CN115711261A - 支撑轴瓦及发电机组 - Google Patents

Abstract

本公开涉及轴瓦技术领域，尤其涉及一种支撑轴瓦及发电机组。本公开提供的支撑轴瓦，包括轴瓦本体，轴瓦本体的内壁面设置有支撑层，支撑层的表面形成支撑面，支撑面用于与转轴的轴颈配合以径向支撑轴颈；轴瓦本体的两侧面分别设置有止推层，止推层的表面形成止推面，止推面用于与转轴位于轴颈两侧的轴台配合以限制转轴沿轴向窜动。通过在常规支撑轴瓦的结构基础上，在支撑轴瓦的两侧面分别设置止推层，止推层的表面形成止推面，通过止推面与轴台配合实现止推和限位功能，这样在轴向推力负荷较低的场合，利用一个支撑轴瓦就能够实现在支撑轴颈的同时实现对转轴轴向的止推和限位作用，不需要额外增加单独的止推轴承，降低了成本，而且维护方便。

Description

支撑轴瓦及发电机组

技术领域

本公开涉及轴瓦技术领域，尤其涉及一种支撑轴瓦及发电机组。

背景技术

脉冲发电机组是利用惯性储能技术产生短时高电压、大电流或大功率脉冲的发电机组。惯性储能脉冲发电系统一般由拖动机、齿轮箱、飞轮和交流发电机组成，其中飞轮和发电机转子构成的高速轴系，转速最高可达6000rpm，在一次脉冲作业过程中，轴系转速逐渐加速到高转速后，放电，转速会急剧下降至等待转速，过程中轴系会发生温升变化进而产生轴向位移，轴向位移约0.30mm。因此，轴系轴承系统除了要满足常规径向支撑作用，还要考虑止推、限位功能，限制轴系轴向的位移和窜动。

常规的解决方案是在拖动机侧增加一套独立于支撑轴承的止推轴承，这种结构十分复杂，轴系设计时需要考虑安装空间，增加了轴颈长度，降低了轴系刚度，同时给轴系平衡增加难度。另外，在一些应用场合，比如100MW/400MJ惯性储能级别的脉冲发电机组，轴向位移在0.3mm左右，轴向推力负荷较小，采用永久性止推轴承显然大材小用，不仅增加制造成本，而且检修维护也很困难。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种支撑轴瓦及发电机组。

本公开提供了一种支撑轴瓦，支撑轴瓦包括轴瓦本体，轴瓦本体的内壁面设置有支撑层，支撑层的表面形成支撑面，支撑面用于与转轴的轴颈配合以径向支撑轴颈；轴瓦本体的两侧面分别设置有止推层，止推层的表面形成止推面，止推面用于与转轴位于轴颈两侧的轴台配合以限制转轴沿轴向窜动。

可选地，支撑层和止推层为一体浇筑成型结构。

可选地，轴瓦本体包括至少两个瓦块，至少两个瓦块围绕同一轴心设置形成环状结构的轴瓦本体。

可选地，轴瓦本体上设置有进油孔及与进油孔连通的主供油通道，支撑面上设置有支撑面油楔和用于向支撑面油楔供油的支撑面储油槽，支撑面储油槽与主供油通道连通。

可选地，支撑面与两侧的止推面的连接处分别设置有环形油槽，支撑面储油槽的两侧分别开设有豁口，支撑面储油槽通过豁口与两侧的环形油槽连通；止推面上设置有止推面油楔和用于向止推面油楔供油的止推面储油槽，止推面储油槽与环形油槽连通。

可选地，止推面油楔的数量为多个且沿止推面的周向均匀分布，每个止推面油楔沿周向的一侧设置有止推面储油槽。

可选地，轴瓦本体上设置有回油口，止推面储油槽具有与回油口连通的排油口。

可选地，支撑面油楔的数量为多个且沿支撑面的周向依次布置，每个支撑面油楔沿周向的一侧设置有支撑面储油槽。

可选地，主供油通道包括与进油孔连通的环形通道、及与环形通道连通的油楔供油通道，油楔供油通道与支撑面储油槽的数量相等且一一对应连通。

可选地，轴瓦本体的两侧分别设置有挡油板，挡油板用于与转轴的轴台的外侧面密封配合。

本公开还提供了一种发电机组，包括如上述任一实施例的支撑轴瓦。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

