CN114382782B - 水润滑推力瓦表面水槽润滑结构 - Google Patents
水润滑推力瓦表面水槽润滑结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)右侧为第一径向槽线(6)，第一径向槽线(6)右侧为第二径向槽线(7)，进水边(5)和槽中心线(32)形成第二夹角(9)。本发明大幅度降低润滑损耗和最高液膜温度，提高了运行效率和可靠性。本发明适用于三代核电大功率核主泵屏蔽电机水润滑推力轴承等，可广泛用于核电、国防、化工、舰船动力等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，用于核反应堆冷却剂泵水润滑轴承领域。
背景技术
反应堆内部一回路唯一转动设备为反应堆冷却剂泵(简称核主泵)，三代、四代核电提高核电安全要求，核主泵采用水润滑推力轴承可以避免采用润滑油带来的消防火灾等问题，如屏蔽电机核主泵或湿绕组核主泵采用水润滑轴承包含在一回路压力边界内，由于水的粘度一般仅为润滑油的约二十分之一左右；因此核主泵采用水润滑轴承后，推力负载水平有所下降，使得水膜厚度一般仅为15-25微米，尤其在启停、热瞬态或其它负载工况下，水膜厚度会进一步下降至5-10微米左右，水润滑轴承将进入半液膜润滑阶段，此阶段润滑液膜温度会较高，对轴承的稳定运行产生一定的影响。为了降低水润滑轴承液膜温度，传统水润滑推力瓦采用了多种设计结构，一般有三种类型：第一种，在推力瓦入口增加冷却介质喷油嘴或冷却介质入口油槽，增加冷却介质的流量和降低入口处润滑介质温度，如此可以降低液膜温度；第二种，改变推力瓦圆周方向支点位置，一般偏心支撑液膜温度较高，而中心支撑液膜温度较低，当推力瓦圆周方向支点靠近中心时，可以降低液膜温度；第三种，在推力瓦金属瓦基上开径向或圆周方向的圆孔、矩形孔、圆槽、矩形槽等，使得金属推力瓦基因冷却介质加强循环流动等使得推力瓦温度降低，进而使得推力瓦液膜温度降低。传统的三种降低液膜温度的推力瓦结构，第一种为入口处设置喷油嘴或冷却介质油槽使得推力瓦的有效面积降低，在推力内外圆尺寸和瓦数确定时，推力瓦的承载能力降低，对于推力负载较大的核主泵并不适合；第二种，移动推力瓦圆周方向支点，当支点圆周方向偏心加大时推力瓦液膜温度升高，当支点圆周方向偏心减小至中心支撑位置时推力瓦液膜温度降低，但圆周方向中心支撑相比圆周方向径向支撑承载能力下降，对于设备空间要求紧张的情况，不利于发挥最大的承载能力，但当设备需要正反转能力时，优先适用圆周方向中心支撑，此时因已经选用圆周方向中心支撑，无法在因改变圆周方向支撑位置进一步降低液膜温度；第三种，在金属推力瓦基开径向或圆周方向孔或槽，虽然可以改善增加金属推力瓦基冷却介质流量并降低瓦基温度，这样因金属推力瓦基温度降低使得液膜温度得以降低，但也使得金属推力瓦基冷却孔或槽工艺加工难度大幅度增加，同时降低了金属推力瓦基的支撑刚度，可能降低推力瓦的承载能力。
发明内容
本发明提供一种水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，在确保一定的承载能力的情况下，具备更低的润滑损耗和更低的液膜温度，使得水润滑轴承在液膜厚度较低的工况下，液膜温度和功率损试仍不会大幅升高，确保推力轴承不发生磨损失效，提高推力轴承运行寿命，同时本发明可以设置在圆周方向中心支撑的推力瓦结构中。本发明的技术方案：水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)右侧为第一径向槽线(6)，第一径向槽线(6)右侧为第二径向槽线(7)，进水边(5)和槽中心线(32)形成第二夹角(9)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，第一柱面(14)位于槽中心线(32)的底部，第三斜面(13)位于第一柱面(14)左面，第四斜面(15)位于第一柱面(14)右侧，上平面(16)与第一柱面(14)之间距离为水槽深度(17)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面。
第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)相对于槽中心线(32)对称形成第一夹角(8)，第一夹角(8)除以第三夹角(10)的数值区间为5％-35％，第二夹角(9)除以第三夹角(10)的数值区间为60％-90％，第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，水槽深度(17)取值范围为0.1mm-1.5mm。
第一径向槽线(6)与第二径向槽线(7)为平行关系，第二夹角(9)除以第三夹角(10)的数值区间为60％-90％，第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，水槽深度(17)取值范围为0.1mm-1.5mm。
