CN1225984A - 变结构自适应滑动轴承 - Google Patents

Abstract

一种变结构自适应滑动轴承,它由可倾瓦、固定瓦和轴组成。可倾瓦与固定瓦在相互配合处保持滑动接触,并能够协同配合工作产生变阶梯型线。根据阶梯数目和预载阶梯存在的情况有阶梯－可倾瓦变结构轴承、双阶梯－可倾瓦变结构轴承和预载阶梯－可倾瓦变结构轴承。这种随动变结构轴承具有自适应能力强、承载力大和稳定性高特点,可用于诸如汽轮发电机组要求条件较高的轴承设计中。

Description

变结构自适应滑动轴承

本发明属于滑动轴承技术领域，特别涉及利用具有反转能力的可倾瓦与固定瓦在配合处滑动接触并相互协同配合工作而产生成带有一种可随动变阶梯结构的滑动轴承，亦即所谓的变结构自适应滑动轴承。

目前，典型的用于旋转机械中的滑动轴承一般有固定瓦轴承和可倾瓦轴承[美国专利5795077:Tilting Pad Joumal Bearing，专利授权日期：1998年8月18日][美国专利5482380:Double Tilting PadJournal Bearing，专利授权日期：1996年1月9日]。而固定瓦轴承一般有圆轴承、椭圆轴承、阶梯轴承等。阶梯轴承具有承载能力大的特点，但相对来说动力特性较差、易产生自激振荡；另一方面，阶梯轴承在给定负荷下，适当的阶梯高度可以使轴承具有最大油膜厚度的最优承载。然而，在运转过程载荷波动的情况下，固定的阶梯高度不易随载荷的波动而随动调整反而又使得轴承的性能不能实现最优，并且与最优设计相比还有较大差距。轴承的稳定性是现代高速旋转支撑的一项重要要求。虽然可倾瓦轴承具有很好的稳定性而广泛应用于高速旋转机械中，但是其具有承载能力相对较低这样的特点。

本发明的目的是提供一种变结构自适应滑动轴承，这种轴承在轻载时具有高稳定性和重载时具有高承载能力的特点。

本发明的目的是这样实现的，它包括可倾瓦、固定瓦和轴，可倾瓦的进油端与固定瓦的出油端相互接触。可倾瓦与固定瓦在配合处保持滑动接触并在承载实际状态下产生可随动的变结构，以此获得变结构自适应滑动轴承。所述的变结构自适应滑动轴承，其阶梯的产生是由可倾瓦与固定瓦或类似装置配合形成的结果，并且形成的阶梯是可以随轴承承载的实际状况而具有自动调整特点的变阶梯。为了产生这样的配合结果，需要可倾瓦块在运动过程中应具有反转能力。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明提出的第一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提出的第二种实施例的结构示意图。

图3为本发明提出的第三种实施例的结构示意图。

现在参考附图来说明本发明。首先，参考附图1所示。根据本发明所提出的第一种变结构自适应滑动轴承的实施例是所谓阶梯一可倾瓦变结构轴承。它由上瓦4、固定瓦6、可倾瓦10、瓦块定位装置11和转轴5组成。上瓦4开设有周向油槽1，油槽1将上瓦4分为前后两个瓦面2和3。固定瓦6的瓦面7是一固定瓦面，同时固定瓦6的瓦体或瓦基础15上又支撑有可倾瓦10。当可倾瓦10的瓦面16与固定瓦6的瓦面7处于同一圆周时，可倾瓦10的背面14与固定瓦6支撑面15的接触点为12，即此刻可倾瓦10的支点位置。可倾瓦10的瓦背面上13点为可倾瓦10的瓦块最大摆动角度时接触点或支点。可倾瓦10与固定瓦6有一滑动接触配合，其中在可倾瓦上接触线8为圆心在12处的一圆弧段，而固定瓦6上的接触线9为圆心在13的一圆弧段，这样可以确保可倾瓦10在一定的范围内自由的摆动或滚动。通常设计的可倾瓦支点的位置靠近出油边或支点位置设计应具有使得可倾瓦的瓦块摆动为摆角与转轴的转动方向相同转动能力，亦即称为正方向摆动。而本发明所提出的轴承结构中可倾瓦10的支点12靠近该瓦的进油边，计算分析表明，这样可以使可倾瓦10的摆动具有摆角与转轴的转动方向相反的转动能力，亦即称为反方向摆动。通常可倾瓦轴承的设计如果使得可倾瓦产生反转运动将使轴承丧失其承载能力，而本发明提出的设计结构与一般的可倾瓦设计完全不同。由此结构而产生的反转设计恰好有利于可倾瓦10与固定瓦6在配合处形成阶梯型线，即瓦块配合动作的结果将产生一个阶梯轴承。这种利用反转效果而形成的阶梯将大大提高整个轴承的承载能力，特别是当轴承载荷随扰动而波动或承受动态载荷时，上面所提到的阶梯高度将随载荷自动进行随动调整，从而产生一个变阶梯结构轴承。本发明构造出来的这种轴承具备随载荷可变结构、自适应和随动能力的特点。这种轴承在承受载荷较小或轻载荷时，表现出可倾瓦10的正向摆动特点或伴有小阶梯高度上随动变化的反方向摆动，这样使得整个轴承具有以可倾瓦轴承的工作特点为主，因而轴承具有高稳定性。当这种轴承在承受载荷较大或重载荷时，表现出可倾瓦10反方向摆动特点且较大阶梯高度上的随动变化，这样使得整个轴承具有以可倾瓦轴承的工作特点和阶梯轴承的工作特点为主的综合效果。因而这种轴承不但具有高稳定性而且具有大的承载能力。另一方面，通过抬高可倾瓦10的支点12位置可以使这种轴承还具有预负荷。计算分析表明预负荷系数可取为0.1～0.5。预负荷系数为V=δ/C，其中为抬高量δ、C为轴承半径间隙。本发明所提供的这种变结构轴承同时具有较大的承载能力和较高稳定性的优点。

