴颈套套装于主轴上，轴颈套被轴承座包裹，轴承座为分体对开形式，轴承座包括上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座之间通过紧固件连接，轴颈套和主轴紧配合或传动连接。
滑动轴承装置为主轴提供径向支撑，使用一个轴颈套套设在主轴上并与主轴保持传动关系，使得两个摩擦接触面不包含主轴的表面，从而磨损不会发生在主轴上，即使滑动轴承的摩擦面发生了磨损，也只需要更换滑动轴承的部件，不会影响主轴。主轴套设轴颈套，轴颈套为一体结构，轴承座为分体形式，轴承座也就不需要沿轴向套上轴颈套，只需要分拆后，径向包裹上轴颈套，再通过紧固件锁紧成一个整体，方便在出现故障或需要维修时拆装滑动轴承，完全不需要更改主轴上的连接结构。轴颈套在主轴上的轴向定位可以通过定位销钉、轴套等形式，根据主轴上的其余结构具体选择轴颈套合适的轴向定位方式。上下轴承座通过分别设置的安装耳和安装座进行锁紧固定。
进一步的，上轴承座朝向下轴承座的一侧内表设置上轴衬面，下轴承座朝向上轴承座的一侧设置下轴衬面，轴颈套包括设置在套筒两端的凸缘，上轴衬面和下轴衬面为同一圆柱面的两部分并共同包裹轴颈套上凸缘之间的部分，凸缘分别抵靠轴承座的两端面，上轴衬面和下轴衬面上均开设油槽，油槽为以主轴为轴线的环状，上轴承座上开设油孔，油孔连接油槽槽底和上轴承座外表面。
上下轴衬面构成完整圆柱面，用于与轴颈套的外圆柱面相配合接触成为摩擦副、或称摩擦面，这也是本滑动轴承的旋转支撑面，轴衬面上通过浇筑或压合一层金属层，让金属层带有减小摩擦力，提升寿命效果，具体的轴衬面材料和现有技术中滑动轴承的轴瓦材质选择类似，例如有巴氏合金、锡青铜或铅青铜等等，根据滑动轴承的具体使用工况（线速度、载荷大小、环境灰尘量等等），选择合适的轴衬面材料，例如高速重载场合选择铅青铜作为轴衬面材质，低速重载使用铝青铜作为轴衬面材质，如果工况复杂，不挺好预估工况时，选择巴氏合金这种适应性比较广的材料。
如果为了后期在维护本滑动轴承时不需要拆动主轴，即轴颈套在维修时尽可能不从主轴上取下，那么就应当让轴颈套的材料比轴衬面硬，让磨损发生在轴衬面上，但这种情况下磨损发生后，维修更换整个轴承座，成本会较高，而如果修保时可以改动主轴连接结构，那么就可以让轴颈套的材料比轴衬面软，使得磨损发生在轴颈套外表面上，维修时只需要更换轴颈套，成本会相对较低。
凸缘用于轴向定位，按前述，轴颈套已经在主轴上进行了轴向定位了，轴颈套和上下轴承座之间也需要轴向定位，凸缘起到这一目的，同时，凸缘还能遮挡住摩擦副的端部，起到一定的防尘作用。
油槽与油孔为了往摩擦面上添加润滑油，以便降低摩擦损耗，提高轴承寿命，润滑油从油孔添加到油槽内后与轴颈套外表接触，然后轴颈套带出一部分并涂抹到周围的接触面上形成一层薄薄的油膜，降低摩擦系数；与摩擦副相邻近的槽、边线等等应当加工出一个2~5mm圆角，防止锐边剐蹭到摩擦面或摩擦面上的润滑油膜。
进一步的，滑动轴承装置还包括油管和油杯，油槽共有两道，分别靠近轴承座轴向的两端，油槽包括第一油槽和第二油槽，油孔包括第一油孔和第二油孔，第一油孔连接第一油槽槽底和上轴承座外表面，第二油孔连接第二油槽槽底和上轴承座外表面，位于上轴承座外表面的第一油孔和第二油孔之间通过油管连接，油杯出油端连接油管；
轴颈套上凸缘之间的圆柱表面上设置螺旋槽，螺旋槽的两端在轴向上分别位于第一油槽和第二油槽内。