1)本公开提供的支撑轴瓦，通过在常规支撑轴瓦的结构基础上，在支撑轴瓦的轴瓦本体的两侧面分别设置止推层，在止推层的表面形成止推面，通过止推面与转轴位于轴径两侧的轴台配合，限制转轴沿轴向窜动，实现了止推和限位功能；同时通过在一个支撑轴瓦上设置两个止推面，利用两个止推面分别与转轴位于轴颈两侧的轴台限位配合，来限制转轴沿轴向发生窜动，这样在轴向推力负荷较低的场合，利用一个支撑轴瓦就能够实现在支撑轴颈的同时，实现对转轴轴向的止推和限位作用，不需要额外增加单独的止推轴承，大大缩短了轴颈的尺寸要求，降低了成本，而且维护方便；

2)本公开提供的支撑轴瓦，巧妙地采用了在支撑面和止推面的连接处设置环形油槽，并在支撑面储油槽的两侧分别设置与两侧的环形油槽连通的豁口，这样可利用支撑面储油槽将由主供油通道流入的润滑油进行并联分配，在保证支撑面油楔供油充足的同时，将部分润滑油分配给两侧的环形油槽，为止推面油楔供油，从而实现支撑面润滑油油路和止推面润滑油油路并联，避免了两路油串联导致靠后的支路油温较高，无法实现润滑油冷却的效果，同时避免了支撑面瓦隙和止推面瓦隙对主路润滑油流量的干扰问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述支撑轴瓦的分解结构示意图；

图2为本公开实施例所述支撑轴瓦与转轴的装配结构示意图；

图3为本公开实施例所述支撑轴瓦的止推面油楔的分布示意图；

图4为本公开实施例所述支撑轴瓦的油路结构的示意图；

图5为本公开实施例所述支撑轴瓦的油路分布及流动示意图；

图6为本公开实施例所述支撑轴瓦的剖视结构示意图。

其中，1-支撑轴瓦；10-轴瓦本体；11-上瓦体；12-下瓦体；13-连接螺栓；14-定位销；15-调节瓦块；16-挡油板；101-支撑面；102-止推面；103-进油孔；104-环形通道；105-油楔供油通道；106-支撑面储油槽；1061-豁口；107-支撑面油楔；108-环形油槽；109-止推面储油槽；1091-排油口；110-止推面油楔；111-回油口；

2-转轴；21-轴颈；22-轴台；23-推力盘。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1和图2所示，本公开实施例提供了一种支撑轴瓦1，支撑轴瓦1包括轴瓦本体10，轴瓦本体10的内壁面设置有支撑层，支撑层的表面形成支撑面101，支撑面101用于与转轴2的轴颈21配合以径向支撑轴颈21；轴瓦本体10的两侧面分别设置有止推层，止推层的表面形成止推面102，止推面102用于与转轴2位于轴颈21两侧的轴台22(或称为推力盘23)配合以限制转轴2沿轴向窜动。

具体而言，现有的支撑轴瓦通常只在支撑轴瓦与轴颈径向方向对应的接触面上设置了起支撑功能的支撑面，而要想同时实现止推功能，则需一套独立于支撑轴瓦的止推轴承，该止推轴承一般采用多个活动瓦块沿轴向上作用于推力盘，起到轴向支撑和限位作用，如此不仅增加了制造成本，而且检修维护也很困难。本公开实施例提供的支撑轴瓦1，通过在常规支撑轴瓦的结构基础上，在支撑轴瓦1的轴瓦本体10的两侧面分别设置止推层，在止推层的表面形成止推面102，通过止推面102与转轴2位于轴径21两侧的轴台22配合，限制转轴2沿轴向窜动，实现了止推和限位功能；同时通过在一个支撑轴瓦1上设置两个止推面102，利用两个止推面102分别与转轴2位于轴颈21两侧的轴台22(或推力盘23)限位配合，来限制转轴2沿轴向发生窜动，这样在轴向推力负荷较低的场合，利用一个支撑轴瓦1就能够实现在支撑轴颈21的同时，实现对转轴2轴向的止推和限位作用，不需要额外增加单独的止推轴承，大大缩短了轴颈的尺寸要求，降低了成本，而且维护方便。

具体实现时，支撑层和止推层可以为一体浇筑成型结构。具体地，在轴瓦本体10的内壁面及两侧面一体浇筑形成合金层，形成于轴瓦本体10的内壁面的合金层主要用于起支撑作用，可称为支撑层；形成于轴瓦本体10的两侧面的合金层主要起止推作用，可称为止推层。换言之，止推层可采用与支撑层相同的材质(例如巴氏合金)浇筑在轴瓦本体10上，再在支撑层的表面(可称为支撑面)和止推层的表面(可称为止推面)分别加工出油楔和储油槽，实现止推面与支撑面一体化的轴瓦结构。

