CN115289056A - 一种自平衡转子倾转的泵推力轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，包括推力盘，以及对称布置在推力盘两侧表面的轴承支架，所述轴承支架的内侧表面开设有圆环形安装槽，所述圆环形安装槽内还间隔交替安装有上浮动块与下浮动块，所述下浮动块的背面抵住圆环形安装槽底部，且所述上浮动块与下浮动块的正面肩部相互面对接触并互为受力点，在轴承支架上还固定布置有推力瓦块组件，该推力瓦块组件的一侧表面抵住所述上浮动块的背面，另一侧表面贴住所述推力盘的侧表面。与现有技术相比，本发明可以消除高速泵因各种瞬态条件切换而造成的泵推力盘不紧贴推力瓦块造成泵转子损坏和咬死的风险等。

Description

一种自平衡转子倾转的泵推力轴承

技术领域

本发明属于泵轴承技术领域，涉及一种自平衡转子倾转的泵推力轴承。

背景技术

以电站给水泵为例，给水泵是电站汽水系统的运输核心，给水泵的输送介质的安全稳定运行直接影响到电厂的安全运行。电站的给水泵是一种高速旋转的泵，对转子运行时候的倾转非常敏感。目前电站给水泵在越来越多的运行情况下要在非常短的时间内频繁切换工况来满足发电机组的平衡发电能力、调峰、满负荷等需要。在切换运行工况时，给水泵要经常面临大、小流量快速切换，汽轮机甩负荷、给水管道水锤效应等不利影响。在这些影响下，高速旋转的泵转子由于受到的力不平衡，泵的推力盘无法完全紧贴推力瓦块会，引起泵转子的轴向或径向偏转现象的产生并导致泵的振动，从而导致高速泵容易损坏。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，以消除高速泵因各种瞬态条件切换而造成的泵推力盘不紧贴推力瓦块造成泵转子损坏和咬死的风险。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，包括推力盘，以及对称布置在推力盘两侧表面的轴承支架，所述轴承支架的内侧表面开设有圆环形安装槽，所述圆环形安装槽内还间隔交替安装有上浮动块与下浮动块，所述下浮动块的背面抵住圆环形安装槽底部，且所述上浮动块与下浮动块的正面肩部相互面对接触并互为受力点，在轴承支架上还固定布置有推力瓦块组件，该推力瓦块组件的一侧表面抵住所述上浮动块的背面，另一侧表面贴住所述推力盘的侧表面。

进一步的，所述的上浮动块的整体呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽相契合；

所述的下浮动块的整体也呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽相契合，背面设有弧面凸起。

进一步的，所述的圆环形安装槽的底部还等间隔布置有若干匹配下浮动块数量的第一定位孔，在下浮动块的底部还设有正对所述第一定位孔的第二限位孔，且第二限位孔的孔径大于所述第一定位孔，在圆环形安装槽与下浮动块抵接位置还设有调整块定位销，且所述调整块定位销的一端与所述第一定位孔过盈配合，另一端插入所述第二限位孔内。

进一步的，所述的上浮动块的顶部开设有沿前后方向延伸的第一限位槽，在轴承支架的外侧壁面上还间隔安装有嵌入所述第一限位槽的调整块定位螺钉，且第一限位槽的宽度大于调整块定位螺钉的直径。

进一步的，所述的推力瓦块组件包括推力瓦块主体、推力瓦块调整块，所述推力瓦块主体的正面还镀覆有一层巴氏合金，并接触所述推力盘侧表面，背面则固定安装用于抵住所述上浮动块所述推力瓦块调整块。