第一油槽和第二油槽是轴承座外往摩擦面上添加润滑油的两处，在第一油槽和第二油槽内的润滑油也会流动填充进螺旋槽内，而螺旋槽会跟随主轴一同旋转，从而对润滑油产生一个推动作用，而位于外表的第一油孔和第二油孔再通过油管连接起来，从而让润滑油形成一个循环回路，润滑油不断地流动，流经摩擦面的润滑油不仅起到润滑作用，也会带走一部分摩擦热，热的润滑油到轴承座外后，被空气自然冷却，然后返回轴承座内再次进行润滑与冷却，润滑油的流动动力取自主轴，无需附加的循环驱动，使得本滑动轴承结构简单但润滑散热效果仍然较好。滑动轴承在工作时，会有一些润滑油散失掉，所以需要及时补充，外界通过油杯往轴承座内添加润滑油，直至填满，然后再富余地添加一些润滑油存留在油杯中，滑动轴承运行时，润滑油损失后，油杯中的润滑油加注下去进行补充，应当注意：在添加润滑油时应当要排出油槽、油孔、油管内的原始空气，具体是可以在最高点设置排气阀进行排气。
作为优化，上轴承座上与设置定位榫，下轴承座上设置定位槽，上轴承座和下轴承座通过榫槽进行对开平面上垂直于主轴方向的定位。上下轴承座虽然在安装时轴衬面能起到径向定位作用，而且轴向定位也有凸缘去实现，但是，加工时无法保证上下轴衬面的圆柱度与同心度，而且如果只是让轴衬面去承担径向定位作用，那么安装时上下轴承座相对于轴颈套的预紧力方向可能不一致，乃至在圆柱面接缝处产生刚性错边，十分影响承载能力。所以上下轴承座需要另行确定圆柱面的定位基准，榫槽连接是一种方便安装的定位方式，上下轴衬面应当在加工上下轴承座时最后加工，让上下轴承座通过定位榫和定位槽榫槽定位后，再在一个加工工步中加工出上下轴衬面，以保证圆柱度。之后的上下轴承座拆装过程只需要将榫槽对其即可保证上下轴衬面的统一性。
作为优化，油管包括一段盘管。盘管增加油管与空气的接触面，增强散热效果，油管上还能设置一些翅片等等在一次增强散热效果。
作为优化，第一油孔和第二油孔轴线倾斜、与竖直面夹45°倾角。主轴的载荷可能多种多样，根据方向可分为单向载荷和交变载荷，对于交变载荷而言，第一油孔和第二油孔的进出油角度无任何影响，而单向载荷的话略有影响，一般主轴的单向载荷要么是竖直方向的，要么是水平方向的，很少有倾斜的单向载荷，而本装置的第一油孔和第二油孔进出油倾斜设置，大概率与摩擦面的承载区错开，以便更好地进出油以及填充进摩擦面内。
作为优化，油管外设置套筒，油管与套筒构成换热器，油管成为换热器的管程，换热器的壳程通入冷却水。如果风冷还不够润滑油的散热需求，那么在油管套设一筒体，进行水冷散热会提升散热功率一两个数量级。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在轴承座内加入一个轴颈套，并让轴颈套和主轴传动连接，从而让摩擦转移至轴颈套和轴承座的接触面上，磨损发生后，不会损伤到主轴，只需要更滑本滑动轴承的零部件即可；对半分体式的轴承座，除了轴颈套与主轴的拆装需要改动主轴的连接结构外，其余情况下无需拆动主轴，从而维修方便；螺旋槽、油槽、油管的润滑油通道，使得轴颈套的旋转能推动润滑油进行流动循环，更好地进行润滑的同时，还能承担散热功能，润滑油带走摩擦面热量，在轴承座外通过空冷或水冷的方式进行冷却，让本滑动轴承保持高效稳定的工作状态，润滑油的循环动力来自主轴，无需外部提供，所以本滑动轴承结构能紧凑无冗余，设置方便，维护方便。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构爆炸示意图；
图2为本发明另一个视角下的结构爆炸示意图；
