CN204961594U - 基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，包括有曲轴和支撑曲轴的支撑组件，支撑组件由液体静压轴承a、双列调心滚子轴承b及液体静压轴承b组成；支撑组件还分别与第一驱动单元、第二驱动单元连接。本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构解决了现有技术中因使用普通接触式轴承而存在的曲轴偏心及由此导致的曲轴强度减弱的问题。

Description

基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构

技术领域

本实用新型属于机械装置技术领域，具体涉及一种基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构。

背景技术

乳化液泵曲轴一般为三拐四支撑曲轴，安装时会由于安装误差及工作受载时机架、轴承和轴承座等的发生弹性变形而出现曲轴偏心。现有曲轴的结构为：从左至右一共有四个支撑，左边三个均采用双列调心滚子轴承，右边采用圆柱滚子轴承；左一轴承通过轴承杯将轴支撑，中间两个轴承直接将曲轴支撑，最右轴承通过轴承套将轴支撑。由于左、右两端支撑处轴承杯和轴承套的使用，如此通过结构的层层嵌套使得误差叠加，增加了安装误差，导致左、右两端被支撑轴颈产生了位置误差；并且由于轴承与曲轴轴颈是过盈配合，之间没有间隙，没有调整实际轴端轴心线到理论位置的余地，这就使得误差无法校正。加上通过考虑偏心对曲轴进行静力学分析，结果两处较大应力分别发生在靠近最左和最右曲轴的两段轴颈处，实践表明：曲轴最左和最右轴颈处出现断裂现象；各种原因显示左右两端支撑轴颈的轴承处最易出现偏心，曲轴偏心会导致曲轴不满足所需的强度要求。

目前，已有文献研究解决曲轴偏心问题，如：为减少曲轴的偏心力矩及振动危害，采用Pro/E建立三维模型模，分析现有曲轴的结构，根据重心位置对曲轴的非加工表面进行设计修改，使重心与旋转中心尽量重合；优化设计后，曲轴的偏心得到了大幅度的校正，(余青华，刘宝秋，刘英吉.基于Pro/E的钻井泵曲轴结构优化[J].石油矿场机械.2012，41(4)：76-79.)，但是若前期出了微小差错，实际使用之后是无法及时并方便地更改的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，解决了现有技术中因使用普通接触式轴承而存在的曲轴偏心及由此导致的曲轴强度减弱的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，包括有曲轴和支撑曲轴的支撑组件，支撑组件由液体静压轴承a、双列调心滚子轴承b及液体静压轴承b组成；支撑组件还分别与第一驱动单元、第二驱动单元连接。

本实用新型的特点还在于：

曲轴的轴颈依次与液体静压轴承a、双列调心滚子轴承b及液体静压轴承b连接；液体静压轴承a与第一驱动单元连接，液体静压轴承b与第二驱动单元连接。

液体静压轴承a内设置有四个油腔a，四个油腔a呈上、下、左、右均匀分布；四个油腔a外部环绕油腔a设置有封油面a；液体静压轴承a内还均匀设置有四个节流器a，一个节流器a通过第一油管与第一油箱连接；另一个节流器a通过第四油管与液压泵a连接，液压泵a通过滤油管与滤油器a连接，液压泵a还通过电源线与电动机a连接，滤油器a通过第二油管与第二油箱连接，第四油管还通过第三油管与第三油箱连接。

第三油管上设置有溢流阀a；第四油管上设置有单向阀a。

液体静压轴承b内设置有四个油腔b，四个油腔b呈上、下、左、右均匀分布；四个油腔b外部环绕四个油腔b设置有封油面b；液体静压轴承b内还均匀设置有四个节流器b，一个节流器b通过第五油管与第四油箱连接；另一个节流器b通过第六油管Y与液压泵b连接，液压泵b通过滤油管与滤油器b连接，液压泵b还通过电源线与电动机b连接，滤油器b通过第八油管与第五油箱连接，第六油管还通过第七油管与第六油箱连接。

第七油管上设置有溢流阀b，第六油管上设置有单向阀b。

本实用新型的有益效果在于：

(1)与现有技术相比，本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构采用了液体静压轴承来代替最两端原有的普通接触式轴承，利用轴颈悬浮于油膜中，可在油膜中调整位置；通过液压控制系统调节流量以有效控制曲轴，达到减小曲轴偏心及解决由此导致的曲轴强度低的问题。

(2)由于液体静压轴承造价本身比较低，所以应用非常广泛，因此本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构具有良好的实用价值，并且具有工作平稳、噪声小、使用寿命长的特点。