在本公开的一些实施例中，参照图1所示，轴瓦本体10包括至少两个瓦块，至少两个瓦块围绕同一轴心设置形成环状结构的轴瓦本体。换言之，支撑轴瓦1采用剖分式轴瓦，支撑轴瓦1由至少两个独立的瓦块拼合而成，以便于支撑轴瓦1与转轴2的顺利组装。

在一个具体实施例中，参照图1所示，轴瓦本体10包括两个瓦块，两个瓦块可分别称为上瓦体11和下瓦体12，上瓦体11和下瓦体12可通过连接螺栓13连接固定形成环状结构的轴瓦本体。当然，瓦块的数量不限于为两个，也可以为3个、4个或者更多个。

参照图3至图6所示，轴瓦本体10上设置有进油孔103及与进油孔103连通的主供油通道，支撑面101上设置有支撑面油楔107和用于向支撑面油楔107供油的支撑面储油槽106，支撑面储油槽106与主供油通道连通。通过在轴瓦本体10上设置用于提供润滑油的主供油通道，在支撑面101上设置与主供油通道连通的支撑面储油槽106，实现向支撑面油楔107供油，并保证支撑面油楔107供油充足，这样在合适的润滑油供油和转轴2转速条件下，在支撑面101的支撑面油楔107处可形成第一刚性油膜，该第一刚性油膜能够起到支撑转轴2，使得转轴2与支撑轴瓦1不直接接触的作用，这样在转轴2转动时可保护轴颈21和支撑轴瓦1不被磨损。

具体地，参照图5和图6所示，支撑面油楔107的数量为多个且沿支撑面101的周向依次布置，每个支撑面油楔107的一侧设置有支撑面储油槽106。支撑面油楔107的数量可根据实际情况合理设置，在此不做具体限定。

继续参照图5和图6所示，轴瓦本体10上设置有进油孔103，主供油通道包括与进油孔103连通的环形通道104、及与环形通道104连通的油楔供油通道105，油楔供油通道105与支撑面储油槽106的数量相等且一一对应连通。如此，润滑油由进油孔103进入支撑轴瓦1，充满环形通道104，再通过与环形通道104相连的油楔供油通道105进入到支撑面储油槽106，为支撑面油楔107供油，支撑面油楔107与轴颈21形成油膜支撑转轴2。

继续参照图3至图6所示，支撑面101与两侧的止推面102的连接处分别设置有环形油槽108，支撑面储油槽106的两侧分别开设有豁口1061，支撑面储油槽106通过豁口1061与两侧的环形油槽108连通；止推面102上设置有止推面油楔110和用于向止推面油楔110供油的止推面储油槽109，止推面储油槽109与环形油槽108连通。通过在支撑面101和止推面102的连接处设置环形油槽108，并在支撑面储油槽106的两侧分别设置与两侧的环形油槽108连通的豁口1061，这样可利用支撑面储油槽106将由主供油通道流入的润滑油进行并联分配，实现将部分润滑油分配给两侧的环形油槽108，为止推面油楔110供油，这样在合适的润滑油供油和转轴2转速条件下，在止推面102的止推面油楔110处可形成第二刚性油膜，限制转轴2轴向位移趋势，使得转轴2在支撑轴瓦1的止推面102与转轴2的轴台22(或推力盘23)的配合作用下无法窜动，起到止推和限位功能。

上述结构巧妙地采用了在支撑面101和止推面102的连接处设置环形油槽108，并在支撑面储油槽106的两侧分别设置与两侧的环形油槽108连通的豁口1061，这样可利用支撑面储油槽106将由主供油通道流入的润滑油进行并联分配，具体可设置支撑面储油槽106的宽度与支撑面油楔107的宽度接近，保证支撑面油楔107供油充足，同时在支撑面储油槽106的两侧开设豁口1061，将部分润滑油分配给两侧的环形油槽108，为止推面油楔110供油，从而实现支撑面101润滑油油路和止推面102润滑油油路并联，避免了两路油串联导致靠后的支路油温较高，无法实现润滑油冷却的效果，同时避免了支撑面瓦隙和止推面瓦隙对主路润滑油流量的干扰问题。

具体地，参照图3和图5所示，止推面油楔110的数量为多个且沿止推面102的周向均匀分布，每个止推面油楔110的一侧设置有止推面储油槽109。止推面油楔110的数量可根据实际情况合理设置，在此不做具体限定。