更进一步的，所述的推力瓦块调整块接触上浮动块的区域呈球面状。

更进一步的，所述推力瓦块主体的背面开设有第一安装孔，所述推力瓦块调整块则安装在所述第一安装孔内，在第一安装孔的周围还均布有若干限位销。

进一步的，所述的轴承支架分为上下两部分对开设置，以泵推力轴承工作状态时为基准，上下两部分的对开分割面与水平方向呈45°。

更进一步的，所述的轴承支架的外侧壁面在对开分割面的位置处还加工有第一限位孔，在第一限位孔内还安装有伸入最靠近对开分割面的下浮动块的内六角平圆头螺钉。

进一步的，所述的轴承支架的外壁还间隔设有若干向内侧突出的挡板，在相邻两挡板之间镶嵌所述推力瓦块组件。

进一步的，所述的轴承支架的外壁顶部还开设有轴承键槽，并通过开槽圆柱头螺钉在轴承键槽内安装有轴承键。

本发明通过采用上述技术方案，下浮动块安装于圆环形安装槽底部，通过调整块定位销对下浮动块进行半限位固定；上浮动块面对面交错排布于下浮动块的上面，通过调整块定位螺钉对上浮动块进行半限位固定；下浮动块背面为曲面，上、下浮动块相互接触的肩部为曲面，推力瓦块调整块表面为球面；三者之间位置半固定，使三者可以在小范围内进行位移和倾斜，从而根据受力情况自动调整相对位置与角度。当泵在进行变工况操作时，载荷变化形成不同方向的推力通过转子推力盘传递到内外侧推力瓦块组件上。推力瓦块通过调整块将受力方向进行平衡补偿后传递到上浮动块，上浮动块将推力传递给两个下浮动块，形成下浮动块产生微小角度的倾斜，对轴向的位移进行了平衡补偿。上、下浮动块组和推力瓦块组这样进行自平衡调整，利用组件内部的相对位置的微小调整来平衡转子的轴向和径向倾转，以达到转子和推力瓦块紧贴，不会由于位置偏转造成转子部件的损坏和受损后的振动。

附图说明

图1为本发明的泵推力轴承的剖开视角的示意图；

图2为本发明的泵推力轴承的侧面视角的示意图；

图3为轴承支架的结构示意图；

图4为上浮动块的主视结构示意图；

图5为上浮动块的俯视示意图；

图6为下浮动块的主视示意图；

图7为下浮动块的俯视示意图；

图8为推力瓦块组件的结构示意图；

图9为推力瓦块组件的后视示意图；

图10为泵推力轴承正常运行时的状态示意图；

图11为泵推力轴承发生振动时状态示意图；

图中标记说明：

1-轴承支架；2-推力瓦块组件；3-上浮动块；4-调整块定位螺钉；5-下浮动块；6-调整块定位销；7-轴承键；8-开槽圆柱头螺钉；9-内六角平圆头螺钉；10-推力盘；11-圆环形安装槽；12-第一定位孔；13-第二定位孔；14-轴承键槽；15-第一限位孔；16-第二限位孔；17-第一限位槽；18-推力瓦块主体；19-推力瓦块调整块；20-巴氏合金；21-第一安装孔；22-挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或功能结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。

为消除高速泵因各种瞬态条件切换而造成的泵推力盘10不紧贴推力瓦块造成泵转子损坏和咬死的风险等，本发明提供了一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其结构参见图1和图2所示，包括推力盘10，以及对称布置在推力盘10两侧表面的轴承支架1，所述轴承支架1的内侧表面开设有圆环形安装槽11，所述圆环形安装槽11内还间隔交替安装有上浮动块3与下浮动块5，所述下浮动块5的背面抵住圆环形安装槽11底部，且所述上浮动块3与下浮动块5的正面肩部相互面对接触并互为受力点，在轴承支架1上还固定布置有推力瓦块组件2，该推力瓦块组件2的一侧表面抵住所述上浮动块3的背面，另一侧表面贴住所述推力盘10的侧表面。

在一些具体的实施方式中，请再参见图4和图5所示，所述的上浮动块3的整体呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽11相契合。

在一些具体的实施方式中，请再参见图6和图7所示，所述的下浮动块5的整体也呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽11相契合，背面设有弧面凸起。

在一些具体的实施方式中，请再参见图3所示，所述的圆环形安装槽11的底部还等间隔布置有若干匹配下浮动块5数量的第一定位孔12，在下浮动块5的底部还设有正对所述第一定位孔12的第二限位孔16，且第二限位孔16的孔径大于所述第一定位孔12，在圆环形安装槽11与下浮动块5抵接位置还设有调整块定位销6，且所述调整块定位销6的一端与所述第一定位孔12过盈配合，另一端插入所述第二限位孔16内。优选的，第一定位孔12的数量可以为6个，对应的，上浮动块3与下浮动块5的数量也是六个。

在一些具体的实施方式中，请再参见图4等所示，所述的上浮动块3的顶部开设有沿前后方向延伸的第一限位槽17，在轴承支架1的外侧壁面上还间隔安装有嵌入所述第一限位槽17的调整块定位螺钉4，且第一限位槽17的宽度大于调整块定位螺钉4的直径。

在一些具体的实施方式中，请再参见图8和图9所示，所述的推力瓦块组件2包括推力瓦块主体18、推力瓦块调整块19，所述推力瓦块主体18的正面还镀覆有一层巴氏合金20，并接触所述推力盘10侧表面，背面则固定安装用于抵住所述上浮动块3所述推力瓦块调整块19。更具体的实施方式中，所述的推力瓦块调整块19接触上浮动块3的区域呈球面状。更具体的实施方式中，所述推力瓦块主体18的背面开设有第一安装孔21，所述推力瓦块调整块19则安装在所述第一安装孔21内，在第一安装孔21的周围还均布有若干限位销。