上平面(16)设置一个矩形凹槽(21)，矩形凹槽(21)的深度为水槽深度(17)；上平面(16)设置一个第二柱面(22)，第二柱面(22)的深度为水槽深度(17)；上平面(16)设置设置一个第一垂面(33)，第一垂面(33)右侧连接第三柱面(24),第五斜面(25)在第三柱面(24)右侧，第三柱面(24)和上平面(16)之间深度为水槽深度(17)，第五斜面(25)与上平面(16)形成第六夹角(26)，第六夹角(26)取值范围为0.005°-0.05°；第五垂面(23)右侧连接槽底平面(27),槽底平面(27)右侧连接第二垂面(28),第二垂面(28)右侧为第五斜面(25)；第三斜面(13)右侧为第三垂面(29)，第三垂面(29)右侧为第四柱面(30)，第四柱面(30)为第四垂面(31)。
本发明工作原理：
本发明的水润滑推力瓦表面水槽润滑结构提供的推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，内弧(2)与外弧(4)为同圆心，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)右侧为第一径向槽线(6)，第一径向槽线(6)右侧为第二径向槽线(7)，由第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)将推力瓦(1)分割为三个部分，第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)之间分割的中间部分可以使得水膜压力区域被分割，同时在第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)之间分割的中间部分存入一部分润滑介质，对运行时最高液膜温度降低有较大的作用，由第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)关于槽中心线(32)对称而形成第一夹角(8)，一部分从第一径向槽线(6)流出的热水从第一夹角(8)混合冷水分流一部分向外弧(4)，进而使得从第二径向槽线(7)进入的热水流量降低，同时冷水从内弧(2)进入汇通从第一径向槽线(6)流进的热水，使得第二径向槽线(7)右侧润滑得以改善，进水边(5)和槽中心线(32)形成第二夹角(9)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，上平面(16)为主要承载部分，第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第四夹角(18)有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，第五夹角(19)有利于降低出水边(3)的水膜温度，第一柱面(14)位于槽中心线(32)的底部，第一柱面(14)有利于降低水流冲击并降低液膜的压力波动，第三斜面(13)在第一柱面(14)左面，第四斜面(15)在第一柱面(14)右侧，第三斜面(13)和第四斜面(15)形成的区域存留润滑介质，有利于降低液膜温度，上平面(16)与第一柱面(14)之间距离为水槽深度(17)，水槽深度(17)恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面(20)位于推力瓦(1)底面，底平面(20)起到支撑作用；第一径向槽线(6)与第二径向槽线(7)为平行关系，起到存润滑介质，降低石墨温度的作用，同时起到降低润滑损耗的作用。
本发明的水润滑推力瓦表面水槽润滑结构提供的第一夹角(8)除以第三夹角(10)的数值区间为5％-35％，第一夹角(8)除以第三夹角(10)结果过小时润滑液膜温度不会下降，第一夹角(8)除以第三夹角(10)结果过大时液膜温度反而会上升，第二夹角(9)除以第三夹角(10)的数值区间为60％-90％，第二夹角(9)除以第三夹角(10)结果太小时影响润滑建立，第二夹角(9)除以第三夹角(10)结果太大降低承载能力，第二夹角(9)除以第三夹角(10)结果在合理区间适当增加时，液膜的最高温度降低越明显，第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角(18)和第五夹角(19)取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角(18)和第五夹角(19)取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度(17)取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度(17)过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