图3为图2中的视图A；
图4为图2中的视图B；
图5为本发明轴颈套的外形图；
图6为本发明上轴承座的外形图；
图7为本发明下轴承座的外形图；
图8为本发明润滑油流动示意图。
图中：1-轴、2-轴颈套、21-螺旋槽、22-凸缘、3-上轴承座、31-上轴衬面、32-安装耳、33-定位榫、4-下轴承座、41-下轴衬面、42-安装座、43-定位槽、51-第一油槽、52-第二油槽、61-第一油孔、62-第二油孔、63-油管、64-油杯、7-换热器。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，润滑油自循环式的滑动轴承装置，用于径向支撑主轴1，滑动轴承装置包括轴颈套2和轴承座，轴颈套2套装于主轴1上，轴颈套2被轴承座包裹，轴承座为分体对开形式，轴承座包括上轴承座3和下轴承座4，上轴承座3和下轴承座4之间通过紧固件连接，轴颈套2和主轴1紧配合或传动连接。
滑动轴承装置为主轴1提供径向支撑，使用一个轴颈套2套设在主轴1上并与主轴1保持传动关系，使得两个摩擦接触面不包含主轴1的表面，从而磨损不会发生在主轴1上，即使滑动轴承的摩擦面发生了磨损，也只需要更换滑动轴承的部件，不会影响主轴1。主轴1套设轴颈套2，轴颈套2为一体结构，轴承座为分体形式，轴承座也就不需要沿轴向套上轴颈套2，只需要分拆后，径向包裹上轴颈套2，再通过紧固件锁紧成一个整体，方便在出现故障或需要维修时拆装滑动轴承，完全不需要更改主轴1上的连接结构。轴颈套2在主轴1上的轴向定位可以通过定位销钉、轴套等形式，根据主轴1上的其余结构具体选择轴颈套2合适的轴向定位方式。如图1、6、7所示，上下轴承座通过分别设置的安装耳32和安装座42进行锁紧固定。
如图2~7所示，上轴承座3朝向下轴承座4的一侧内表设置上轴衬面31，下轴承座4朝向上轴承座3的一侧设置下轴衬面41，轴颈套2包括设置在套筒两端的凸缘22，上轴衬面31和下轴衬面41为同一圆柱面的两部分并共同包裹轴颈套2上凸缘22之间的部分，凸缘22分别抵靠轴承座的两端面，上轴衬面31和下轴衬面41上均开设油槽，油槽为以主轴1为轴线的环状，上轴承座3上开设油孔，油孔连接油槽槽底和上轴承座3外表面。
上下轴衬面构成完整圆柱面，用于与轴颈套2的外圆柱面相配合接触成为摩擦副、或称摩擦面，这也是本滑动轴承的旋转支撑面，轴衬面上通过浇筑或压合一层金属层，让金属层带有减小摩擦力，提升寿命效果，具体的轴衬面材料和现有技术中滑动轴承的轴瓦材质选择类似，例如有巴氏合金、锡青铜或铅青铜等等，根据滑动轴承的具体使用工况（线速度、载荷大小、环境灰尘量等等），选择合适的轴衬面材料，例如高速重载场合选择铅青铜作为轴衬面材质，低速重载使用铝青铜作为轴衬面材质，如果工况复杂，不挺好预估工况时，选择巴氏合金这种适应性比较广的材料。
如果为了后期在维护本滑动轴承时不需要拆动主轴1，即轴颈套2在维修时尽可能不从主轴1上取下，那么就应当让轴颈套2的材料比轴衬面硬，让磨损发生在轴衬面上，但这种情况下磨损发生后，维修更换整个轴承座，成本会较高，而如果修保时可以改动主轴1连接结构，那么就可以让轴颈套2的材料比轴衬面软，使得磨损发生在轴颈套2外表面上，维修时只需要更换轴颈套2，成本会相对较低。
凸缘22用于轴向定位，按前述，轴颈套2已经在主轴1上进行了轴向定位了，轴颈套2和上下轴承座之间也需要轴向定位，凸缘22起到这一目的，同时，凸缘22还能遮挡住摩擦副的端部，起到一定的防尘作用。