其次，参考附图2所示。根据本发明所提出的第二种变结构自适应滑动轴承的实施例是所谓的双阶梯-可倾瓦变结构轴承。这种轴承除了上述阶梯-可倾瓦变结构轴承所具有的特点外，还具有产生双变阶梯的特点。它由上瓦体4、转轴5、固定瓦6、可倾瓦体10、可移动瓦块16和弹簧19等组成。可倾瓦10的瓦面为11，可移动瓦块16的瓦面为17。可倾瓦10支撑在固定瓦体6的支撑面或基础15上，其接触点为支点12点。支点12位置的设计是按上述附图1所描述的原理或方法来进行的，即按反转原理设计。这样可倾瓦10与固定瓦6以接触线8和9保持滑动接触。一方面，可倾瓦10与固定瓦6在配合处形成变阶梯型线；另一方面，可倾瓦10与可移动瓦块16在接触线13和14的滑动接触配合处将产生另一个变阶梯型线。计算分析表明合理设计轴承参数将使得这种结构轴承具有产生双阶梯能力。这种轴承将发挥可变双阶梯轴承效果而具有更大的承载能力和发挥其可倾瓦轴承特点而具有稳定性较高的特点。附图2中的弹簧19位于固定瓦块或基础上的弹簧槽18中，其作用是保证可移动滑块16的移动性，避免如果固定时由于热变形而造成可倾瓦10的不能摆动或摆动不灵活等情况出现以及避免了对加工精度的较高要求的工艺性。

最后，参考附图3所示。根据本发明所提出的第三种变结构自适应滑动轴承的实施例是在上述双阶梯-可倾瓦变结构轴承的基础上，将可倾瓦10的支点12的位置抬高，以使可倾瓦10与固定瓦6在安装时便拥有初始阶梯8。这种轴承称之为预载阶梯-可倾瓦变结构轴承。在轴承承受较轻载荷时，由于可倾瓦块10的预载所形成的阶梯作用使得可倾瓦10按正转方向摆动，此时的轴承将表现为前述的单阶梯-可倾瓦变结构轴承的工作状态。在这种情况下，由于可倾瓦10的作用相对较大，轴承将具有较佳的稳定性。这一点满足了轻载稳定性问题比较突出的要求。随着轴承载荷的增加，可倾瓦10的进一步反转直到形成双阶梯。因而，这种轴承具备随工况变化产生单阶梯、双阶梯和单双阶梯互相过渡的特点。计算分析表明，这种轴承在更大的工况范围内具有更佳的综合性能。

下面参考附图说明本发明中可倾瓦支点12的位置。本发明中关于可倾瓦支点位置的设计不同于现有的可倾瓦支点位置的设计，通过计算分析表明上述轴承预负荷系数V可取为0.1～0.5，支点位置参数θ₁/θ₂可取为0.3～0.6，其中θ₁为支点位置12与可倾瓦10的进油边所夹角度，θ₂为可倾瓦10的包角。本发明所涉及的变结构自适应滑动轴承可以用于诸如汽轮发电机组中要求条件较高的轴承设计中。

本发明将固定瓦与可倾瓦巧妙地结合起来构成一种可以产生带有可变阶梯结构和赋予其具有全新功能的所谓变结构自适应滑动轴承，如其中一种的阶梯-可倾瓦变结构轴承。它提供了具有可变阶梯、可倾瓦和固定瓦轴承特点的随动变结构轴承。分析计算表明这种变结构自适应滑动轴承在承受轻载荷时将表现高稳定性，而在重载荷条件下将表现为高承载能力。这一点恰好符合实际的工作要求。因此，这种轴承能自动改变结构适应轴承承载的实际情况而具有很好的承载特性和稳定性等轴承性能。

本发明与其它现有的滑动轴承相比，是依承载的实际情况而具有随动可变结构特点的滑动轴承。巧妙的轴承构造使其以正向摆动形成变阶梯或以反向摆动形成变阶梯的方式形成轴承油膜。计算分析表明，它兼顾了可倾瓦与固定瓦轴承的优点，同时发挥了阶梯轴承的承载特点并随轴承实际承载工况而具有随动变阶梯的特点。因而，这种轴承具有结构简单、承载能力大、稳定性高和适应性强等综合性能大大提高的特点。

Claims (3)

1．变结构自适应滑动轴承，它包括可倾瓦、固定瓦和轴，其特征在于：所述可倾瓦的进油端与固定瓦的出油端相接触。

2．根据权利要求1所述的变结构自适应滑动轴承，其特征在于：所述的可倾瓦的支点位置参数θ₁/θ₂为0.3～0.6。

3．根据权利要求1所述的变结构自适应滑动轴承，其特征在于：所述的可倾瓦的出油端设有移动瓦块。

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