具体实现时，环形油槽108与支撑面储油槽106两侧的豁口1061可直接相连，可以通过调整豁口1061的大小来分配两并联支路的供油流量，环形油槽108内形成均压的储油结构，通过止推面储油槽109均匀的为止推面油楔110供油，这样无论是支撑面101还是止推面102都能够得到温度较低的润滑油冷却，同时主路润滑油流量为两支路之和，不受支撑面瓦隙和止推面瓦隙大小不一致而相互干扰。

继续参照图3和图5所示，轴瓦本体10上设置有回油口111，止推面储油槽109具有与回油口111连通的排油口1091，以通过排油口1091排出多余的润滑油，排出的润滑油最终汇集到回油口111，流入轴承座。

参照图1和图2所示，轴瓦本体10两侧分别设置有挡油板16，挡油板16用于与转轴2的轴台22的外侧面密封配合，以实现润滑油的收集和回收，以便通过润滑油循环系统实现润滑油的循环使用。

具体实现时，挡油板16可包括至少两个弧形的挡油板段，至少两个弧形的挡油板段共同形成环状的挡油板；轴瓦本体10的侧面靠近其轴线的一端处设置有环状的台阶面，止推层设置在该环状的台阶面上；挡油板16挡设于止推层沿轴向的外侧，具体地，挡油板16的外边缘部位与轴瓦本体10的侧面位于止推层外围的部位连接，挡油板16的内边缘与转轴2的轴台22的外侧面抵靠形成密封。

在一个具体实施例中，参照图3、图4和图5所示，止推面油楔110具体可设计为扇形油楔，止推面102上均匀分布有多个沿圆周分布的径向扇形油楔，扇形油楔的作用是当润滑油以一定压力流入油楔后，转轴2在旋转时与轴瓦在扇形油楔处形成刚性油膜，该刚性油膜起到保护转轴2和轴瓦不发生磨损的作用；为了保证支撑面101圆周供油充足，在每一个扇形油楔的一侧设置有止推面储油槽109，止推面储油槽109具体可设计为U形储油槽，以保证每一个扇形油楔前储存有足够的润滑油，每一个U形储油槽的一端与环形油槽108连通，用于将主路润滑油导入到U型储油槽，每一个U形储油槽的另一端设置有排油口1091，用于作为扇形油楔的旁路排出多余的润滑油。轴瓦两侧分别设置有挡油板16，挡油板16用于与转轴2的轴台22的外侧面密封配合，以实现润滑油的收集和回收，以便通过润滑油循环系统实现润滑油的循环使用。

参照图5所示，图示中的箭头表示润滑油的流向。具体实现时，润滑油由进油孔103进入支撑轴瓦1，充满环形通道104，再通过与环形通道104相连的油楔供油通道105进入到支撑面储油槽106，润滑油进入支撑面储油槽106后，会分为两路，一路直接进入支撑面油楔107，与轴颈21形成油膜支撑转轴2，另一路通过支撑面储油槽106两侧的豁口1061进入环形油槽108，环形油槽108同时收集了一部分由支撑面101瓦隙流过来的润滑油，润滑油会进一步地流入止推面储油槽109，为止推面油楔110供油，润滑油在止推面油楔110处与轴台22(或推力盘23)形成油膜起到止推作用，最终润滑油经止推面储油槽109的排油口1091汇集到下方的回油口111，流入轴承座。

在本公开的一个具体实施例中，如图1所示，该支撑轴瓦1采用三油楔型结构，支撑轴瓦1的两侧分别带12个止推面油楔110，且采用斜剖结构。该支撑轴瓦1主要由上瓦体11和下瓦体12组成，瓦体的内壁面设置有支撑面101，瓦体与转轴2的轴颈21配合实现支撑功能，瓦体的两侧面分别设置有止推面102，瓦体与轴颈21两侧的轴台22配合实现止推功能。连接螺栓13起到将上瓦体11和下瓦体12把合固定作用，对角两对螺栓为铰制孔螺栓兼顾定位作用；定位销14起到瓦体与轴承座限位、定位作用；调节瓦块15与瓦体联接固定，用于与轴承座上的环形槽配合，起到支撑、固定整个轴瓦的作用；调节瓦块15与瓦体之间的垫片厚度，可实现调整轴瓦相对位置的作用；挡油板16装在轴瓦两侧，与轴台22(或称为推力盘23)配合，起到密封、收集润滑油的作用；其中在瓦体上还可以装有高压顶油通道和瓦温测温元件等其他附件。