本发明的水润滑推力瓦表面水槽润滑结构提供的一个矩形凹槽(21)被设置在上平面(16)上，矩形凹槽(21)的深度为水槽深度(17)，矩形凹槽(21)留存的润滑介质利于降低出水边(3)侧的液膜温度，在上平面(16)设置一个第二柱面(22)，第二柱面(22)因为采用了凹柱面结构有利于降低流体的冲击并降低损耗，第二柱面(22)的深度为水槽深度(17)，水槽深度(17)过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力；在上平面(16)设置设置一个第一垂面(33)，第一垂面(33)右侧连接第三柱面(24)，第一垂面(33)和第三柱面(24)可以更为平滑地导入润滑介质并降低流体损耗，第五斜面(25)在第三柱面(24)右侧，第三柱面(24)和上平面(16)之间深度为水槽深度(17)，第五斜面(25)与上平面(16)形成第六夹角(26)，第六夹角(26)取值范围为0.005°-0.05°，第五斜面(25)形成的第六夹角(26)取值较小时利于缓冲流体冲击并且在不大幅度降低承载能力的情况下降低液膜温度和润滑损耗；第五垂面(23)右侧连接槽底平面(27),槽底平面(27)右侧连接第二垂面(28),第二垂面(28)右侧为第五斜面(25)，第五斜面(25)与上平面(16)形成第六夹角(26)，第六夹角(26)取值范围为0.005°-0.05°，第五斜面(25)形成的第六夹角(26)取值较小时利于缓冲流体冲击并且在不大幅度降低承载能力的情况下降低液膜温度和润滑损耗，较深的槽底平面(27)有利于使得润滑介质中磨损颗粒在此留存，降低对上平面(16)磨损；第三斜面(13)右侧为第三垂面(29)，第三垂面(29)右侧为第四柱面(30)，第四柱面(30)为第四垂面(31)，较深的第四柱面(30)有利于使得润滑介质中磨损颗粒在此留存，降低对上平面(16)磨损。
本发明技术效果：
本发明提供的水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，相比传统的入口增加喷油嘴或油槽、改变瓦圆周方向支点位置和瓦基开孔等技术方案，避免了以上三种传统降低液膜温度结构的低负载、增加瓦变形等不足，达到在基本维持润滑能力的情况下，具备较低的液膜温度和较低润滑损耗，并保持一定的推力液膜刚度和阻尼水平，提高核主泵水润滑推力轴承运行可靠性和运行效率。本发明结构降低液膜温度，同时对推力瓦承载能力不造成较大的降低，在推力瓦从全液膜润滑边缘转向半液膜润滑工况下，使得水膜最高温度得以控制，同时避免三种传统降低液膜温度结构的缺点，达到在基本维持润滑能力的情况下，具备较低的液膜温度和较低润滑损耗，并保持一定的推力液膜刚度和阻尼水平，提高核主泵水润滑推力轴承运行可靠性和运行效率。
附图说明
图1本发明的水润滑推力瓦表面水槽润滑结构图
图2推力瓦A-A剖面视图
图3推力瓦俯视图
图4推力瓦B-B剖面图
图5推力瓦径向水槽矩形底剖视图
图6推力瓦径向水槽柱面底剖视图
图7推力瓦径向水槽柱面斜面复合底剖视图
图8推力瓦径向水槽斜面矩形面复合底剖视图
图9推力瓦径向水槽倒三角矩形复合底剖视图
图10推力瓦径向水槽多种槽深的最小水膜厚度对比
图11推力瓦径向水槽多种槽深的最大水膜压力对比
图12推力瓦径向水槽多种槽深的最高水膜温度对比
图13推力瓦径向水槽多种槽深的润滑损耗对比
图14推力瓦径向水槽多种槽深的轴向刚度对比
图15推力瓦径向水槽多种槽深的轴向阻尼对比
图16推力瓦径向水槽不同周向偏心最高水膜温度对比
图17推力瓦径向水槽不同周向偏心润滑损耗对比
具体实施方式
如图1所示，水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，推力瓦1里侧为内弧2，推力瓦1外侧为外弧4，推力瓦1左侧为进水边5，推力瓦1右侧为出水边3，进水边5右侧为第一径向槽线6，第一径向槽线6右侧为第二径向槽线7，进水边5和槽中心线32形成第二夹角9，进水边5与出水边3形成第三夹角10，上平面16位于推力瓦1顶面，第一斜面11与上平面16形成第四夹角18，如图2所示，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第一柱面14位于槽中心线32的底部，第三斜面13位于第一柱面14左面，第四斜面15位于第一柱面14右侧，上平面16与第一柱面14之间距离为水槽深度17，底平面20位于推力瓦1底面。
如图3所示，第一径向槽线6和第二径向槽线7相对于槽中心线32对称形成第一夹角8，第一夹角8除以第三夹角10的数值区间为5％-35％，第二夹角9除以第三夹角10的数值区间为60％-90％，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm。
第一径向槽线6与第二径向槽线7为平行关系，第二夹角9除以第三夹角10的数值区间为60％-90％，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm。