附图说明

图1是现有乳化液泵曲轴支撑结构的剖面图；

图2是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构的剖面图；

图3是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承a的结构示意图；

图4是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承a的剖视图；

图5是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承b的结构示意图；

图6是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承b的剖视图；

图7是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承a的工作原理示意图；

图8是本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中液体静压轴承b的工作原理示意图。

图中，1.曲轴，2.双列调心滚子轴承a，3.双列调心滚子轴承b，4.圆柱滚子轴承，5.液体静压轴承a，6.液体静压轴承b，7.节流器a，8.封油面a，9.油腔a，10.节流器b，11.封油面b，12.油腔b，13.第一油箱，14.滤油器a，15.液压泵a，16.电动机a，17.溢流阀a，18.单向阀a，19.溢流阀b，20.单向阀b，21.第二油箱，22.第三油箱，23.第四油箱、24.第五油箱，25.第六油箱，26.滤油器b，27液压泵b，28.电动机b，Y1.第一油管，Y2.第二油管，Y3.第三油管，Y4.第四油管，Y5.第五油管，Y6.第六油管，Y7.第七油管，Y8.第八油管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

现有乳化液泵曲轴的支撑结构，其结构具体如图1所示，包括有曲轴1及对其起到支撑作用的各部件；从左至右四个主轴颈的支撑轴承分别为双列调心滚子轴承a2，双列调心滚子轴承b3，圆柱滚子轴承4；双列调心滚子轴承a2通过与轴承杯等的适配来支撑曲轴1，圆柱滚子轴承4通过与轴承座等的适配来支撑曲轴1。

本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其结构如图2所示，包括有曲轴1和支撑曲轴1的支撑组件，支撑组件由液体静压轴承a5、双列调心滚子轴承b3及液体静压轴承b6组成；支撑组件还分别与第一驱动单元、第二驱动单元连接。

曲轴1的轴颈依次与液体静压轴承a5、双列调心滚子轴承b3及液体静压轴承b6连接；液体静压轴承a5与第一驱动单元连接，液体静压轴承b6与第二驱动单元连接。

本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构其创新之处在于：利用液体静压轴承a5替代了双列调心滚子轴承a2，利用液体静压轴承b6替代了圆柱滚子轴承4。在其中，液体静压轴承a5与液体静压轴承b6的形状结构相同，但是由于液体静压轴承a5与液体静压轴承b6要分别与两端的轴颈配合装配，所以尺寸大小不同。

液体静压轴承a5和液体静压轴承b6均采用应用广泛、成本低廉的四油腔小孔节流静压轴承，四个油腔均呈上、下、左、右均匀分布。

液体静压轴承a5的结构为：如图3、图4及图7所示，液体静压轴承a5内设置有四个油腔a9，四个油腔a9呈上、下、左、右均匀分布；四个油腔a9外部环绕油腔a9设置有封油面a8；液体静压轴承a5内还均匀设置有四个节流器a7，一个节流器a7通过第一油管Y1与第一油箱13连接；另一个节流器a7通过第四油管Y4与液压泵a15连接，液压泵a15通过滤油管与滤油器a14连接，液压泵a15还通过电源线与电动机a16连接，滤油器a14通过第二油管Y2与第二油箱21连接，第四油管Y4还通过第三油管Y3与第三油箱22连接；第三油管Y3上设置有溢流阀a17，第四油管Y4上设置有单向阀a18。

液体静压轴承b6的结构为：如图5、图6及图8所示，液体静压轴承b6内设置有四个油腔b12，四个油腔b12呈上、下、左、右均匀分布；四个油腔b12外部环绕四个油腔b12设置有封油面b11；液体静压轴承b6内还均匀设置有四个节流器b10，一个节流器b10通过第五油管Y5与第四油箱23连接；另一个节流器b10通过第六油管Y6与液压泵b27连接，液压泵b27通过滤油管与滤油器b26连接，液压泵b27还通过电源线与电动机b28连接，滤油器b26通过第八油管Y8与第五油箱24连接，第六油管Y6还通过第七油管Y7与第六油箱25连接；第七油管Y7上设置有溢流阀b19，第六油管Y6上设置有单向阀b20。

本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构的工作原理如下：

液体静压轴承b6的工作原理与液体静压轴承a5的工作原理相同；液体静压轴承a5的工作原理如下：

液压泵a15以恒定供油压力P_s，通过节流器a7将液压油分别打入四个油腔a9中，由于各个节流器a7的节流阻力是相同的，即产生了相同的压力降ΔP，所以每个油腔a9的压力均为P_r＝P_s-ΔP；在空载的工况下，油液处于对称均匀分布状态，使曲轴1一直保持在液体静压轴承a5的中心位置；此时，封油面a8各处的间隙h₀相同，则每个油腔a9内的压力P_r相等(忽略曲轴1的重量，因为曲轴1的自重可以理解为曲轴1的载荷)；

