CN201053449Y - 一种水润滑轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水润滑轴承，包括内衬和包围在内衬外表面上的保护套，所述内衬采用复合聚氨酯弹性材料制造，保护套为金属材料如钢、铜等。内衬通过采用复合聚氨酯弹性材料制造，大大提高了轴承的负载能力且有效地减小了摩擦力，提高耐磨性和抗冲击性。另外，通过科学合理的凹槽设计，有效地促进流体动态润滑的形成，增强润滑性。

Description

一种水润滑轴承

技术领域

本实用新型涉及滑动轴承技术领域，特别涉及一种水润滑轴承。

背景技术

水润滑轴承运转机理分三个阶段，第一阶段，轴由静止到启动，称为固态摩擦，轴与轴承内衬存在直接接触，摩擦力相当大；第二阶段(边界摩擦)，随轴的转速提高，内腔与轴表面之间形成流体动压润滑膜，摩擦主要为流体内的摩擦，摩擦系数变小并稳定，从而起到支撑轴、减少轴与内衬的接触、降低摩擦、保护轴颈的作用。在这个转速范围，轴由液体动压及瞬间直接接触(轴非准直，略偏心)；第三阶段(水力润滑)，转速继续提高，液体动压膜足以形成，消除直接接触，但是此时的摩擦力却由于液体动压润滑膜的剪切力增大而提高。与此同时，凹槽的形状、分布、尺寸都影响水膜的构成，转移为轴承的受压分布及态势。所以选用合适的内衬材料和设计科学合理的凹槽相当重要。

有研究表明：一个连续的没有开槽的轴承表面比开槽的轴承表面允许水力膜产生的动压力更高。下半部分光滑的轴承有一个连续的压力分布，允许水力膜产生较高的动压力，使得轴承的负载能力较高。这种连续的压力分布，允许下半部分光滑的轴承在较低的速度下获得水力润滑。而下半部分开槽的轴承压力分布是不连续的，水力膜产生较低的动压力，使得轴承的负载能力较低。此外，在使用下半部分开槽的轴承时，因负载能力下降导致了轴与轴承之间有更多的接触机会，使摩擦增大，而易造成轴承副磨损。从没开槽轴承与开槽轴承的水润滑分析结果中看出，一个下半部分光滑，上半部分开槽的结构，下半部分有利于最佳水力膜的形成，使得轴承的负载能力最佳；上半部分能使充足的水流过轴承，以维持水力膜并进行冷却。

目前，水润滑轴承材料为橡胶、黄铜、青铜、巴氏合金、陶瓷、塑料、铁梨木等。就橡胶而言，其弹性模量相对比较低。合成橡胶，以及改性橡胶通过增加碳黑或其他填料来提升其硬度和压缩模量，然而相应地，扩张强度，延长性和扩磨力都降低。在实际运转操作过程中，橡胶轴承难以形成水膜，也就是动态水润滑，容易引起尖锐的噪音，构成作业环境噪音污染。再者，橡胶与轴金属表面之间的摩擦系数相对较高，在干启动乃至启动过程的低速转动都容易引起摩擦力过大，高温，高磨损等现象。金属材料源于弹性系数和硬度高，对负荷缓冲性差，同时难以形成水膜。此外，在水或电解质中，不同金属间容易构成原电池而产生电化腐蚀。金属表面氧化也难免。这些因素使得金属不能成为理想的水润滑轴承材料。塑料的热膨胀和吸水性容易导致接触间隙变化，塑料本料和填充剂与水的亲和力存在差异，防碍了流体动态水膜的形成。陶瓷高脆，抗冲击性能低，对泥沙敏感加工难度大。铁梨木加工难度大，耐磨性一般。

另外，在外形上，水润滑轴承多以金属保护外套，内衬，内衬内腔开挖一定数量的纵向凹槽，流体介质得以进入内腔，起到润滑内腔，冲刷泥沙杂物的作用。目前，水润滑轴承的主体结构大同小异，况且凹槽多为对称纵向均匀分布。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种水润滑轴承，其大大提高了轴承的负载能力且有效地减小了摩擦力，提高耐磨性和抗冲击性。

为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种水润滑轴承，包括内衬、和包围在内衬外表面上的保护套，所述内衬采用复合聚氨酯弹性材料制造，保护套为金属材料如钢、铜等。

其中，所述内衬的内表面上沿周向均匀分布有多个相同的凹槽。

其中，所述内衬的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽，下半部分为光滑表面。

其中，所述内衬的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽，下半部分均匀分布有多个由上而下逐渐缩少的凹槽。

其中，所述凹槽为方形或弧形凹槽。

其中，所述内衬由多个相同的弓形板条拼接组成。

其中，所述弓形板条为倒角梯形，内、外侧边为弧形边。

其中，所述弓形板条内侧边的两端角为弧形向内弯的倒角。

其中，所述多个弓形板条拼接组成的间隙之间设有金属插销。

内衬还可采用两层复合内衬，外层为硬度更大的复合聚氨酯弹性材料，内层超强润滑，耐磨，外层高强机械强度，尤为弹性。有针对性地提高滑动部分润滑和耐磨性能，同时通过改变外层的配方，也提高其机械强度，从而提高整体内衬机械强度。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型采用复合聚氨酯弹性材料制造，大大提高了轴承的负载能力且有效地减小了摩擦力，提高耐磨性和抗冲击性。

