CN112128246A - 一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，包括：推力瓦、小孔、出水口、推力盘和螺旋槽。所述推力瓦上设置多个用于轴承供水的所述小孔，所述推力盘表面加工数个螺旋线型的所述螺旋槽，优选地，若干小孔以推力瓦中心的所述出水口为中心沿周向均匀分布，各小孔直径相同，各螺旋槽螺旋角和深度相同。本发明的推力轴承可提供单向承载力，具备低速启动摩擦扭矩低、高速供水充分的优点，可提升传统水润滑动压轴承的启动性能，并克服高速工况下易出现的轴承贫水缺陷问题。

Description

一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承
技术领域
本发明涉及推力轴承技术领域，尤其是一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承。
背景技术
水润滑动压螺旋槽推力轴承具有承载能力大、摩擦功耗低、动态稳定性好等技术优势，在旋转机械中有广泛的应用前景。然而，水润滑动压螺旋槽推力轴承的推力盘和推力瓦在启动阶段不可避免存在着固体接触。随着启停次数的累积，轴承的磨损量不断增加，导致轴承提前失效。与此同时，随着转速的提高，离心效应逐渐增强，易发生润滑介质进入轴承间隙受阻的问题，从而导致轴承处于贫水状态。因此，需要设计一种具备良好启动性能和高速性能的水润滑轴承，从而克服传统轴承的性能缺陷。
发明内容
本发明提供一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，旨在提高轴承轴向承载力，并能有效减小轴承启动摩擦扭矩，降低轴承启动阶段磨损风险，解决高速工况下易出现的贫水问题，进而全面提升轴承的使用性能。
本发明的技术方案如下：
一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，包括推力瓦和推力盘，所述推力瓦上设有若干小孔，作为轴承的润滑介质的输入孔，每个小孔的入口位于所述推力瓦的外端面上，出口位于所述推力瓦的内端面上。
作为上述技术方案的进一步改进：
每个所述小孔轴线与所述推力瓦轴线相平行。
若干所述小孔以推力瓦中心的出水口为中心，沿圆周方向均匀分布。
若干所述小孔的内径相同。
推力盘的工作端面上设有若干螺旋槽，若干所述螺旋槽由推力盘的工作端面的内圈向外圈呈螺旋状延伸，形成螺纹结构。
螺旋槽呈对数螺旋线型，各螺旋槽的槽深相同，螺旋角也相同。
所述小孔的入口与外部常压介质供应系统连接。
轴承工作时，推力瓦和推力盘同轴安装，推力瓦固定，推力盘作旋转运动，推力瓦与推力盘之间的相对运动产生动压效应，为轴承提供承载力，外部供入的压力介质经过小孔后，从小孔流入轴承间隙内，再流经推力盘的工作端面，从推力瓦中心的出水口流出。
本发明技术方案的工作原理：
在启动初期，借助于小孔供水的静压效应，部分消除轴承轴向承载力，减小轴承的摩擦磨损，达到提升轴承的启动性能；同时，推力盘上的螺旋槽也将产生动压效应，继而提供动压承载力；此外，采用轴向小孔供水，可望解决动压螺旋槽轴承在高速运行时由于离心效应而带来的润滑介质从外缘进入轴承间隙受阻的问题。
本发明具有如下有益效果：
本发明可提供单向承载力，具备低速启动摩擦扭矩低、高速运行时供水充分的优点，可有效克服传统水润滑动压轴承启动磨损和高速易贫水的性能缺陷。
本发明推力轴承沿轴向小孔导入润滑介质，能产生轴向静压力，能够平衡部分轴向载荷，从而减小轴承的启动摩擦扭矩。
本发明推力轴承沿轴向小孔导入润滑介质，使润滑介质直接进入轴承间隙内，从而解决从轴承间隙外缘沿径向进水时，由于离心效应导致进水受阻造成的高速运行缺水问题。
本发明推力盘上的螺旋槽结构，能产生明显的动压效应，继而提高轴承的动压承载力，优化轴承性能。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的轴承安装和旋转方向的剖视示意图。
图3为图2的A向示意图。
图4为图2的B向示意图。
图5为本发明推力轴承的润滑水的流出与流入方向示意图。
图6为“传统轴承”的润滑水的流出与流入方向示意图。
图中：1、小孔；2、推力瓦；3、推力盘；4、出水口；5、螺旋槽；201、外端面；202、内端面；301、工作端面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明实施例的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，包括推力瓦2和推力盘3，推力瓦2上设有若干小孔1，作为轴承的润滑介质的输入孔，每个小孔1的入口位于推力瓦2的外端面201上，出口位于推力瓦2的内端面202上。
每个小孔1沿与推力瓦2轴向平行方向延伸。
小孔1的设计是为了使润滑介质直接进入轴承间隙内，从而解决轴承高速缺水问题。为了达到通入润滑介质的目的，小孔1沿轴向方向或稍微与轴向方向倾斜设置均可，其位置数量及内部结构、尺寸的设置以达到由推力瓦2外端面201将润滑介质送至内端面202的目标为准即可。
优选地，若干小孔1以推力瓦2中心的出水口4为中心，沿圆周方向均匀分布。
优选地，若干小孔1的内径相同。
优选地，根据推力瓦2的直径参数，小孔1的数量范围可设置为12～24个，小孔直径可设置为1mm～2mm，小孔距推力瓦2中心的距离范围可设置为16mm～19mm，该参数下小孔产生附加静压力的效果以及润滑水进入轴承间隙容易程度均处于最佳状态。
推力盘3上靠近推力瓦2的工作端面301上设有若干螺旋槽5，如图4所示，若干螺旋槽5由推力盘3的工作端面301的内圈向外圈呈螺旋状延伸，形成螺纹结构。
螺旋槽5呈对数螺旋线型，各螺旋槽5的槽深相同，螺旋角也相同。
优选地，螺旋槽5的螺旋角可设置为20°，槽深范围可设置为35μm～45μm，螺旋槽个数范围可设置为8～12个，该参数下的螺旋槽的泵入效应以及轴承的承载能力等性能均处于最优状态。
本发明实施例的一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，安装时，应使推力盘3和推力瓦2同轴，并且推力瓦2固定，推力盘3与转子相连进行转动，工作时，推力瓦2与推力盘3之间的相对运动产生动压效应，为轴承提供承载力，所有小孔1均与外部外部常压介质(水)供应装置连接，外部供入的压力水经过小孔1后，从小孔1流入轴承间隙内，再流经推力盘3的工作端面301，从推力瓦2中心的出水口4流出。
润滑介质通过小孔1进入轴承间隙的同时，能产生轴向静压力，能够平衡部分轴向载荷，从而能减小轴承的启动摩擦扭矩。
在外部供水装置的调压作用下，如图5所示，使润滑介质通过小孔1进入轴承间隙，能产生一定的静压承载力，同时，推力盘3上的螺旋槽5结构也将产生明显的动压效应，继而提供动压承载力。图5中进水流向用带箭头实线表示，出水流向用带箭头虚线表示。
如图6所示，为“传统轴承”的润滑介质的流动方向：即润滑介质从轴承间隙外缘沿径向方向进入轴承内，但是润滑介质沿此方向由此位置进入，高速运行时由于离心效应润滑介质导入受到阻碍，造成缺水。图6中进水流向用带箭头实线表示，出水流向用带箭头虚线表示。
和图6中“传统轴承”相比，本发明的推力轴承可望解决轴承在高速运行时，由于离心效应而带来的润滑介质从外缘进入轴承间隙受阻的问题。
因此，比“传统轴承”相比，本发明的轴承能提供更大静、动压承载能力，并解决了高速工况下的供水难题。
具体实施例：
图2为小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，推力瓦1固定，推力盘3作旋转运动。
取推力瓦2外径为40mm，小孔1直径为2mm，个数为20个，小孔1中心距推力瓦2中心距离为17.5mm，推力瓦厚度为8mm，出水口4直径为8mm，推力盘3外径为40mm，螺旋槽5个数为12个，螺旋角为20°，槽深为40μm，外部供水压力为0.15MPa，推力盘3逆时针方向旋转。数值仿真与试验研究得出结论：在轻载工况下，本发明的推力轴承的启动摩擦扭矩明显小于相同尺寸不带小孔的轴承，从出水口流出的流量也明显大于不带小孔的轴承。
本发明的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，可降低动压轴承启动磨损风险，有效解决高速供水不足的问题，成本低廉，可广泛适用于用于轻载水润滑动压螺旋槽轴承。