在一些具体的实施方式中，请再参见图3所示，所述的轴承支架1分为上下两部分对开设置，以泵推力轴承工作状态时为基准，上下两部分的对开分割面与水平方向呈45°。更具体的实施方式中，所述的轴承支架1的外侧壁面在对开分割面的位置处还加工有第一限位孔15，在第一限位孔15内还安装有伸入最靠近对开分割面的下浮动块5的内六角平圆头螺钉9。

在一些具体的实施方式中，请再参见图3所示，所述的轴承支架1的外壁还间隔设有若干向内侧突出的挡板22，在相邻两挡板22之间镶嵌所述推力瓦块组件2。

在一些具体的实施方式中，请再参见图1所示，所述的轴承支架1的外壁顶部还开设有轴承键槽14，并通过开槽圆柱头螺钉8在轴承键槽14内安装有轴承键。

以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。

下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。

实施例：

参照图1至图11所示，可以看到本实施例的泵推力轴承包括轴承支架1、推力瓦块组件2、上浮动块3、调整块定位螺钉4、下浮动块5、调整块定位销6、轴承键7、开槽圆柱头螺钉8和内六角平圆头螺钉9等。其中，轴承支架1数量有两副，每副轴承支架1为上下两部分对开形式，对开面与水平方向呈45°，使得推力轴承与泵轴装配时，无需从轴的两端进行套装，可以在轴承座安装好之后，直接将推力轴承的上下两部分分别推进轴承座内，同理，需要拆卸或更换推力轴承时，也只需拆下轴承盖，即可将推力轴承上下部分分别取出，从而简化拆装流程。

参照图3，轴承支架1内侧开设有圆环形安装槽11，圆环形安装槽11底部开设有6个均布的第一定位孔12，槽外缘壁开设有6个均布的第二定位孔13，第一定位孔12和第二定位孔13交错30°布置。轴承支架1外壁有6个向内突出的挡板22。轴承支架1顶部开设有1个轴承键槽14，键槽底部有螺纹孔。轴承支架上下两部分各开设有1个第一限位孔15，与对开面呈15°角，和轴向垂直。

参照图4和图5，上浮动块3整体为扇形，上下缘与圆环形安装槽11相契合，正面背面均为平面，顶部开设有第一限位槽17。正面肩部为圆弧面。

参照图6和图7，下浮动块5整体为扇形，上下缘与圆环形安装槽11相契合，背面有弧面凸起，弧面中间开设有第二限位孔16,正面为平面。正面肩部为圆弧面。

参照图8和图9，推力瓦块组件2由推力瓦块主体18和推力瓦块调整块19组成。推力瓦块主体18整体呈扇形，正面覆盖巴氏合金20，巴氏合金20在软相基体上均匀分布着硬相质点，具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩，上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。推力瓦块主体18背面开设有第一安装孔21。推力瓦块调整块19一面为球面，一面为平面，平面朝内安装在第一安装孔21内，在第一安装孔21周围均布冲孔3处用来防止推力瓦块调整块19松动。

参照图1至图9，共6个下浮动块5背面朝下装配在圆环形安装槽11底部，调整块定位销6一端与第一定位孔12过盈配合，一端嵌在第二限位孔16内，第二限位孔16的直径略大于调整块定位销6的直径，从而起到限定下浮动块5的位置，且允许其以背部弧面凸起为支点，在小范围内进行角度偏转的作用。6个上浮动块3正面朝下装配在圆环形安装槽11里，与6个下浮动块5面对面地交叉排布，使得每个上浮动块3与每个下浮动块5以肩部弧面相互接触，互为受力点。调整块定位螺钉4一端与第二定位孔13螺纹连接，一端嵌在第一限位槽17内，第一限位槽17的宽度略大于调整块定位螺钉4的直径，从而起到限定上浮动块3位置的作用，且上浮动块3受力发生变化时，可以以推力瓦块调整块19的球面、与下浮动块5接触的肩部为支点，在小范围内进行角度偏转和位置移动。6个推力瓦块组件2背面朝下，排布在上浮动块3的上面，每个都镶嵌在挡板22之间，起到限位的作用，推力瓦块组件2的背面即推力瓦块调整块19的球面顶在上浮动块3的背面。推力瓦块组件2的正面平贴在推力盘10的侧面上。轴承键7通过开槽圆柱头螺钉8，安装在轴承键槽14内，装配时与轴承盖上的轴承键槽相配合，对整个推力轴承起到定位的作用。内六角平圆头螺钉9安装在第一限位孔15内，对安装在圆环形安装槽11内的，最靠近对开面的下浮动块5进行限位，防止其掉落。推力盘10的另一侧，如上述镜像布置，整体形成一个完整的可以自平衡转子倾转的泵推力轴承。