附图说明

图1是本实用新型内衬的实施例1的横截面示意图；

图2是本实用新型内衬的实施例2的横截面示意图；

图3是本实用新型内衬的实施例3的横截面示意图；

图4是本实用新型的实施例4的部分横截面示意图；

图5是本实用新型内衬的实施例5的横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型主要采用复合聚氨酯弹性材料来制造轴承，该材料具有以下优点：

1、耐磨性好，耐屈挠性、耐寒性好、耐泥沙

2、摩擦系数低，自润滑性能好

3、硬度范围宽

4、自恢复性和弹性极好，高抗冲击性

5、高强力和高伸长率

6、负载支撑容量大，减震效果好

7、耐油性能优异

8、化学性能稳定，耐水解，耐老化

9、一次浇注成型，整体匀质

另外，本实用新型还采用科学合理的结构设计，促进流体动态润滑的形成。对不同的应用场合设计相应的内衬及凹槽。

实施例1

如图1所示，对于立式轴，轴承的受压大致均匀分布，采用对称凹槽设计。内衬20内表面上设有多个沿周向均匀分布的相同的凹槽30，内衬20外表面上包了一层保护套(图中未示出保护套10)。将内衬安装于保护套的方法一般采用过盈安装或胶水粘贴。由于复合聚氨酯弹性材料具备良好的抗冲击性，可采用锤击，油压或机压法安装，对于直径在150mm以下的轴承可在常温下用压力法压进构架孔或直接用专用胶水粘合安装；对于较大直径的轴承用冷缩安装较好，可以承受-196℃的处理而不变脆。

对于卧式轴，由于重力的原因，轴在支撑点普遍会存在下垂现象。同时，轴都普遍存在轻微的偏心现象。基于运转机理及上述原因，轴承的底部荷载表面接触会较顶部大，即受压大。故采用非对称凹槽设计，调整流体动压，一方面补偿部分底部受压，另一方面加强底部结构，增加承载力。

实施例2、实施例3

如图2和图3所示，上述非对称设计通过两种方式实现，其一为，内衬20的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽30，下半部分为光滑表面(即不设置凹槽)；其二为，内衬20的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽30，下半部分均匀分布有多个由上而下逐渐缩少的凹槽(41、42)。凹槽41的深度小于凹槽40，凹槽42的深度又小于凹槽41。图中未示出保护套10。

实施例4

如图4所示，内衬20由多块弓形板50组成圆筒形内衬，其中弓形板50的内侧边的两端角为弧形向内弯的倒角51，多块弓形板50组合后，各倒角51组成多个凹槽31。为进一步固定由多个弓形板50组合而成的内衬20，在弓形板50这间的间隙52中插入金属插销(图中未示出)，金属插销固定于保护套10上，如此一来，所有的弓形板50就相互逼压，紧固在保护套10上。

实施例5

如图5所示，对于立式轴，轴承的受压大致均匀分布，采用对称凹槽设计。内衬20内表面上设有多个沿周向均匀分布的相同的凹槽30，内衬采用两层复合内衬，第2层为硬度更大的复合聚氨酯弹性材料60，第2层外表面上包了一层保护套10(图中未示出)。这样有针对性地提高滑动部分润滑和耐磨性能，可提高其机械强度，从而提高整体内衬机械强度。

Claims (10)

1.一种水润滑轴承，包括内衬和包围在内衬外表面上的保护套，其特征在于：所述内衬采用复合聚氨酯弹性材料制造，保护套为金属材料。

2.如权利要求1所述的水润滑轴承，其特征在于：所述内衬的内表面上沿周向均匀分布有多个相同的凹槽。

3.如权利要求1所述的水润滑轴承，其特征在于：所述内衬的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽，下半部分为光滑表面。

4.如权利要求1所述的水润滑轴承，其特征在于：所述内衬的内表面的上半部分均匀分布有多个相同的凹槽，下半部分均匀分布有多个由上而下逐渐缩少的凹槽。

5.如权利要求1所述的水润滑轴承，其特征在于：所述凹槽为方形或弧形凹槽。

6.如权利要求1至5任一项所述的水润滑轴承，其特征在于：所述内衬由多个相同的弓形板条组成。

7.如权利要求6所述的水润滑轴承，其特征在于：所述弓形板条为倒角梯形，内、外侧边为弧形边。

8.如权利要求6所述的水润滑轴承，其特征在于：所述弓形板条内侧边的两端角为弧形向内弯的倒角。

9.如权利要求6所述的水润滑轴承，其特征在于：所述多个弓形板条组成的间隙之间设有金属插销。

10.如权利要求1所述的水润滑轴承，其特征在于：内衬采用两层复合内衬，外层为硬度更大的复合聚氨酯弹性材料。

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