Claims (8)

1.一种轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，包括推力瓦(2)和推力盘(3)，其特征在于，所述推力瓦(2)上设有若干小孔(1)，作为轴承的润滑介质的输入孔，每个小孔(1)的入口位于所述推力瓦(2)的外端面(201)上，出口位于所述推力瓦(2)的内端面(202)上。
2.根据权利要求1所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，每个所述小孔(1)的轴线与所述推力瓦(2)的轴线相平行。
3.根据权利要求1所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，若干所述小孔(1)以推力瓦(2)中心的出水口(4)为中心，沿圆周方向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，若干所述小孔(1)的内径相同。
5.根据权利要求1所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，推力盘(3)的工作端面(301)上设有若干螺旋槽(5)，若干所述螺旋槽(5)由推力盘(3)的工作端面(301)的内圈向外圈呈螺旋状延伸，形成螺纹结构。
6.根据权利要求5所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，螺旋槽(5)呈对数螺旋线型，各螺旋槽(5)的槽深相同，螺旋角也相同。
7.根据权利要求1所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，所述小孔(1)的入口与外部常压介质供应系统连接。
8.根据权利要求7所述的轴向小孔常压供水动静压螺旋槽推力轴承，其特征在于，轴承工作时，推力瓦(2)和推力盘(3)同轴安装，推力瓦(2)固定，推力盘(3)作旋转运动，推力瓦(2)与推力盘(3)之间的相对运动产生动压效应，为轴承提供承载力，外部供入的压力介质经过小孔(1)后，从小孔(1)流入轴承间隙内，再流经推力盘(3)的工作端面(301)，从推力瓦(2)中心的出水口(4)流出。
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