参照图10和图11，上浮动块3和下浮动块5规律排布且肩部相接触，上浮动块3的背面与推力瓦块组件2背面即推力瓦块调整块19的球面凸起相接触，下浮动块5背部的曲面与轴承支架1相接触，推力瓦块组件2正面的巴氏合金和推力盘10的侧面相接触。在正常工况下，轴向力沿水平方向传导，与轴心夹角为0°，推力轴承各零部件整齐排列。当工况发生变化，引起泵的振动，随之轴向力发生变化，此时推力盘10发生轴向角度偏转，力的传导方向与轴心呈现一定角度，推力盘10将推力传递到推力瓦块主体18上，推力瓦块主体18通过推力瓦支撑块19将推力和窜动传递到上浮动块3上，上浮动块3以推力瓦块支撑块19的球面为支点偏转，并受力向下侧两个下浮动块5中间移动，下浮动块5受力，以背部曲面为支点倾斜一定角度，利用偏转角度补偿上浮动块3传递的偏向角度和推力。上浮动块3与下浮动块5之间的相对位置、下浮动块5和轴承支架1之间的相对位置将随推力方向自行修正、补偿，使得推力瓦块组件2的正面无论什么情况下都紧贴在推力盘10上。用上述方式来补偿转子受力后的倾转，可以达到推力轴承运行方式不受影响的效果，降低推力盘、推力瓦块在切换工况中受到损伤的概率，从而提高推力轴承的使用寿命，保护泵的运行安全。

总的来说，推力轴承是一种应用在高速旋转的泵当中的，平衡泵转子在高速运转时候转子轴向力轴向和径向倾转的部件。在高速泵运行时候遭遇变工况、变载荷等情况，泵转子部件的受力不均造成的转子在径向和轴向指向方向上发生倾转，使用本发明的这种自平衡推力轴承可以来平衡转子无论是轴向还是径向的倾转和由此产生的振动，使得泵的转子和推力轴承不会由于过大的倾转位移和振动造成转子与静止部件间的磨损，从而提升泵的安全性。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，包括推力盘，以及对称布置在推力盘两侧表面的轴承支架，所述轴承支架的内侧表面开设有圆环形安装槽，所述圆环形安装槽内还间隔交替安装有上浮动块与下浮动块，所述下浮动块的背面抵住圆环形安装槽底部，且所述上浮动块与下浮动块的正面肩部相互面对接触并互为受力点，在轴承支架上还固定布置有推力瓦块组件，该推力瓦块组件的一侧表面抵住所述上浮动块的背面，另一侧表面贴住所述推力盘的侧表面。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的上浮动块的整体呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽相契合；

所述的下浮动块的整体也呈扇形，其上下缘与圆环形安装槽相契合，背面设有弧面凸起。

3.根据权利要求1或2所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的圆环形安装槽的底部还等间隔布置有若干匹配下浮动块数量的第一定位孔，在下浮动块的底部还设有正对所述第一定位孔的第二限位孔，且第二限位孔的孔径大于所述第一定位孔，在圆环形安装槽与下浮动块抵接位置还设有调整块定位销，且所述调整块定位销的一端与所述第一定位孔过盈配合，另一端插入所述第二限位孔内。

4.根据权利要求1或2所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的上浮动块的顶部开设有沿前后方向延伸的第一限位槽，在轴承支架的外侧壁面上还间隔安装有嵌入所述第一限位槽的调整块定位螺钉，且第一限位槽的宽度大于调整块定位螺钉的直径。

5.根据权利要求1所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的推力瓦块组件包括推力瓦块主体、推力瓦块调整块，所述推力瓦块主体的正面还镀覆有一层巴氏合金，并接触所述推力盘侧表面，背面则固定安装用于抵住所述上浮动块所述推力瓦块调整块。

6.根据权利要求5所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的推力瓦块调整块接触上浮动块的区域呈球面状；

所述推力瓦块主体的背面开设有第一安装孔，所述推力瓦块调整块则安装在所述第一安装孔内，在第一安装孔的周围还均布有若干限位销。

7.根据权利要求1所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的轴承支架分为上下两部分对开设置，以泵推力轴承工作状态时为基准，上下两部分的对开分割面与水平方向呈45°。

8.根据权利要求7所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的轴承支架的外侧壁面在对开分割面的位置处还加工有第一限位孔，在第一限位孔内还安装有伸入最靠近对开分割面的下浮动块的内六角平圆头螺钉。

9.根据权利要求1所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的轴承支架的外壁还间隔设有若干向内侧突出的挡板，在相邻两挡板之间镶嵌所述推力瓦块组件。

10.根据权利要求1所述的一种自平衡转子倾转的泵推力轴承，其特征在于，所述的轴承支架的外壁顶部还开设有轴承键槽，并通过开槽圆柱头螺钉在轴承键槽内安装有轴承键。

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