如图5所示，上平面16设置一个矩形凹槽21，矩形凹槽21的深度为水槽深度17；上平面16设置一个第二柱面22，第二柱面22的深度为水槽深度17；上平面16设置设置一个第一垂面33，第一垂面33右侧连接第三柱面24,第五斜面25在第三柱面24右侧，第三柱面24和上平面16之间深度为水槽深度17，如图8所示，第五斜面25与上平面16形成第六夹角26，第六夹角26取值范围为0.005°-0.05°；第五垂面23右侧连接槽底平面27,槽底平面27右侧连接第二垂面28,第二垂面28右侧为第五斜面25；第三斜面13右侧为第三垂面29，第三垂面29右侧为第四柱面30，第四柱面30为第四垂面31。
图1为适用于核主泵等水润滑推力瓦表面水槽润滑结构图，由进出水边和径向水槽共同构成，进出水槽可以在低速阶段有利于建立润滑，径向水槽使得推力瓦润滑损耗降低，并大幅度降低最高液膜温度，本发明可以支持轴系正反转运行，也适用于推力瓦周向偏心支撑和周向中心支撑，在基本维持润滑能力的情况下，具备较低的液膜温度和较低润滑损耗，并保持一定的推力液膜刚度和阻尼水平，提高核主泵水润滑推力轴承运行可靠性和运行效率。
如图1所示，推力瓦1里侧为内弧2，推力瓦1外侧为外弧4，内弧2与外弧4为同圆心，推力瓦1左侧为进水边5，推力瓦1右侧为出水边3，进水边5右侧为第一径向槽线6，第一径向槽线6右侧为第二径向槽线7，由第一径向槽线6和第二径向槽线7将推力瓦1分割为三个部分，第一径向槽线6和第二径向槽线7之间分割的中间部分可以使得水膜压力区域被分割，同时在第一径向槽线6和第二径向槽线7之间分割的中间部分可以存入一部分润滑介质，对运行时最高液膜温度降低有较大的作用，由第一径向槽线6和第二径向槽线7相对于槽中心线32对称而形成第一夹角8，一部分从第一径向槽线6流出的热水从第一夹角8混合冷水分流一部分向外弧4，进而使得从第二径向槽线7进入的热水流量降低，同时冷水从内弧2进入汇通从第一径向槽线6流进的热水，使得第二径向槽线7右侧润滑得以改善，进水边5和槽中心线32形成第二夹角9，进水边5与出水边3形成第三夹角10，第一夹角8除以第三夹角10的数值区间为5％-35％，第一夹角8除以第三夹角10的数值取值过小时润滑液膜温度不会下降，第一夹角8除以第三夹角10的数值取值过大时液膜温度反而会上升，第二夹角9除以第三夹角10的数值区间为60％-90％，第二夹角9除以第三夹角10数值取值太小时影响润滑建立，第二夹角9除以第三夹角10数值取值太大降低承载能力，第二夹角9除以第三夹角10数值取值在合理区间适当增加时，液膜的最高温度降低越明显。
如图2所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，第一柱面14位于槽中心线32的底部，第一柱面14有利于降低水流冲击并降低液膜的压力波动，第三斜面13位于在第一柱面14左面，第四斜面15位于在第一柱面14右侧，第三斜面13和第四斜面15形成的区域存留润滑介质，有利于降低液膜温度，上平面16与第一柱面14之间距离为水槽深度17，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图3所示，推力瓦1里侧为内弧2，推力瓦1外侧为外弧4，内弧2与外弧4为同圆心，推力瓦1左侧为进水边5，推力瓦1右侧为出水边3，进水边5右侧为第一径向槽线6，第一径向槽线6右侧为第二径向槽线7，由第一径向槽线6和第二径向槽线7将推力瓦1分割为三个部分，第一径向槽线6和第二径向槽线7之间分割的中间部分可以使得水膜压力区域被分割，同时在第一径向槽线6和第二径向槽线7之间分割的中间部分可以存入一部分润滑介质，对运行时最高液膜温度降低有较大的作用，第一径向槽线6与第二径向槽线7为平行关系，一部分从第一径向槽线6流出的热水从第一夹角8混合冷水分流一部分向外弧4，进而使得从第二径向槽线7进入的热水流量降低，同时冷水从内弧2进入汇通从第一径向槽线6流进的热水，使得第二径向槽线7右侧润滑得以改善，进水边5和槽中心线32形成第二夹角9，进水边5与出水边3形成第三夹角10，进水边5和槽中心线32形成第二夹角9，进水边5与出水边3形成第三夹角10，第二夹角9除以第三夹角10的数值区间为60％-90％，第二夹角9除以第三夹角10结果太小时影响润滑建立，第二夹角9除以第三夹角10结果太大降低承载能力，第二夹角9除以第三夹角10结果在合理区间适当增加时，液膜的最高温度降低越明显。