当曲轴1受到方向自上而下的载荷F后，曲轴1向下产生微小的偏移e，使下各个油腔a9的间隙减小到(h₀-e)，随着油流阻力增大，下油腔通过封油面流出的流量减小，供油系统进入下油腔的流量相应的也会减小，即通过节流器a7的压力降ΔP减小，从而使处于下部的两个油腔a9中油液压力P_r1增大；同理，处于上部的两个油腔a9之间的间隙增大到(h₀+e)，随着油流阻力减小，处于上部的两个油腔a9通过封油面a8流出的流量增大，供油系统进入处于上部的两个油腔a9的流量相应也增大，即通过节流器a7的压力降ΔP增大，从而使油腔a9压力P_r3减小；此时上部和下部的油腔a9间便形成压力差(ΔP_r＝P_r1-P_r3)；当A₀ΔP_r(A₀为液体静压轴承a5内一个油腔a9的有效承载面积)同载荷F平衡，即F＝A₀ΔP_r时，曲轴1便不再往下偏移，即处于平衡状态。

由电动机a16带动液压泵a15运行，将滤清的液压油泵出，通过溢流阀a17、单向阀a18、节流器a7的控制与调节，进入液体静压轴承a5的四个油腔a9，四个油腔a9中的液压油通过封油面a8流出，返回到第一油箱13中完成一个循环；根据流量连续定律，从供油系统进入四个油腔a9的流量与四个油腔a9经封油面a8流出的流量相等。基于压力油膜具有承载能力的特性，曲轴1能悬浮于油膜中，由于在运转过程中会受到外力的作用，使曲轴1产生位置偏移，致使各处油膜厚度发生变化，油膜分布不均使得各处油流阻力不同，最终影响四个油腔a9的流量；四个油腔a9之间的间隙越小，油流的阻力就越大，流通的流量就越少。通过对流量的调节，使曲轴1的轴颈进行自适应的力平衡调节，适时回复到原来位置。

考虑到乳化液泵曲轴在工作中会受到很大的径向力，所受轴向力相对比较小，本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构中采用了液体静压轴承a5与液体静压轴承b6，其总体支撑机构即可满足曲轴的轴向定位，所以本实用新型基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构只需提供对曲轴轴颈的径向支撑。

Claims (6)

1.基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，包括有曲轴(1)和支撑曲轴(1)的支撑组件，所述支撑组件由液体静压轴承a(5)、双列调心滚子轴承b(3)及液体静压轴承b(6)组成；所述支撑组件还分别与第一驱动单元、第二驱动单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，所述曲轴(1)的轴颈依次与液体静压轴承a(5)、双列调心滚子轴承b(3)及液体静压轴承b(6)连接；

所述液体静压轴承a(5)与第一驱动单元连接，所述液体静压轴承b(6)与第二驱动单元连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，所述液体静压轴承a(5)内设置有四个油腔a(9)，四个油腔a(9)呈上、下、左、右均匀分布；

所述四个油腔a(9)外部环绕油腔a(9)设置有封油面a(8)；所述液体静压轴承a(5)内还均匀设置有四个节流器a(7)，一个节流器a(7)通过第一油管(Y1)与第一油箱(13)连接；另一个节流器a(7)通过第四油管(Y4)与液压泵a(15)连接，液压泵a(15)通过滤油管与滤油器a(14)连接，所述液压泵a(15)还通过电源线与电动机a(16)连接，所述滤油器a(14)通过第二油管(Y2)与第二油箱(21)连接，所述第四油管(Y4)还通过第三油管(Y3)与第三油箱(22)连接。

4.根据权利要求3所述的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，所述第三油管(Y3)上设置有溢流阀a(17)；

所述第四油管(Y4)上设置有单向阀a(18)。

5.根据权利要求1或2所述的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，所述液体静压轴承b(6)内设置有四个油腔b(12)，所述四个油腔b(12)呈上、下、左、右均匀分布；

所述四个油腔b(12)外部环绕四个油腔b(12)设置有封油面b(11)；

所述液体静压轴承b(6)内还均匀设置有四个节流器b(10)，一个节流器b(10)通过第五油管(Y5)与第四油箱(23)连接；另一个节流器b(10)通过第六油管Y(6)与液压泵b(27)连接，所述液压泵b(27)通过滤油管与滤油器b(26)连接，所述液压泵b(27)还通过电源线与电动机b(28)连接，所述滤油器b(26)通过第八油管(Y8)与第五油箱(24)连接，所述第六油管(Y6)还通过第七油管(Y7)与第六油箱(25)连接。

6.根据权利要求5所述的基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构，其特征在于，所述第七油管(Y7)上设置有溢流阀b(19)，所述第六油管(Y6)上设置有单向阀b(20)。