油槽与油孔为了往摩擦面上添加润滑油，以便降低摩擦损耗，提高轴承寿命，润滑油从油孔添加到油槽内后与轴颈套2外表接触，然后轴颈套2带出一部分并涂抹到周围的接触面上形成一层薄薄的油膜，降低摩擦系数；与摩擦副相邻近的槽、边线等等应当加工出一个2~5mm圆角，防止锐边剐蹭到摩擦面或摩擦面上的润滑油膜。
如图2、6所示，滑动轴承装置还包括油管63和油杯64，油槽共有两道，分别靠近轴承座轴向的两端，油槽包括第一油槽51和第二油槽52，油孔包括第一油孔61和第二油孔62，第一油孔61连接第一油槽51槽底和上轴承座3外表面，第二油孔62连接第二油槽52槽底和上轴承座3外表面，位于上轴承座3外表面的第一油孔61和第二油孔62之间通过油管63连接，油杯64出油端连接油管63；
轴颈套2上凸缘22之间的圆柱表面上设置螺旋槽21，螺旋槽21的两端在轴向上分别位于第一油槽51和第二油槽52内。
第一油槽51和第二油槽52是轴承座外往摩擦面上添加润滑油的两处，在第一油槽51和第二油槽52内的润滑油也会流动填充进螺旋槽21内，而螺旋槽21会跟随主轴1一同旋转，从而对润滑油产生一个推动作用，而位于外表的第一油孔61和第二油孔62再通过油管63连接起来，从而让润滑油形成一个循环回路，润滑油不断地流动，如图8所示，流经摩擦面的润滑油不仅起到润滑作用，也会带走一部分摩擦热，热的润滑油到轴承座外后，被空气自然冷却，然后返回轴承座内再次进行润滑与冷却，润滑油的流动动力取自主轴1，无需附加的循环驱动，使得本滑动轴承结构简单但润滑散热效果仍然较好。滑动轴承在工作时，会有一些润滑油散失掉，所以需要及时补充，外界通过油杯64往轴承座内添加润滑油，直至填满，然后再富余地添加一些润滑油存留在油杯64中，滑动轴承运行时，润滑油损失后，油杯64中的润滑油加注下去进行补充，应当注意：在添加润滑油时应当要排出油槽、油孔、油管63内的原始空气，具体是可以在最高点设置排气阀进行排气。
如图2~4所示，上轴承座3上与设置定位榫33，下轴承座4上设置定位槽43，上轴承座3和下轴承座4通过榫槽进行对开平面上垂直于主轴1方向的定位。上下轴承座虽然在安装时轴衬面能起到径向定位作用，而且轴向定位也有凸缘22去实现，但是，加工时无法保证上下轴衬面的圆柱度与同心度，而且如果只是让轴衬面去承担径向定位作用，那么安装时上下轴承座相对于轴颈套2的预紧力方向可能不一致，乃至在圆柱面接缝处产生刚性错边，十分影响承载能力。所以上下轴承座需要另行确定圆柱面的定位基准，榫槽连接是一种方便安装的定位方式，上下轴衬面应当在加工上下轴承座时最后加工，让上下轴承座通过定位榫33和定位槽43榫槽定位后，再在一个加工工步中加工出上下轴衬面，以保证圆柱度。之后的上下轴承座拆装过程只需要将榫槽对其即可保证上下轴衬面的统一性。
如图2所示，油管63包括一段盘管。盘管增加油管63与空气的接触面，增强散热效果，油管63上还能设置一些翅片等等在一次增强散热效果。
如图1、6所示，第一油孔61和第二油孔62轴线倾斜、与竖直面夹45°倾角。主轴1的载荷可能多种多样，根据方向可分为单向载荷和交变载荷，对于交变载荷而言，第一油孔61和第二油孔62的进出油角度无任何影响，而单向载荷的话略有影响，一般主轴1的单向载荷要么是竖直方向的，要么是水平方向的，很少有倾斜的单向载荷，而本装置的第一油孔61和第二油孔62进出油倾斜设置，大概率与摩擦面的承载区错开，以便更好地进出油以及填充进摩擦面内。