如图4所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，第一柱面14位于槽中心线32的底部，第一柱面14有利于降低水流冲击并降低液膜的压力波动，第三斜面13位于第一柱面14左面，第四斜面15位于第一柱面14右侧，第三斜面13和第四斜面15形成的区域存留润滑介质，有利于降低液膜温度，上平面16与第一柱面14之间距离为水槽深度17，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图5所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，一个矩形凹槽21被设置在上平面16上，矩形凹槽21的深度为水槽深度17，矩形凹槽21留存的润滑介质利于降低出水边3侧的液膜温度，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图6所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，在上平面16设置一个第二柱面22，第二柱面22因为采用了凹柱面结构有利于降低流体的冲击并降低损耗，第二柱面22的深度为水槽深度17，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图7所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，在上平面16设置设置一个第一垂面33，第一垂面33右侧连接第三柱面24，第一垂面33和第三柱面24可以更为平滑地导入润滑介质并降低流体损耗，第五斜面25位于第三柱面24右侧，第三柱面24和上平面16之间深度为水槽深度17，第五斜面25与上平面16形成第六夹角26，第六夹角26取值范围为0.005°-0.05°，第五斜面25形成的第六夹角26取值较小时利于缓冲流体冲击并且在不大幅度降低承载能力的情况下降低液膜温度和润滑损耗，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图8所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，第五垂面23右侧连接槽底平面27,槽底平面27右侧连接第二垂面28,第二垂面28右侧为第五斜面25，第五斜面25与上平面16形成第六夹角26，第六夹角26取值范围为0.005°-0.05°，第五斜面25形成的第六夹角26取值较小时利于缓冲流体冲击并且在不大幅度降低承载能力的情况下降低液膜温度和润滑损耗，较深的槽底平面27有利于使得润滑介质中磨损颗粒在此留存，降低对上平面16磨损，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图9所示，上平面16位于推力瓦1顶面，上平面16为主要承载部分，一斜面11与上平面16形成第四夹角18，第四夹角18有利于启动时进入更多的冷却水，第二斜面12与上平面16形成第五夹角19，第五夹角19有利于降低出水边3的水膜温度，第三斜面13右侧为第三垂面29，第三垂面29右侧为第四柱面30，第四柱面30为第四垂面31，较深的第四柱面30有利于使得润滑介质中磨损颗粒在此留存，降低对上平面16磨损，水槽深度17恰当取值使得液膜温度降低和承载能力不会较大损失，底平面20位于推力瓦1底面，底平面20起到支撑作用，第四夹角18取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角19取值范围为0.05°-2.5°，第四夹角18和第五夹角19取值过小时不能对启动润滑提供帮助，第四夹角18和第五夹角19取值过大时较大幅度地降低承载能力，水槽深度17取值范围为0.1mm-1.5mm，水槽深度17过大可能引起小区域的涡流并且较大幅度降低承载能力。
如图10所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1最小水膜厚度，由图10可知，随着径向槽深逐步增加，最小水膜厚度逐步下降，最小水膜厚度从约10微米下降到6微米，仍处于较高的半液膜润滑状态，即最小水膜厚度下降了40％，在低速区域仍可以建立流体动压润滑，某型推力瓦1表面的径向水槽深度在0.1mm-0.5mm，最小水膜厚度损失不超过无径向水槽的水膜厚30％。
如图11所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1最大水膜压力，由图11可知，随着径向槽深逐步增加，最大水膜压力先增加后降低，最大水膜压力从1.2MPa先升至1.7MPa，而后降低至1MPa，再缓慢升至1.05MPa，使得水膜压力得以降低，即最大液膜压力下降了17％，有利于降低半液膜润滑时的磨损，推力瓦1表面的径向水槽深度在0.1mm-0.5mm，最大水膜压力降低下降15％。
如图12所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1最高水膜温度，由图12可知，随着径向槽深逐步增加，最高水膜温度先降低后升高，最高水膜厚度从95℃先降至89℃，后升至91℃，使得水膜最高温度得以降低，即最高水膜温度下降了6％，由于降低半液膜润滑时损耗并降低推力瓦表面温度，有利于降低半液膜润滑时的磨损，推力瓦1表面的径向水槽深度在0.1mm-0.5mm，最高水膜温度降低6％。
如图13所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1润滑损耗，由图13可知，随着径向槽深逐步增加，润滑损耗逐步降低，润滑损耗由2.6kW降低至1.4kW，使得润滑损耗得以降低，即润滑损耗下降了46％，有利于降低半夜膜润滑时水膜温度，推力瓦1表面的径向水槽深度在0.1mm-0.5mm，润滑损耗可降低46％。