本公开实施例还提供了一种发电机组，包括如上述任一实施例的支撑轴瓦1，因而具有上述任一实施例的支撑轴瓦1的有益效果，在此不再赘述。具体地，该发电机组具体可以为脉冲发电机组，当然该发电机组也可以为其它类型的发电机组。

在一个具体实施例中，本公开上述实施例提供的支撑轴瓦1，可作为100MW/400MJ惯性储能脉冲发电机组15T飞轮托动端轴承配套的轴瓦，该支撑轴瓦1在实现对轴颈21的支撑功能的同时，实现对转轴2轴向的限位和止推功能。上述实施例的支撑轴瓦1，整体结构仅比普通支撑轴瓦宽10mm左右，大大缩短了转轴的轴颈长度，也减小了检修维护的难度以及工作量。

当然，本公开上述实施例的支撑轴瓦1，不限于应用在发电机组上，还适用于其它轴向推力负荷较小的应用场合，只要不脱离本公开的设计构思，均应在本公开的保护范围内。

综上所述，本公开提供的支撑轴瓦及发电机组，支撑轴瓦在常规支撑轴瓦的基础上，直接增加了两侧面的止推层，在止推层的表面形成止推面，通过止推面与转轴位于轴径两侧的轴台配合，限制转轴沿轴向窜动，实现了止推和限位功能；同时巧妙地设计了润滑油的路径，解决了支撑面油路与止推面油路互相干扰的问题，合理的分配了支撑面与止推面的润滑油流量，确保了支撑面与止推面在工作时能够形成油膜的工作条件，这样在轴向推力负荷较低的场合，利用这样简单的结构就能实现在支撑轴颈的同时实现对转轴轴向的止推和限位作用，大大缩短了轴颈的尺寸要求，降低了成本，而且维护方便。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种支撑轴瓦，其特征在于，所述支撑轴瓦(1)包括轴瓦本体(10)，所述轴瓦本体(10)的内壁面设置有支撑层，所述支撑层的表面形成支撑面(101)，所述支撑面(101)用于与转轴(2)的轴颈(21)配合以径向支撑所述轴颈(21)；

所述轴瓦本体(10)的两侧面分别设置有止推层，所述止推层的表面形成止推面(102)，所述止推面(102)用于与所述转轴(2)位于所述轴颈(21)两侧的轴台(22)配合以限制所述转轴(2)沿轴向窜动。

2.根据权利要求1所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述支撑层和所述止推层为一体浇筑成型结构。

3.根据权利要求1所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述轴瓦本体(10)包括至少两个瓦块，所述至少两个瓦块围绕同一轴心设置形成环状结构的轴瓦本体。

4.根据权利要求1所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述轴瓦本体(10)上设置有进油孔(103)及与所述进油孔(103)连通的主供油通道，所述支撑面(101)上设置有支撑面油楔(107)和用于向所述支撑面油楔(107)供油的支撑面储油槽(106)，所述支撑面储油槽(106)与所述主供油通道连通。

5.根据权利要求4所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述支撑面(101)与两侧的所述止推面(102)的连接处分别设置有环形油槽(108)，所述支撑面储油槽(106)的两侧分别开设有豁口(1061)，所述支撑面储油槽(106)通过所述豁口(1061)与两侧的所述环形油槽(108)连通；

所述止推面(102)上设置有止推面油楔(110)和用于向所述止推面油楔(110)供油的止推面储油槽(109)，所述止推面储油槽(109)与所述环形油槽(108)连通。

6.根据权利要求5所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述止推面油楔(110)的数量为多个且沿所述止推面(102)的周向均匀分布，每个所述止推面油楔(110)沿周向的一侧设置有所述止推面储油槽(109)。

7.根据权利要求5所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述轴瓦本体(10)上设置有回油口(111)，所述止推面储油槽(109)具有与所述回油口(111)连通的排油口(1091)。

8.根据权利要求4所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述支撑面油楔(107)的数量为多个且沿所述支撑面(101)的周向依次布置，每个所述支撑面油楔(107)沿周向的一侧设置有所述支撑面储油槽(106)；

所述主供油通道包括与所述进油孔(103)连通的环形通道(104)、及与所述环形通道(104)连通的油楔供油通道(105)，所述油楔供油通道(105)与所述支撑面储油槽(106)的数量相等且一一对应连通。

9.根据权利要求1至8任一项所述的支撑轴瓦，其特征在于，所述轴瓦本体(10)的两侧分别设置有挡油板(16)，所述挡油板(16)用于与所述转轴(2)的轴台(22)的外侧面密封配合。

10.一种发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的支撑轴瓦(1)。

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