如图8所示，油管63外设置套筒，油管63与套筒构成换热器7，油管63成为换热器7的管程，换热器7的壳程通入冷却水。如果风冷还不够润滑油的散热需求，那么在油管63套设一筒体，进行水冷散热会提升散热功率一两个数量级。
本装置的使用原理是：将轴颈套2套装在主轴1上，对半的上下轴承座相互配合，箍套轴颈套2，上下轴承座之间通过紧固件固定，油槽、螺旋槽21、油管63内充满润滑油，螺旋槽跟随主轴1旋转时，将一道油槽中的润滑油推送至另一道油槽内，然后从轴承座外的油管63反流形成循环，润滑油在轴承座外的油管63流动时被外部冷却，然后回到轴承座内以良好的状态再次进行冷却、润滑。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，用于径向支撑主轴(1)，其特征在于：所述滑动轴承装置包括轴颈套(2)和轴承座，轴颈套(2)套装于主轴(1)上，轴颈套(2)被轴承座包裹，所述轴承座为分体对开形式，轴承座包括上轴承座(3)和下轴承座(4)，所述上轴承座(3)和下轴承座(4)之间通过紧固件连接，所述轴颈套(2)和主轴(1)紧配合或传动连接；
所述上轴承座(3)朝向下轴承座(4)的一侧内表设置上轴衬面(31)，所述下轴承座(4)朝向上轴承座(3)的一侧设置下轴衬面(41)，所述轴颈套(2)包括设置在套筒两端的凸缘(22)，所述上轴衬面(31)和下轴衬面(41)为同一圆柱面的两部分并共同包裹轴颈套(2)上凸缘(22)之间的部分，所述凸缘(22)分别抵靠轴承座的两端面，所述上轴衬面(31)和下轴衬面(41)上均开设油槽，所述油槽为以主轴(1)为轴线的环状，所述上轴承座(3)上开设油孔，所述油孔连接油槽槽底和上轴承座(3)外表面；
所述滑动轴承装置还包括油管(63)和油杯(64)，所述油槽共有两道，分别靠近轴承座轴向的两端，油槽包括第一油槽(51)和第二油槽(52)，所述油孔包括第一油孔(61)和第二油孔(62)，所述第一油孔(61)连接第一油槽(51)槽底和上轴承座(3)外表面，所述第二油孔(62)连接第二油槽(52)槽底和上轴承座(3)外表面，位于上轴承座(3)外表面的第一油孔(61)和第二油孔(62)之间通过油管(63)连接，所述油杯(64)出油端连接油管(63)；
所述轴颈套(2)上凸缘(22)之间的圆柱表面上设置螺旋槽(21)，所述螺旋槽(21)的两端在轴向上分别位于第一油槽(51)和第二油槽(52)内。
2.根据权利要求1所述的一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，其特征在于：所述上轴承座(3)和下轴承座(4)通过榫槽进行对开平面上垂直于主轴(1)方向的定位。
3.根据权利要求1所述的一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，其特征在于：所述油管(63)包括一段盘管。
4.根据权利要求1所述的一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，其特征在于：所述第一油孔(61)和第二油孔(62)轴线倾斜、与竖直面夹45°倾角。
5.根据权利要求1所述的一种润滑油自循环式的滑动轴承装置，其特征在于：所述油管(63)外设置套筒，油管(63)与套筒构成换热器(7)，油管(63)成为换热器(7)的管程，换热器(7)的壳程通入冷却水。
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