如图14所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1轴向刚度，由图14可知，随着径向槽深逐步增加，轴向刚度逐步降低，轴向刚度由4.9E+10N/m降低至1.9E+10N/m，轴系仍处于比较稳定的状态，轴向刚度仍在较安全的数量级。
如图15所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心0.87时，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某型推力瓦1轴向阻尼，由图15可知，随着径向槽深逐步增加，轴向阻尼逐步降低，轴向阻尼由2.3E+09N*s/m降低至1.8E+08N*s/m，轴系仍处于比较稳定的状态，轴向阻尼仍在较安全的数量级。
如图16所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心在0.53-0.93之间变化，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某推力瓦1最高水膜温度分布，由图16可知，径向水槽位置取周向偏心0.53时最高水膜温度随着水槽深度增加而增加，径向水槽位置取周向偏心0.67时最高水膜温度随着槽深增加较多才增加，径向水槽位置取周向偏心0.73和0.8时最高水膜温度随着槽深增加先降低后上升但仍低于槽深为0mm时，径向水槽位置取周向偏心0.73时最高水膜温度下降2.4％，径向水槽位置取周向偏心0.8时最高水膜温度下降4.7％，径向水槽位置取周向偏心0.87和0.93时最高水膜温度随着槽深增加而降低，径向水槽位置取周向偏心0.87时最高水膜温度下降6.7％，径向水槽位置取周向偏心0.93时最高水膜温度下降7.1％，可知径向水槽位置周向偏心取值从0.53增加至0.93时，最高水膜温度下降程度增加，径向水槽位置周向偏心取值取值较大值时，有利于降低最高水膜温度。
如图17所示，推力瓦1表面径向水槽多种槽深结构，支撑点为圆周中心支撑，可正反转运行，径向水槽周向偏心在0.53-0.93之间变化，在载荷150kN、转速350rpm和85℃时某推力瓦1润滑损耗分布，由图17可知，径向水槽位置取周向偏心0.53时润滑损耗随着水槽深度增加先增加后降低，径向水槽位置取周向偏心0.67、0.73、0.8、0.87和0.93时润滑损耗随着水槽深度增加而逐步降低，径向水槽位置取周向偏心0.67时润滑损耗降低13.8％，径向水槽位置取周向偏心0.73时润滑损耗降低20.9％，径向水槽位置取周向偏心0.8时润滑损耗降低37.6％，径向水槽位置取周向偏心0.87时润滑损耗降低47.6％，径向水槽位置取周向偏心0.93时润滑损耗降低45.6％，可知径向水槽位置周向偏心取值从0.53增加至0.93时，润滑损耗下降程度先增加后减少，径向水槽位置周向偏心取值较大时，有利于降低润滑损耗。
这种水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，由进出水边和径向水槽共同构成，进出水槽可以在低速阶段有利于建立润滑，径向水槽使得推力瓦润滑损耗降低，并大幅度降低最高液膜温度，本发明可以支持轴系正反转运行，也适用于推力瓦周向偏心支撑和周向中心支撑，在基本维持润滑能力的情况下，具备较低的液膜温度和较低润滑损耗，并保持一定的推力液膜刚度和阻尼水平，提高核主泵水润滑推力轴承运行可靠性和运行效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，相同水润滑推力瓦表面水槽润滑结构不仅适用于中心支撑推力瓦同时也适用于偏心支撑推力瓦，不仅适用于推力瓦上表面为平面，同时也适用于推力瓦上面为微凸冠面如柱面、球面、抛物面和梯形面等，不仅适用于水润滑剂介质，同时也适用于油润滑等其它介质环境，所以本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)右侧为第一径向槽线(6)，第一径向槽线（6）右侧为第二径向槽线(7)，进水边(5)和槽中心线(32)形成第二夹角(9)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)位于推力瓦(1)左侧面；第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)位于推力瓦(1)右侧面，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，第一柱面(14)位于槽中心线(32)的底部，第三斜面(13)位于第一柱面(14)左面，第四斜面(15)位于第一柱面(14)右侧，上平面(16)与第一柱面(14)之间距离为水槽深度(17)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面，第一径向槽线(6)和第二径向槽线(7)相对于槽中心线(32)对称形成第一夹角(8)，第一夹角(8)除以第三夹角(10)的数值区间为5%-35%，第二夹角(9)除以第三夹角(10)的数值区间为60%-90%，第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，水槽深度(17)取值范围为0.1mm-1.5mm。
2.水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)位于推力瓦(1)左侧面；第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)位于推力瓦(1)右侧面，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面,第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，所述上平面(16)设置一个水槽，所述水槽包括第二柱面(22)，第二柱面(22)低于上平面(16)且第二柱面(22)为下凹形状，第二柱面(22)的深度为与水槽深度(17)相同，第二柱面(22)的深度取值范围为0.1mm-1.5mm。
3.水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)位于推力瓦(1)左侧面；第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)位于推力瓦(1)右侧面，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面,第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，所述上平面(16)设置一个水槽，所述水槽包括第一垂面(33)，第一垂面(33)低于上平面(16)且第一垂面(33)为竖立面形状，第三柱面(24)为半下凹形状，第一垂面(33)右侧连接第三柱面(24),第五斜面(25)在第三柱面(24)右侧，第三柱面(24)和上平面(16)之间深度为与水槽深度(17)相同，第三柱面(24)和上平面(16)之间深度取值范围为0.1mm-1.5mm，第五斜面(25)与上平面(16)形成第六夹角(26)，第六夹角(26)取值范围为0.005°-0.05°。
4.水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)位于推力瓦(1)左侧面；第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)位于推力瓦(1)右侧面，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面,第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，所述上平面(16)设置一个水槽，所述水槽包括第五垂面(23)，第五垂面(23)为竖立面形状，第五垂面(23)右侧连接槽底平面(27), 槽底平面(27)右侧连接第二垂面(28), 第二垂面(28)为竖立面形状且比第五垂面(23)高度低，第二垂面(28)为竖立面形状，第二垂面(28)右侧为第五斜面(25)，槽底平面(27)距离上平面(16)的深度与水槽深度(17)相同，槽底平面(27)距离上平面(16)的深度取值范围为0.1mm-1.5mm。
5.水润滑推力瓦表面水槽润滑结构，其特征是：推力瓦(1)里侧为内弧(2)，推力瓦(1)外侧为外弧(4)，推力瓦(1)左侧为进水边(5)，推力瓦(1)右侧为出水边(3)，进水边(5)与出水边(3)形成第三夹角(10)，上平面(16)位于推力瓦(1)顶面，第一斜面(11)位于推力瓦(1)左侧面；第一斜面(11)与上平面(16)形成第四夹角(18)，第二斜面(12)位于推力瓦(1)右侧面，第二斜面(12)与上平面(16)形成第五夹角(19)，底平面(20)位于推力瓦(1)底面,第四夹角(18)取值范围为0.05°-2.5°，第五夹角(19)取值范围为0.05°-2.5°，所述上平面(16)设置一个水槽，所述水槽包括第三垂面(29) ，第三垂面(29)为竖立面形状，第三斜面(13)右侧为第三垂面(29)，第三垂面(29)右侧为第四柱面(30)，第四柱面(30)右侧为第四垂面(31)，第四垂面(31) 为竖立面形状，第四柱面(30)为下凹形状，第四垂面(31)右侧为第四斜面(15)，第四柱面(30)底部距离上平面(16)的深度与水槽深度(17)相同，第四柱面(30)底部距离上平面(16)的深度取值范围为0.1mm-1.5mm。
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